多層螺旋CT低濃度對(duì)比劑聯(lián)合低劑量掃描診斷消化道出血的實(shí)驗(yàn)研究

翟寧，于鵬，宮鳳玲，李孟靜，張惠英，馬春梅，王星穩(wěn)

消化道活動(dòng)性出血是常見(jiàn)的外科急癥，在定位診斷及定性診斷方面，多層螺旋CT（MSCT）具有重要作用［1-2］。但不明部位和病因消化道出血掃描范圍為膈肌至恥骨聯(lián)合水平，掃描范圍廣、掃描時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)比劑劑量需求大，是MSCT診斷消化道活動(dòng)性出血的弊端［3-4］。由于碘的特性，碘對(duì)比劑的CT值隨著管電壓的降低而增加，這就為同時(shí)降低輻射劑量及對(duì)比劑劑量提供了思路。本研究將MSCT低濃度對(duì)比劑聯(lián)合低劑量掃描技術(shù)應(yīng)用于消化道活動(dòng)性出血模型的診斷中，以期在保證圖像質(zhì)量的前提下獲得最優(yōu)掃描方案，為臨床應(yīng)用提供研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 對(duì)比劑配制 本研究時(shí)間為2017年1—4月。回顧收集2014年5月—2016年10月在華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院經(jīng)MSCT增強(qiáng)檢查診斷并經(jīng)手術(shù)證實(shí)的消化道活動(dòng)性出血患者30例，測(cè)量每例患者出血點(diǎn)CT值，均值為（212.1±64.5）HU。以測(cè)得的出血點(diǎn)CT值為參考值，將非離子型對(duì)比劑碘佛醇（320 mgI/ml）用0.9%氯化鈉溶液稀釋成4種不同濃度碘溶液，依次為6.40、5.76、5.12、4.48 mgI/ml，120 kV對(duì)應(yīng)的CT值分別為（214.7±1.6）、（185.9±1.4）、（162.2±1.4）、（140.5±2.5）HU；100 kV對(duì)應(yīng)的CT值分別為（251.8±0.3）、（225.0±0.8）、（190.5±0.5）、（161.9±3.4）HU；80 kV對(duì)應(yīng)的CT值分別為（301.9±0.9）、（269.1±0.9）、（229.4±1.2）、（200.7±3.1） HU。

1.2 消化道出血模型的制作 將2塊新鮮豬肋板拼接，中間放入一段脊椎骨做支撐，2塊豬肋板之間填以新鮮動(dòng)物脂肪、腎臟及小腸，并將小腸內(nèi)充入適量氣體，將靜脈留置針（20 G）置入腸管內(nèi)，通過(guò)連接管與微量注射泵連接。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法 應(yīng)用Philips Brilliance 256 ICT掃描模型，以距離模型定位像上下界均為10 mm處作為掃描范圍。根據(jù)輻射劑量分為常規(guī)組和低劑量組。常規(guī)組120 kV，300 mAs，掃描層厚0.9 mm，間距0.45 mm，螺距0.16，矩陣512×512。低 劑 量 組：A亞 組 100 kV，300 mAs；B亞 組 100 kV，400 mAs；C亞組80 kV，400 mAs；D亞組80 kV，465 mAs，掃描層厚1.5 mm；對(duì)比劑濃度分別為6.40、5.76、5.12、4.48 mgI/ml，注射速率0.5 ml/min，每種對(duì)比劑濃度掃描7次，掃描參數(shù)同上。各組別掃描所得原始圖像傳至EBW工作站行圖像后處理，窗寬、窗位分別為300、40 HU。

1.4 輻射劑量的計(jì)算 記錄CT容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、劑 量 長(zhǎng) 度 乘 積（DLP）， 計(jì) 算 有 效 劑 量（ED），ED=DLP×k，單位為mSv，k為換算因子，根據(jù)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)公布的標(biāo)準(zhǔn)，k為0.015。

