MDCT低劑量掃描診斷消化道出血最優(yōu)掃描參數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究

于 鵬 翟 寧 宮鳳玲 訾 媛 馬春梅 王星穩(wěn)

消化道活動(dòng)性出血是臨床常見(jiàn)病，如不能及時(shí)確定出血部位、進(jìn)行外科手術(shù)治療則有可能危及生命。多層螺旋CT(multi-detector computed tomography，MDCT)因其簡(jiǎn)便、快捷，已被廣泛應(yīng)用于消化道出血定位及定性的診斷[1,2]。但MDCT在診斷不明部位和病因的消化道出血時(shí)，掃描時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣、對(duì)比劑劑量需求大，這一直是臨床關(guān)注的問(wèn)題[3,4]。本實(shí)驗(yàn)將低劑量掃描技術(shù)應(yīng)用于消化道活動(dòng)性出血的診斷中，尋找在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，不同掃描條件下的最優(yōu)層厚，為MDCT雙低技術(shù)應(yīng)用于消化道出血的診斷及臨床應(yīng)用提供研究基礎(chǔ)。

材料與方法

1.配制對(duì)比劑：搜集筆者醫(yī)院30例經(jīng)MDCT常規(guī)增強(qiáng)檢查、手術(shù)證實(shí)的消化道出血的患者，測(cè)量該30例患者出血點(diǎn)CT值，計(jì)算平均值為212.13±64.54HU。以平均值為參考值，將碘佛醇(320mgI/ml)用0.9%生理鹽水稀釋為6.4mgI/ml碘溶液，120kV對(duì)應(yīng)CT值為214.73±1.63HU。

2.制作消化道出血模型：2塊新鮮豬肋板之間填以新鮮動(dòng)物脂肪、腎臟及充入適量氣體的小腸，將靜脈留置針(20G)置入腸管內(nèi)，并與微量注射泵連接。

3.實(shí)驗(yàn)方法：對(duì)消化道出血模型行Philips Brilliance 256 ICT增強(qiáng)掃描，每次掃描范圍一致。常規(guī)組：120kV、300mAs，掃描層厚0.9mm，間距0.45mm，螺距0.16，矩陣:512×512，對(duì)比劑注射速率0.5ml/min，濃度6.4mgI/ml。實(shí)驗(yàn)組：(A組：100kV、400mAs；B組：80kV、400mAs)，掃描層厚1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm，每組掃描13次，其他參數(shù)同常規(guī)組參數(shù)。以導(dǎo)管末端可見(jiàn)溢出的線狀、噴射狀或橢圓形的對(duì)比劑影為檢出，否則為未檢出[5]。

4.計(jì)算輻射劑量：CT容積劑量指數(shù)(CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成，有效劑量(ED)=DLP×k，根據(jù)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)公布的標(biāo)準(zhǔn)，k=0.015。

5.圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)：將每次掃描所得原始圖像傳至EBW工作站行圖像后處理，窗寬窗位設(shè)置為300、40。在模型肌肉內(nèi)選取感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)測(cè)量CT值及標(biāo)準(zhǔn)差，用CT值的標(biāo)準(zhǔn)差表示背景噪聲(SD)，ROI面積50～55mm2。圖像噪聲信噪比(SNR):SNR=CT/SD。

6.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：解剖結(jié)構(gòu)邊界非常銳利，圖像無(wú)或僅有少許顆粒；4分：解剖結(jié)構(gòu)邊界較為清楚；3分：圖像能夠顯示解剖結(jié)構(gòu)，邊界稍模糊，有輕度的顆粒感；2分：亞標(biāo)準(zhǔn)；1分:圖像不能接受評(píng)分[6]。

結(jié) 果

1.輻射劑量的比較:常規(guī)組DLP、ED與實(shí)驗(yàn)各組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),詳見(jiàn)表1。

