256層螺旋CT結合迭代重建及“三低”肺動脈成像的可行性研究

張玉蘭， 黃軍榮， 鄭曉林， 賴清媚， 蔡慶文， 吳鳳英， 張秀華

·心血管影像學·

256層螺旋CT結合迭代重建及“三低”肺動脈成像的可行性研究

張玉蘭， 黃軍榮， 鄭曉林， 賴清媚， 蔡慶文， 吳鳳英， 張秀華

目的：探討256層螺旋CT結合idose4迭代重建及“三低”(低輻射劑量、低濃度對比劑及低對比劑用量)肺動脈成像的可行性。方法：將進行肺動脈CTA檢查且體質量指數(BMI)為18.5～25.0 kg/m2的80例患者隨機分成常規組與“三低”組，每組各40例。常規組掃描參數：管電壓120 kV，管電流250 mAs，對比劑濃度370 mg I/mL，對比劑劑量1.0 mL/kg；“三低”組掃描參數：管電壓100 kV，管電流150 mAs，對比劑濃度270 mg I/mL，對比劑劑量0.5 mL/kg。兩組均采用idose4迭代重建算法，其余掃描參數一致。由2位高級職稱的放射科醫師以統一標準對圖像質量進行主觀評分；圖像質量客觀評價指標包括肺動脈CT值、信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)；輻射劑量評價指標包括平均容積CT劑量指數(CTDIvol)、劑量長度乘積(DLP)和有效劑量(ED)。兩組圖像質量主、客觀評價結果的比較及輻射劑量的比較采用SPSS 13.0軟件進行統計學分析，P<0.05為差異具有統計學意義。結果：兩組圖像質量的主觀評分無顯著差異(P>0.05)；兩組各區域肺動脈CT值的差異均具有統計學意義(P均<0.05)，SNR、CNR差異均無統計學意義(P均>0.05)。常規組和“三低”組的CTDIvol分別為16.9和6.12 mGy； DLP分別為(456.84±72.96)和(160.43±27.06) mGy·cm；ED分別為(6.44±1.01)和(2.25±0.38) mSv，兩組間上述指標的差異均具有統計學意義(P均<0.05)。結論：256層螺旋CT結合idose4迭代重建及“三低”肺動脈成像是可行的，在圖像質量滿足臨床診斷要求前提下，可大幅度降低輻射劑量及對比劑用量。

肺動脈成像； 輻射劑量； 體層攝影術，X線計算機； 迭代重建; 可行性研究

肺動脈栓塞是因內源性或外源性栓子阻塞肺動脈引起肺循環障礙的臨床和病理生理綜合征，其病程發展迅速、死亡率較高[1]。隨著CT技術的快速發展及廣泛應用，多層螺旋CT肺動脈成像因其無創、快速等優點已逐步成為診斷肺動脈栓塞的首選檢查方法。然而，CT輻射劑量及使用碘對比劑后出現的對比劑腎損傷日益受到業界關注，鑒于此，本研究擬探討256層螺旋CT(idose4)高級迭代重建技術結合“三低”(低輻射劑量、低濃度對比劑及低對比劑用量)肺動脈成像的可行性。

材料與方法

1.一般資料

前瞻性的將我院2015年1月-2015年12月間、80例體質量指數(body mass index，BMI)為18.5～25.0 kg/m2、且接受肺動脈CTA檢查的患者采用隨機數字表法分為兩組：常規組與“三低”組(低輻射劑量、低濃度對比劑及低對比劑用量)，每組各40例。常規組：男26例，女14例，年齡21～83歲，平均(52.58±16.85)歲。“三低”組：男23例，女17例，年齡23～81歲，平均(51.18±15.77)歲。所有患者神志均清楚；無碘過敏史；無心、肝、腎等重要臟器功能不全。所有患者均被告知注意事項，并簽署知情同意書。

2.掃描方法

采用Philips Brilliance iCT 256層螺旋CT，機架旋轉速度0.27 s/r，層厚0.9 mm，重建層間距0.45 mm。常規組：管電壓120 kV，有效管電流250 mAs。“三低”組：管電壓100 kV，有效管電流150 mAs。兩組均采用idose4迭代重建，重建水平4級，其余掃描參數均一致：螺距0.993，矩陣512×512。兩組均采用小劑量團注測試法，以注射流率4.5 mL/s經右肘靜脈注射10 mL對比劑，追加20 mL生理鹽水，選擇肺動脈干為興趣區進行監測。注射開始同時，在靶平面進行低劑量(100 kV，150 mAs)監測掃描，掃描時間0.5 s，間隔1.0 s，共16層，獲得肺動脈的時間-密度曲線，計算峰值時間，根據曲線形態加1～2 s的經驗值為延時掃描時間。常規組采用非離子型對比劑碘比樂(370 mg I/mL)，劑量1.0 mL/kg；“三低”組采用非離子型對比劑威視派克(270 mg I/mL)，劑量0.5 mL/kg。兩組均采用雙筒高壓注射器，經右肘靜脈，以4.5 mL/s流率注入對比劑，注射完畢后，以相同的流率追加注射30 mL生理鹽水。掃描范圍從肺尖至肺下緣。