1.5 圖像質(zhì)量評(píng)估 在消化道出血模型肌肉內(nèi)選取感興趣區(qū)域（ROI）測(cè)量CT值、SD值，ROI面積50 mm2。（1）圖像噪聲：所測(cè)模型肌肉SD值，經(jīng)多次測(cè)量取平均值。（2）圖像噪聲信噪比（SNR）：SNR=CT/SD，經(jīng)多次測(cè)量取平均值。（3）圖像質(zhì)量主觀評(píng)分：采用雙盲法進(jìn)行評(píng)分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：5分為解剖結(jié)構(gòu)邊界非常銳利，圖像無(wú)或僅有少許顆粒，質(zhì)量為優(yōu)；4分為解剖結(jié)構(gòu)邊界較為清楚，質(zhì)量為良；3分為圖像能夠顯示解剖結(jié)構(gòu)，邊界稍模糊，有輕度的顆粒感，圖像質(zhì)量為及格；亞標(biāo)準(zhǔn)為2分；圖像不能接受為1分［5］。

1.6 消化道出血情況 （1）以導(dǎo)管末端可見(jiàn)溢出的線狀、噴射狀或橢圓形的對(duì)比劑影為出血，否則為未出血。（2）測(cè)量出血點(diǎn)CT值，在出血點(diǎn)最大層面中心選取ROI測(cè)量CT值，經(jīng)多次測(cè)量取平均值。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS 17.0軟件包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以（± s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較行LSD-t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料的比較采用Fisher's確切概率法。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 各組輻射劑量、圖像質(zhì)量及不同對(duì)比劑濃度下模型出血檢出數(shù)、出血點(diǎn)平均CT值比較（±s）Table 1 Comparison of radiation dose，image quality of each group，and the record and measurement of the average CT value of model blood output and bleeding point

表1 各組輻射劑量、圖像質(zhì)量及不同對(duì)比劑濃度下模型出血檢出數(shù)、出血點(diǎn)平均CT值比較（±s）Table 1 Comparison of radiation dose，image quality of each group，and the record and measurement of the average CT value of model blood output and bleeding point

注：a與常規(guī)組比較，P＜0.05；-代表無(wú)此數(shù)據(jù)；CTDIvol=CT容積劑量指數(shù)，DLP=劑量長(zhǎng)度乘積，ED=有效劑量

輻射劑量 圖像質(zhì)量消化道出血情況組別出血點(diǎn)平均CT值常規(guī)組 19.6 691.6±14.0 10.4±0.2 14.4±0.7 3.2±0.2 4.7±0.6 7 119.3±8.8 6 102.2±8.3 2 72.5±7.8 0 -CTDIvol（mGy）DLP（mGy*cm）ED（mSv）圖像客觀噪聲圖像噪聲信噪比圖像質(zhì)量主觀評(píng)分（分）對(duì)比劑濃度5.76 mgI/ml對(duì)比劑濃度6.40 mgI/ml對(duì)比劑濃度5.12 mgI/ml對(duì)比劑濃度4.48 mgI/ml出血檢出數(shù)出血點(diǎn)平均CT值出血檢出數(shù)出血點(diǎn)平均CT值出血檢出數(shù)出血點(diǎn)平均CT值出血檢出數(shù)低劑量組A 亞組 12.4 445.5±21.0a 6.7±0.3a 20.9±2.0a 1.7±0.3a 3.7±0.7a 7 155.9±16.2a 7 126.7±17.5a 6 105.0±9.6a 2 71.5±10.6低劑量組B亞組 16.5 588.9±25.0a 8.8±0.4a 14.7±0.9 3.2±0.1 4.6±0.5 7 150.7±16.5a 7 122.3±11.9a 5 99.4±10.1a 1 69.0低劑量組C亞組 8.2 287.6±17.8a 4.3±0.3a 35.5±4.6a 1.0±0.2a 2.9±0.7a 7 197.0±18.5a 7 170.9±21.7a 7 124.1±15.8a 2 88.0±8.5低劑量組D 亞組 9.5 333.0±19.3a 4.9±0.3a 22.6±2.3a 1.5±0.2a 3.4±0.9a 7 188.3±14.3a 7 141.9±22.5a 7 136.1±17.3a 4 94.0±6.1 F值 - 284.135 284.135 57.930 123.729 14.222 - 26.792 - 14.157 - 11.924 - 5.446 P值 - ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 - ＜0.001 - ＜0.001 - ＜0.001 - 0.049

圖1 各組CT掃描圖像Figure 1 CT scan images of each group

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量比較 各組DLP、ED比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中低劑量組各亞組的DLP、ED低于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，見(jiàn)表1）。

