模擬血管強化對不同濃度對比劑對周圍組織CT值影響的研究

李巍偉

（泰安市中心醫院分院，山東 泰安 271000）

CT值是定量診斷的主要手段之一，可以依據CT值來判定病變的性質[1]。許多因素會影響 CT值的大小，如管電壓、管電流[2-3]。CT增強掃描廣泛應用于疾病診斷，注射對比劑后的大血管本身對周圍組織CT值的影響研究少有報道，實際工作中對該問題少有注意。對比劑充盈前后大血管周圍組織CT值發生明顯變化，大血管周圍組織總體表現為CT值增加，而大血管周緣一定范圍內像素CT值反而減小，以CT值變化為主要判斷依據時會出現一定偏差。研究大血管內對比劑對周圍組織尤其是管周一定范圍內組織的CT值影響有助于客觀評價組織的CT值變化。

1 材料與方法

1.1 試驗設備和材料

GE optima 520 pro16層螺旋CT機，管電壓120kV，100mA，螺旋掃描，螺距 1.375，FOV 350 mm，標準算法，掃描層厚為1.25 mm，重建矩陣512×512，重建層厚5 mm，窗寬1 500，窗位-500。掃描室內溫度26℃，濕度46%并保持恒定，掃描前設備做空氣矯正。掃描模體為一次性石蠟澆筑成型長方體（長320 mm，寬220 mm，厚50 mm），在中心縱向排布三個不同直徑圓孔（圖1），垂直置于檢查床并固定，模體位于孔徑中心區域，圓孔軸向與機架平面垂直。配置11種不同碘濃度的對比劑溶液，分別用3 mL碘伏醇（碘濃度320 mg/mL）與97 mL和197 mL 0.9%生理鹽水（10 mL相鄰差）配置11種溶液作為實驗組溶液，碘濃度從9.6 mg/mL到4.8 mg/mL由高到低為依次編為s1號到s11號，對照組用0.9%生理鹽水編號為 d12（表 1）。

1.2 實驗方法

選用同型號60 mL注射器分別抽取12種溶液各60 mL，確保管內液體無氣泡并搖勻，于注射器外管壁涂抹液態石蠟油，石蠟油用于排出注射器管壁與模體之間的空氣，依次插入孔洞并采用相同條件和相同位置掃描，確保掃描圖像管徑周緣無氣體影像，如注射器管壁周緣有低密度氣體影像，拔出注射器在管壁外緣再次涂抹石蠟油重復插入孔洞掃描。

表1 實驗溶液配置表

1.3 測量

12組掃描圖像具有相同的空間位置，選擇同層面圖像做對比分析，通過注射器截面圓心劃橫線（對應縱向矩陣序列為217），沿橫線對一定范圍（矩陣橫向像素序列自174到262，長徑60.84 mm）內像素CT值進行逐個測量（圖2），形成12組像素CT值的連線圖（圖3），所選像素涵蓋注射器內溶液，注射器管壁及周圍一定范圍內的組織，為方便分析將研究區域分為管內區、交界區、射束硬化區、容積效應區四段，其中射束硬化區和容積效應區統稱為管外區，管外組織區是本研究的重點，代表強化時大血管周圍的組織，對應像素序列范圍見表2。

圖1 石蠟一次性澆筑的測試模體，長320 mm，寬220 mm，厚50 mm，在直徑最大的孔內插入含有測試液注射器（60 mL）用于模擬組織內大血管。Figure 1. The test mold of paraffin,with length of 320 mm,width of 220 mm,and thickness of 50 mm.Test syringe(60 mL)is inserted into the hole with the largest diameter to simulate the large vessels.

1.4 統計學分析

應用SPSS 20.0統計軟件處理數據，同區段數據11個測量組和對照組比較像素CT值平均值，采用配對樣本T檢驗，11組實驗組分別與對照組比較，所有檢驗均為雙側檢驗，P＜0.004（多重比較校正顯著性水平為0.05/11=0.004）表示差異具有統計學意義。

2 結果

不同對比劑濃度像素CT值的曲線形態相似，和對照組比較各實驗組在各區域對像素平均CT值變化產生影響（表3），在管內區和容積效應區實驗組與對照組對比數據存在顯著差異（表4），硬化區和交接區實驗組與對照組對比數據不存在顯著差異。

管內區隨著對比劑濃度升高，該范圍內像素CT值變大，各實驗組均值高于對照組，與對照組存在顯著差異；交界區隨著對比劑濃度升高，該范圍內像素CT值變大，各實驗組均高于對照組，與對照組不存在顯著差異。射束硬化區隨著對比劑濃度升高，該范圍內像素CT值變小，各實驗組均值低于對照組，與對照組不存在顯著差異。容積效應區隨著對比劑濃度升高，該范圍內像素CT值變大，實驗組均值高于對照組，與對照組存在顯著差異。

表2 研究區域對應像素序列

圖2 不同測試液模體同層面斷層圖像（選擇d12，s11，s1三組代表性圖像），橫線為研究區域，自左向右逐個像素測量其CT值。Figure 2.CT images of three different test phatoms(d12,s11,s1)on the same level.The short line indicates the research area,and CT values are measured pixel by pixel from the left to the right.