3.后處理方法

將掃描獲得的原始數據傳至Philips EBW 4.5工作站進行肺動脈CT圖像后處理，方法包括：多平面重組(MPR)、最大密度投影(MIP)、容積再現(VR)等。

4.圖像質量評價

主觀評價：由2名高級職稱的放射科醫師進行獨立閱片，以統一標準對各組圖像質量進行評分。根據肺動脈強化程度、圖像血管邊緣、主干和分支顯示情況等判斷圖像質量，評分標準[2，3]：5分，噪聲不明顯，肺動脈邊緣光滑銳利，遠端分支顯示好；4分，噪聲稍增多，肺動脈邊緣光滑，遠端分支顯示較好；3分，肺動脈主干及主要分支顯示尚可，邊緣稍毛糙，分支遠端顯示欠佳，尚可滿足診斷要求；2分，肺動脈主干及主要分支顯示較差，邊緣毛糙，遠端分支顯示不清；1分，血管主干及分支顯示差，無法診斷。

客觀評價：①肺動脈CT值：測量、記錄并計算各區域肺動脈的CT均值，包括主肺動脈干及左、右肺動脈，右肺上葉、中葉、下葉肺動脈、左肺上葉及下葉肺動脈，ROI放在血管中央，避開邊緣搏動偽影，每個部位測3次，取平均值；②信噪比(SNR)：測量胸段氣管內氣體SD值，以SD平均值作為背景噪聲(SD背景)，測量同層面雙側胸大肌的CT值，取平均值，根據公式SNR=肺動脈CT值/SD背景計算SNR；③對比噪聲比(CNR)：根據公式CNR=(肺動脈CT值-肌肉CT值)/SD背景計算CNR。

5.輻射劑量指標

八區域碳市場均建立了有一定法律約束力的碳交易體系，形成了較為健全的管理體系，設計了符合自身減排目標及產業發展的配額分配方案，制定了抵消規則，建立了溫室氣體排放監測、報告和核查(MRV)制度，建立了配額登記注冊系統及交易平臺，以及建立了市場監督管理體系等。完善的體系確保了區域碳市場的正常運轉，為全國碳市場的建立提供了借鑒及打好了基礎，也為我國將來建立其他環境權益市場提供了可參考的依據。

記錄掃描產生的平均容積CT劑量指數(CT dose index of volume，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP]，有效劑量(effective dose，ED)根據公式ED=DLP×k計算。其中k為換算因子，本文采用歐洲質量標準的胸部平均值，k=0.014mSv/mGy·cm。

6.統計學分析

結 果

1.一般資料的比較

常規組和“三低”組間的性別、年齡及BMI的差異均無統計學意義(P均>0.05，表1)。

動脈條片狀充盈缺損(箭)，遠端分支顯示不清； d) VR重組圖可清晰顯示各級肺動脈，噪聲及偽影均不明顯。

圖1 “三低”組肺動脈圖像可清晰顯示各級肺動脈，噪聲及偽影均不明顯，均能滿足臨床診斷要求。a) MIP重組圖； b) MIP重組圖； c) VR重組圖； d) VR重組圖。 圖2 常規組肺動脈圖像。a) MIP重組圖可清晰顯示各級肺動脈，噪聲及偽影均不明顯； b) MIP重組圖見左肺動脈干大片不規則充盈缺損(箭)，遠端分支稀少； c) MIP重組圖見左下葉肺

表1 兩組間性別、年齡及BMI的比較

注：a為χ2值，b為t值。

2.圖像質量的主觀評價

常規組和“三低”組的肺動脈圖像評分均達3分以上，且均能滿足臨床診斷要求，可清晰或較清晰的顯示肺動脈主干及主要分支(圖1、2)。2位閱片醫師對圖像質量的主觀評分見表2。經Mann-Whitney U檢驗，其中醫師1對兩組肺動脈圖像質量的主觀評分差異無統計學意義(Z=-0.756，P=0.449)，醫師2對兩組肺動脈圖像質量的主觀評分差異亦無統計學意義(Z=-0.565，P=0.572)；兩醫師評分結果的kappa系數為0.944，提示兩者一致性較好。