2.2 圖像質(zhì)量評(píng)估 各組圖像客觀噪聲、圖像噪聲信噪比、圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中低劑量組B亞組圖像客觀噪聲、圖像噪聲信噪比、圖像質(zhì)量主觀評(píng)分與常規(guī)組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；低劑量組A、C、D亞組圖像客觀噪聲高于常規(guī)組，圖像噪聲信噪比、圖像質(zhì)量主觀評(píng)分低于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，見(jiàn)表1、圖1）。

2.3 消化道出血情況 各組不同對(duì)比劑濃度下出血點(diǎn)平均CT值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。其中低劑量組各亞組不同對(duì)比劑濃度下出血點(diǎn)平均CT值高于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，見(jiàn)表1、圖2）。

圖2 各組模型出血檢出情況Figure 2 Detection of hemorrhage in each model group

2.4 最優(yōu)參數(shù) 根據(jù)圖像質(zhì)量評(píng)估結(jié)果，本研究以低劑量組B亞組的掃描參數(shù)為最優(yōu)參數(shù)組，為尋找最優(yōu)對(duì)比劑濃度，將常規(guī)組6.40 mgI/ml（7/7）與低劑量組B亞組6.40 mgI/ml（7/7）、5.76 mgI/ml（7/7）、5.12 mgI/ml（5/7）、4.48 mgI/ml（1/7）對(duì)模型出血檢出率進(jìn)行比較，結(jié)果顯示以上各組模型出血檢出率比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=16.80，P＜0.05）；其中常規(guī)組6.40 mgI/ml與低劑量組B亞組6.40、5.76 mgI/ml對(duì)模型出血檢出率相同，與低劑量組B亞組5.12 mgI/ml對(duì)模型出血檢出率比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；與低劑量組B亞組、4.48 mgI/ml對(duì)模型出血檢出率比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

3 討論

MSCT掃描速度快，具有強(qiáng)大的后處理功能，對(duì)消化道出血定位、定性診斷具有重要價(jià)值［6］，診斷效能可達(dá)93.5%［7］，為診斷消化道出血提供了新的方法［8-10］。但在MSCT診斷消化道出血過(guò)程中，常用方法為多期掃描，包括平掃期、動(dòng)脈期及門(mén)脈期［11］，使患者所遭受的輻射傷害及對(duì)比劑不良反應(yīng)增加。因此，對(duì)于MSCT診斷活動(dòng)性消化道出血，如何在保證影像學(xué)診斷的基礎(chǔ)上，同時(shí)降低輻射劑量及對(duì)比劑劑量是亟待解決的問(wèn)題。

3.1 輻射劑量及圖像質(zhì)量 降低管電壓是降低輻射劑量最顯著的方法。從連續(xù)X射線強(qiáng)度公式I=KiZU2可知，X射線的輻射強(qiáng)度與管電壓的平方成正比，降低管電壓比降低等幅度的管電流能更有效地降低輻射劑量。有研究表明，管電壓由120 kV下降至80 kV時(shí)輻射劑量降低約64%［12］。但降低管電壓的同時(shí)，到達(dá)靶極的X線量減少，增加了圖像噪聲，進(jìn)而影響圖像質(zhì)量，影響診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)肥胖患者尤為明顯。MSCT檢查能夠觀察黏膜下的病變，如小腸腫瘤、憩室、腸系膜的病變等，不僅可定位出血部位，同時(shí)能夠?qū)Τ鲅蚪o予提示，因此，對(duì)圖像質(zhì)量有較高要求。研究表明，增加管電流是降低圖像噪聲的有效方法之一［13］。因此，本研究在降低管電壓的同時(shí)，適當(dāng)增加管電流，以求尋找既能降低輻射劑量、又可保證圖像質(zhì)量的最優(yōu)掃描參數(shù)。研究結(jié)果表明，低劑量組各亞組的輻射劑量均低于常規(guī)組，但低劑量組A、C、D亞組圖像的噪聲、信噪比及圖像質(zhì)量主觀評(píng)分均低于常規(guī)組，無(wú)法滿(mǎn)足圖像質(zhì)量要求。而低劑量組B亞組（100 kV、400 mAs）圖像的噪聲、信噪比及圖像質(zhì)量主觀評(píng)分與常規(guī)組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且輻射劑量較常規(guī)組降低了約14.9%，既滿(mǎn)足了診斷對(duì)圖像質(zhì)量的要求，又能減少M(fèi)SCT檢查對(duì)患者造成的輻射傷害。