表3 不同濃度對比劑溶液不同區域平均CT值（HU）

表4 不同區間各實驗組與對照組T檢驗，Sig.（雙側）

圖3 相同范圍連續像素CT值曲線，橫坐標代表像素序列，縱坐標代表像素CT值。Figure 3. Curve of continuous pixel CT values in the same range.X-axis represents pixel sequence,and Y-axis represents pixel CT value.

3 討論

對比增強檢查是靜脈注入水溶性碘對比劑后再進行掃描的檢查方法，通過比較組織強化的方式和程度輔助定性診斷[4]，組織強化程度依據CT值數值的變化，準確評價組織CT值變化具有現實意義。各實驗組管內區像素平均CT值隨對比劑濃度增加相應增加，表現為濃度依賴性特點，各實驗組像素平均CT值隨著對比劑濃度增加而增大，各實驗組像素CT值與對照組比較均存在顯著差異（P＜0.004），從像素CT值變化證實對比劑的效果。

容積效應可以導致組織真實CT值和測量值產生偏差[5-6]，含有對比劑的大血管CT值發生變化，對周圍組織構成容積效應，血管內對比劑對X射線形成吸收，導致周圍體素的射線吸收系數u值變大，對應像素CT值相應增加，對比劑濃度越高對周圍組織形成容積效應越明顯，相應的CT值增加越明顯，各實驗組像素CT值與對照組比較均存在顯著差異（P＜0.004），各實驗組像素平均CT值隨著對比劑濃度增加而增大，增加的CT值作為背景只有在實施CT值測量時才易被發現。

在大血管管周一定范圍像素（7像素）CT值隨著對比劑濃度增加不升反降，各實驗組曲線均位于對照組曲線的下方且高濃度對比劑曲線總體出現在低濃度曲線的下方，為對比劑產生射束硬化效應所致。CT球管產生的X射線通常具有連續能譜，在射線穿過物體時，低能射線更容易被物體吸收，高能射線光子更容易穿過物體，射線在穿過物體的過程中，平均能量逐漸增加線質逐漸變硬，即射束硬化現象[7]射束硬化偽影是由于X光子吸收不均衡，相應產生部分高能（或低能）射線，如果這種非線性衰減不加補償，會產生條狀或環狀偽影[8]大血管內對比劑對X線吸收形成射束硬化，導致管周組織一定范圍內像素CT值減小，對比劑濃度越高管內CT值越高，射束硬化效應越明顯，周圍組織像素CT值越小。本實驗中射束硬化區各實驗組像素平均CT值均低于對照組且隨著對比劑濃度增加反而減小，另外實驗組像素CT值與對照組總體不存在顯著差異（P＞0.004），說明像素CT值變化相對規律。在本石蠟模體內，按照FOV和成像矩陣計算得像素大小為0.683 5 mm，射束硬化導致CT值減小像素分布范圍約為7個，其對石蠟模體像素CT值影響范圍約為5 mm。由于研究對象為單一像素，在實際工作中CT值測量采取一定范圍的感興趣區，會導致射束硬化對CT值減小影響的范圍增大。

交界區包括實驗注射器管壁，同時有管內對比劑和周圍射束硬化區影響，相鄰像素CT值變化顯著，各實驗組均值高于對照組，實驗組像素CT值與對照組比較無顯著差異（P＞0.004），該區域3個像素分布范圍約1.5 mm，構成以注射器管壁為主。

通過模擬大血管不同強化狀態，以像素為單位研究大血管內對比劑對周圍一定范圍組織CT值產生的影響，射束硬化效應使大血管周圍小范圍區域像素CT值隨管內對比劑濃度增高而減小，容積效應使大血管周圍射束硬化效應以外區域CT值隨管內對比劑濃度增高而增大。總之，對比劑容積效應導致的周圍組織CT值增加，各實驗組與對照組間均存在顯著差異（P＜0.004），射束硬化效應導致的管周組織像素CT值減小，各實驗組與對照組間總體不存在顯著差異（P＞0.004）。