表2 常規組與“三低”組圖像質量的主觀評價對比

肺動脈干及左、右肺動脈水平比較：常規組與“三低”組間CT值的差異具有統計學意義(P=0.005<0.05)；SNR和CNR的差異均無統計學意義(P均>0.05，表3)。

左、右各葉肺動脈水平比較：常規組與“三低”組間CT值的差異具有統計學意義(P=0.006<0.05)；SNR和CNR的差異均無統計學意義(P均>0.05，表3)。

表3 常規組與“三低”組圖像質量的客觀評價對比

3.輻射劑量指標

常規組與“三低”組的管電壓及有效管電流均為固定值，故兩組的CTDIvol相對固定，常規組CTDIvol為16.90 mGy，“三低”組CTDIvol為6.12 mGy。“三低”組的DLP和ED均較常規組下降約65%，差異均具有統計學意義(P均<0.001，表4)。

表4 常規組與“三低”組輻射劑量的對比

討 論

本研究采用的“三低”肺動脈成像(低輻射劑量、低濃度對比劑及低對比劑用量)的輻射劑量及對比劑用量均較常規掃描大幅下降；另外，因結合idose4迭代重建技術，其圖像質量沒有明顯下降，可較清晰的顯示肺動脈及其主要分支，滿足臨床診斷要求。

近年來，CT在冠脈、肺動脈等血管成像的臨床應用越來越廣泛，而其帶來的電離輻射風險也日益受到各方關注，有研究甚至認為CT輻射將增加2%的惡性腫瘤發病率[4]。多年來，眾多學者嘗試通過降低管電壓和管電流、增大螺距等多種方法降低CT的輻射劑量，然而，CT常用的濾過反投影(filtered back projection,FBP)重建算法對噪聲和偽影較敏感，如大幅度降低管電壓和管電流等掃描條件，將會導致圖像質量明顯下降。得益于近幾年計算機技術的飛速發展，新的迭代重建技術可有效提升圖像空間分辨力及密度分辨力，抑制低劑量掃描時產生的偽影，并通過頻率噪聲譜保留結構信息以保持CT圖像的真實性；其中噪聲控制模型通過自動判斷原始數據中的噪聲和所在解剖位置的CT值范圍，將無效運算數據直接剔除，從而減少運算量、加速迭代重建，與FBP算法相比，該技術能夠在輻射劑量較低的掃描條件下獲得噪聲較低的高質量圖像[5-11]。急診外傷等病例CT檢查時，迭代重建不會導致臨床緊急情況時重要的CT圖像重建的延遲，且重建的時間、速度和診斷效能沒有實質性差異[12,13]。因國內外相關研究報道已表明，迭代重建可在大幅度降低輻射劑量的條件下，獲得與FBP重建相當的圖像質量[6-11]，所以本研究沒有比較迭代重建與FBP重建的圖像質量及輻射劑量等方面的差異，同時，為提高可比性，本研究的“三低”組與常規組均采用idose4迭代重建。本研究中，“三低”組管電壓100 kV，管電流150 mAs，與常規組(管電壓120 kV，管電流250 mAs)相比， ED下降約65%，下降幅度為上述文獻報道中的中等水平，可能有進一步降低的空間，尤其是管電壓，有待日后進一步研究。

本研究中，“三低”組各級肺動脈的CT值普遍高于常規組，是因為降低管電壓時，由于X射線的光電效應，使入射管電壓光子能量與碘的結合更接近，從而使血管內的CT值升高。血管內CT值的高低與重建后的CTA圖像對比度和圖像質量密切相關：一般來說，血管內的CT值越高，CTA圖像對比度越好。綜上，低管電壓掃描可采用較低濃度的碘對比劑，同時減少碘對比劑用量，因此本研究嘗試在低輻射劑量掃描的同時，結合低濃度對比劑及低對比劑用量應用于肺動脈成像。文獻報道在腎功能正常人群中，使用對比劑后出現的腎損害的發生率較低(約0.6%～2.3%)；而在慢性腎功能不全、糖尿病及心功能不全等高危人群中，其發生率則顯著增高[14,15]。腎損害的發生與碘對比劑的用量相關，減少碘對比劑的用量可以在一定程度上避免此類不良反應的發生[15,16]。同時，碘對比劑濃度及粘度越高，對比劑在血管內停留時間越長，對腎血管內皮細胞損傷越大，并可能導致腎血流減少及腎小球濾過率的下降。因此，在滿足成像及臨床診斷的前提下，使用低劑量、低濃度的碘對比劑，可以降低對患者腎功能的影響，同時減輕患者的經濟負擔。本研究中，常規組使用高濃度對比劑碘比樂(370 mg I/mL)，對比劑劑量為1.0 mL/kg，碘實際劑量370 mg I/kg；而“三低”組采用低濃度對比劑威視派克(270 mg I/mL)，對比劑劑量為0.5 mL/kg，碘實際劑量135 mg I/kg，比常規組減少約64%，而兩者圖像質量無明顯差異。