表1 常規(guī)組與實(shí)驗(yàn)各組輻射劑量比較

與常規(guī)組比較，*P<0.05

2.圖像質(zhì)量評(píng)估:實(shí)驗(yàn)A組1.0、1.5、2.0、2.5mm圖像噪聲與常規(guī)組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；實(shí)驗(yàn)A組1.5、2.0mm掃描圖像信噪比與常規(guī)組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；實(shí)驗(yàn)A組1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm掃描圖像的圖像質(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)；實(shí)驗(yàn)B組各掃描層厚圖像質(zhì)量均無(wú)法滿足要求，詳見(jiàn)表2、表3及圖1。

3.不同kV、mAs、掃描層厚下，MDCT對(duì)模型出血的檢出情況及出血點(diǎn)CT值的測(cè)量：MDCT對(duì)模型出血點(diǎn)檢出率隨著層厚的增加而降低。出血點(diǎn)CT值均值隨著層厚的增加而減小，詳見(jiàn)表2、表3及圖2。

4.常規(guī)組與實(shí)驗(yàn)A組各層厚對(duì)模型出血檢出率的比較:實(shí)驗(yàn)A組1.0、1.5、2.0mm對(duì)模型出血的檢出率與常規(guī)組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；實(shí)驗(yàn)A組2.5、3.0mm對(duì)模型出血的檢出率與常規(guī)組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，詳見(jiàn)表4。

討 論

MDCT能夠進(jìn)行無(wú)創(chuàng)、快速的掃描，在消化道活動(dòng)性出血定位、定性的診斷中起到了非常重要的作用[7～9]。它能夠觀察黏膜下的病變，了解病灶與周圍組織臟器的關(guān)系，且具有較高的診斷效能。但MDCT診斷消化道出血常用方法為多期掃描，對(duì)比劑的應(yīng)用增加了對(duì)比劑腎病的發(fā)生，大輻射劑量會(huì)導(dǎo)致致癌率的升高，而降低輻射劑量的同時(shí)往往會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量造成影響[10，11]。因此，如何滿足臨床診斷要求，同時(shí)減少對(duì)比劑劑量、降低輻射劑量是醫(yī)務(wù)工作者及患者共同關(guān)注的問(wèn)題。

表2 常規(guī)組與實(shí)驗(yàn)A組圖像質(zhì)量評(píng)分、模型出血檢出數(shù)、出血點(diǎn)平均CT值比較

與常規(guī)組比較，*P<0.05

表3 常規(guī)組與實(shí)驗(yàn)B組圖像質(zhì)量評(píng)分、模型出血檢出數(shù)、出血點(diǎn)平均CT值比較

與常規(guī)組比較，*P<0.05

圖1 常規(guī)組與實(shí)驗(yàn)B組各層厚圖像質(zhì)量的比較A.常規(guī)組(120kV、300mAs)，掃描層厚0.9mm；B.實(shí)驗(yàn)A組(100kV、400mAs)，掃描層厚1.0mm；C.實(shí)驗(yàn)A組(100kV、400mAs)，掃描層厚1.5mm；D.實(shí)驗(yàn)A組(100kV、400mAs)，掃描層厚2.0mm；E.實(shí)驗(yàn)A組(100kV、400mAs)，掃描層厚2.5mm；F.實(shí)驗(yàn)A組(100kV、400mAs)，掃描層厚3.0mm

圖2 常規(guī)組與實(shí)驗(yàn)B組各層厚對(duì)出血點(diǎn)的檢出情況(箭頭指示出血點(diǎn))A.常規(guī)組(120kV、300mAs)，掃描層厚0.9mm；B.實(shí)驗(yàn)B組(100kV、400mAs)，掃描層厚1.0mm；C.實(shí)驗(yàn)B組(100kV、400mAs)，掃描層厚1.5mm；D.實(shí)驗(yàn)B組(100kV、400mAs)，掃描層厚2.0mm；E.實(shí)驗(yàn)B組(100kV、400mAs)，掃描層厚2.5mm；F.實(shí)驗(yàn)B組(100kV、400mAs)，掃描層厚3.0mm