3.2 消化道出血的檢出情況 對(duì)比劑濃度、劑量、持續(xù)注射時(shí)間、流速等是CT血管造影（CTA）檢查時(shí)影響靶血管強(qiáng)化程度的主要對(duì)比劑因素［14］。而高濃度、高劑量的對(duì)比劑應(yīng)用會(huì)增加腎毒性。由于碘的特性，同樣濃度的碘對(duì)比劑在低管電壓條件下可獲得較高的CT值，使得同時(shí)降低輻射劑量及對(duì)比劑劑量成為可能。白樺等［15］報(bào)道，管電壓由120 kV降至100 kV時(shí)，碘信號(hào)幅度大約增加17%。李楊［16］研究表明，100 kV、300 mgI/ml組顯示頭頸各段血管的CT值高于120 kV、370 mgI/ml組CT值，且輻射劑量降低了40.25%，對(duì)比劑用量下降7.23%～33.88%。因此，本研究在得出最優(yōu)掃描參數(shù)后進(jìn)一步降低對(duì)比劑濃度，以實(shí)現(xiàn)低輻射劑量及低對(duì)比劑劑量的目標(biāo)。本研究表明，低劑量組B亞組（100 kV、400 mAs）-5.12 mgI/ml對(duì)模型出血的檢出率與常規(guī)組-6.4 mgI/ml比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)，同時(shí)降低管電壓及對(duì)比劑濃度，能夠滿(mǎn)足MSCT對(duì)消化道出血的診斷，對(duì)比劑濃度較常規(guī)組下降約20%，說(shuō)明雙低劑量掃描方案在MSCT診斷消化道活動(dòng)性出血中是可行的。

3.3 本研究局限性 本研究采用動(dòng)物模擬人體實(shí)驗(yàn)，模擬出血點(diǎn)時(shí)為配比的相應(yīng)濃度的對(duì)比劑由導(dǎo)管直接注入腹腔，無(wú)法模擬人體血管內(nèi)血液流動(dòng)的狀態(tài)，與正常人體生理情況尚有差異；在沒(méi)有腸管內(nèi)液體稀釋效應(yīng)的情況下，模擬的出血點(diǎn)的CT值決定于配制的對(duì)比劑濃度，因此測(cè)量本院經(jīng)Philips Brilliance 256 ICT常規(guī)增強(qiáng)檢查診斷并手術(shù)證實(shí)的30例消化道出血的患者出血點(diǎn)CT值，以此CT值均值為參考值配比對(duì)比劑，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每次掃描完成后均對(duì)新鮮小腸進(jìn)行沖洗，殘留液體對(duì)對(duì)比劑起到稀釋作用。本研究中6.40 mgI/ml、5.76 mgI/ml、5.12 mgI/ml、4.48 mgI/ml濃度對(duì)比劑均為碘佛醇（320 mgI/ml）與0.9%氯化鈉溶液按一定比例配制成2.0%、1.8%、1.6%、1.4%的濃度。

綜上所述，雙低劑量掃描方案在MSCT診斷消化道活動(dòng)性出血中是可行的，為臨床應(yīng)用提供了研究基礎(chǔ)，能為患者減輕MSCT增強(qiáng)檢查所造成的心理負(fù)擔(dān)及身體傷害。經(jīng)研究證實(shí)，100 kV、400 mAs為最優(yōu)掃描參數(shù)。在模擬出血速率為0.5 ml/min情況下，該參數(shù)條件下顯示模型出血點(diǎn)的最優(yōu)對(duì)比劑濃度為5.12 mgI/ml，對(duì)應(yīng)出血點(diǎn)CT值約（99.4±10.1）HU，輻射劑量較常規(guī)組降低約14.9%，對(duì)比劑濃度降低約20.0%。

作者貢獻(xiàn)：翟寧、宮鳳玲進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，文章的可行性分析，撰寫(xiě)論文，并對(duì)文章整體負(fù)責(zé)；李孟靜、王星穩(wěn)負(fù)責(zé)文獻(xiàn)/資料收集、整理；張惠英、馬春梅進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；于鵬進(jìn)行英文修訂，負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，監(jiān)督管理。

本文無(wú)利益沖突。