本研究的不足之處：因本研究80例行肺動脈CTA檢查的患者最后診斷為肺動脈栓塞的只有11例，總陽性率較低(僅13%左右)，故未將“三低”組與常規組對肺動脈栓塞的診斷能效、診斷準確性進行比較，日后仍需擴大樣本量進一步研究；本研究未將兩組使用對比劑前后患者的肌酐等腎功能指標的變化進行比較分析。

綜上所述，256層螺旋CT結合 idose4迭代重建及“三低” (低輻射劑量、低濃度對比劑及低對比劑用量)肺動脈成像是可行的，在圖像質量滿足臨床診斷要求的前提下，可大幅降低輻射劑量及對比劑用量。

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The feasibility study of 256 slice spiral CT with iterative reconstruction and "three-low" in pulmonary artery imaging

ZHANG Yu-lan，HUANG Jun-rong，ZHENG Xiao-lin，et al.

Department of Radiology，Dongguan People's Hospital，Guangdong 523000，China

Objective：To investigate the feasibility of 256 slice spiral CT with iDose4 iterative reconstruction and "three low"(low dose,low iodinated concentration and low contrast agent volume) in CT pulmonary angiography.Methods：Eighty patients whose body mass indexes (BMI) from 18.5 to 25.0kg/m2underwent pulmonary artery CTA.All patients were randomly divided into control group and "three low" group with 40 patients in each group respectively.The parameters of control group were as follow: tube voltage 120kV,tube current 250mAs,iodine concentration of contrast agent 370mg I/mL,dose of contrast agent 1.0mL/kg.However,those of "three low" were as follow:tube voltage 100kV,tube current 150mAs,iodine concentration of contrast agent 270mg I/mL,dose of contrast agent 0.5mL/kg,iDose4 iterative reconstruction was adopted in both groups,moreover,the other parameters were same.The imaging qualities of both groups were subjectively and objectively assessed.The image quality was subjectively scored by 2 senior radiologists with unified standard.Image quality objective evaluation index included pulmonary artery CT value,signal noise ratio (SNR) and contrast noise ratio;however,radiation dose evaluation index included volume CT radio index (CTDIvol),radio dose length product (DLP) and effective dose.The subjective and objective evaluation of image quality in two groups as well as radiation dose were compared statistically by SPSS software,and the level of statistical significance was set atP<0.05.Results:There was no significant difference in image quality subjective score between two groups (P>0.05).The difference of pulmonary artery CT value between the two groups was statistically significant (P<0.05),however,there was no statistical important difference in SNR and CNR between the two groups (P>0.05).The CTDIvol of the control group and the "three low" group was 16.9 and 6.12mGy respectively,DLP was (456.84±72.96) and (160.43±27.06)mGy·cm respectively,ED was (6.44±1.01) and (2.25±0.38) mSv respectively,the differences of the above index between the two groups were statistically significant (P<0.05).Conclusions:The way of 256 slice spiral CT combined with iDose4 iterative reconstruction and “three low” is feasible for pulmonary artery imaging;based on the premise of satisfying the clinical diagnostic requirements,the radiation dose and the volume of contrast agent can be greatly reduced.

Pulmonary artery imaging; Radiation dosage; Tomography，X-ray computed; Iterative reconstruction; Feasibility studies

523000 廣東，東莞市人民醫院放射科(張玉蘭、鄭曉林、賴清媚、蔡慶文、吳鳳英、張秀華)，放療科(黃軍榮)

張玉蘭(1979-)，女，廣東東莞人，主管技師，主要從事CT新技術應用與開發研究工作。

黃軍榮，E-mail：rong3232@163.com

R543.2; R814.42

A

1000-0313(2017)02-0144-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.02.010

2016-05-10

2016-08-15)