表4 常規(guī)組與實(shí)驗(yàn)A組各層厚對(duì)模型出血的檢出率比較

組別常規(guī)組實(shí)驗(yàn)A組各層厚(mm)1.01.52.02.53.0檢出數(shù)(n=13)11(84.6)13(100)12(92.3)10(76.9)4(30.8)3(23.1)χ2-2.1670.3770.2487.7219.905P-0.4801.0001.0000.0050.002

降低管電壓是降低輻射劑量最有效的方法。有研究表明，當(dāng)管電壓從120kV降至100kV、或從100kV降至80kV時(shí)，輻射劑量分別降低41%、70%[12]，但會(huì)使圖像噪聲增加。噪聲是CT圖像性能參數(shù)之一，與層厚及探測(cè)器發(fā)射的光子數(shù)呈反比。有文獻(xiàn)指出，增加3倍X線劑量能夠使噪聲減半，層厚增加1倍，噪聲值降低23.8%～40.1%[13，14]。以往在MDCT掃描層厚、重建間隔及多平面重建相關(guān)性的研究中發(fā)現(xiàn)，2.0mm掃描層厚可滿足圖像質(zhì)量及對(duì)微小病灶的觀察，為1.0～6.5mm中的最佳選擇[15]。在本研究中，隨著掃描層厚的增加，圖像噪聲下降，信噪比增加，圖像質(zhì)量提高，實(shí)驗(yàn)A組(100kV、400mAs)層厚1.5mm及以上均能夠滿足診斷對(duì)圖像質(zhì)量的要求，層厚低于之前研究的2.0mm，可能與本實(shí)驗(yàn)同時(shí)增加了管電流有關(guān)。而層厚的增加能夠減少圖像數(shù)量，提高工作效率。但層厚越厚、圖像銳利度或平滑度越低，會(huì)因容積效應(yīng)而遺漏小病灶。李麗超等[16]研究顯示，層厚增加到2.0mm會(huì)影響小結(jié)石數(shù)量的檢出。本實(shí)驗(yàn)中，>2.0mm的層厚對(duì)模型出血的檢出率與常規(guī)組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與前者研究結(jié)果相近；通過(guò)對(duì)出血點(diǎn)CT值的測(cè)量，研究發(fā)現(xiàn)掃描層厚越厚，所測(cè)出血點(diǎn)CT值均值越低，這可能與層厚的增加產(chǎn)生的部分容積效應(yīng)有關(guān)。

非離子型對(duì)比劑現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于臨床，短時(shí)間、大劑量的注射會(huì)引起血管內(nèi)皮的損傷，且對(duì)比劑的廣泛使用會(huì)造成對(duì)比劑腎病的發(fā)生率升高[17]。因此，能夠保證臨床診斷，同時(shí)又能減少對(duì)比劑對(duì)患者腎功能的傷害、減少對(duì)比劑不良反應(yīng)的發(fā)生非常重要。MDCT雙低掃描技術(shù)在頭頸、冠脈CTA(CT angiography，CTA)中的研究與運(yùn)用日趨成熟，但在腹部消化道出血上還鮮有提及。本研究通過(guò)對(duì)出血點(diǎn)CT值的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，模型出血點(diǎn)CT值均值隨著管電壓的降低而增加，說(shuō)明降低對(duì)比劑濃度聯(lián)合低管電壓有可能獲得相同CT值，使雙低掃描技術(shù)在MDCT診斷消化道活動(dòng)性出血中成為可能，在今后的研究中可設(shè)置多種低濃度進(jìn)行進(jìn)一步研究。

本研究的局限性在于采用的重建方法為濾波反投影法，實(shí)驗(yàn)B組(80kV/400mAs)各掃描層厚的圖像均無(wú)法達(dá)到常規(guī)圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，今后可嘗試迭代算法，進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量或降低輻射劑量；本研究每個(gè)組別各掃描13次，得到的數(shù)據(jù)數(shù)量較少，仍需積累實(shí)驗(yàn)次數(shù)，深化研究。

綜上所述，MDCT低劑量診斷消化道最優(yōu)掃描參數(shù)為100kV、400mAs、1.5mm，輻射劑量較常規(guī)劑量組降低約15.2%，掃描層厚2.0mm為最厚臨界掃描層厚。