頭頸CTA中基于復合體重因子的對比劑劑量應用

李洋, 潘初, 萬維佳, 夏黎明, 黃文華

頭頸CTA(CT angiography，CTA)是一種簡單快速、非創傷性的頭頸部動脈血管成像方法，在顱內動脈瘤、血管畸形、腫瘤供血、動脈狹窄等疾病診斷方面具有獨特的優勢。作為一項掃描范圍從主動脈弓到顱頂的增強CT檢查，頭頸CTA也面臨對比劑使用量大、輻射劑量高等問題[1]。大劑量對比劑會增大對比劑腎病等不良反應發生率[2]，過高的輻射劑量也會增加輻射損傷發生的概率[3]。因此在滿足臨床診斷需要的前提下，應該盡量降低對比劑使用量和患者所受輻射劑量。在行頭頸CTA時，對比劑劑量與患者的體重、身高、年齡、性別、疾病類型等均有關系，其中體重和身高是主要影響因素[4]。臨床上多根據患者體重進行對比劑總量計算，文獻亦提出使用血容量法或體表面積法計算對比劑用量[5]，不過計算過程較復雜，影響了臨床推廣應用。本研究結合現有理論研究和臨床實踐經驗，在基于體重的對比劑計算方法基礎上，將患者身高因素納入其中，提出了基于患者體重和身高的新的對比劑計算方法，稱為復合體重因子法，結合低管電壓技術，旨在保證圖像質量的前提下降低對比劑使用量和輻射劑量。

材料與方法

1.病例資料

隨機搜集2017年3～11月在Toshiba Aquilion ONE 320容積CT上行頭頸CTA檢查的40例病患作為實驗組。主訴病史為動脈瘤、血管狹窄、動脈硬化、蛛網膜下腔出血等，采用同濟指數復合體重因子法計算對比劑總量和對比劑流率。40例患者中男17例，女23例，年齡17～76歲，均值(53.65±13.62)歲。實驗組身高1.51～1.74 m，均值為(1.62±0.07)m；體重45～74 kg，均值(58.63±6.78)kg。另外隨機選取2016年2～11月在Toshiba Aquilion ONE 320容積CT上行頭頸CTA患者26例作為對照組。對照組26例患者中男17例，女9例，年齡29～74歲，均值(55.46±10.28)歲。對照組身高1.45～1.78 m，均值(1.65±0.08)m；體重49～82 kg，均值(60.78±6.8)kg。經統計學獨立樣本t檢驗，兩組患者的性別、年齡、身高、體重均無顯著差別(P>0.05)。所有患者無嚴重腎功能不全、碘過敏史且非孕婦，在檢查前均簽署知情同意書，并經醫院倫理委員審查批準。

2.掃描方法

采用Toshiba Aquilion ONE 320CT機對實驗組和對照組分別行頭頸CTA檢查。實驗組和對照組均采用減影法，先行平掃(蒙片)，然后注射對比劑和生理鹽水后再行增強掃描，掃描范圍均為主動脈弓至顱頂。實驗組和對照組的CT掃描參數如下：實驗組管電壓100 kVp，對照組管電壓120 kVp，其他參數均相同，其中管電流采用自動毫安技術(sd：22)，層厚0.5 mm，螺距0.806∶1，球管轉速0.5 s/r，掃描矩陣512×512，重建算法：FC43，AIDR3D Standard。

研究中結合常規基于體重對比劑計算方法和臨床實踐，提出了一種新的考慮患者身高的體重計算方法,稱為同濟指數法(Tongji Index,TWI)，計算方式如下：

(1)

其中w為患者體重，單位Kg；h為患者身高，單位cm。

實驗組根據公式(1)確定患者對比劑使用量。公式(2)為：

V=k·TWI

(2)

其中，V為對比劑使用量，單位：mL；k為系數，根據CT碘對比劑的不同而不同，同時跟患者的身體質量指數(body mass index,BMI)有關。對于優維顯(370 mg/mL)，k值為0.8～0.9，對于正常體重(BMI18.5～23.9)患者，k取中間值0.85；對于偏瘦(BMI<18.5)患者，k取極大值0.9；對于偏胖(BMI>23.9)患者，k值取極小值0.8。采用定時法確定對比劑流率：對于血管良好、循環正常的患者，靜脈團注時間為10 s；對于血管脆性較大(比如化療患者)，注射流率相應減少，靜脈團注時間可在此基礎上延遲1～2 s。使用Medrad STELLANT 雙筒雙流高壓注射器經肘前靜脈團注對比劑。對比劑流率根據前述方法確定。之后以對比劑注射流率的90%的注射流率靜脈團注生理鹽水30 mL。采用智能追蹤技術監測興趣區(region of interest，ROI)內的CT值，CT值閾值設置為160 HU，興趣區位于主動脈弓的下降段。對照組使用Medrad STELLANT雙筒雙流高壓注射器經肘前靜脈團注對比劑，每例患者基于體重計算對比劑總量，以5～6.5 mL/s流率注射優維顯(370 mg/mL)，之后再以與對比劑注射流率相同的注射流率注射30 mL/l生理鹽水。同樣采用智能追蹤技術檢測ROI內的CT值，ROI至于降主動脈中心主動脈弓的下降段，CT值的閾值設置160 HU。

3.數據獲取

檢查前根據病房采集的數據統計患者性別、年齡、身高、體重。按照同濟指數和定時法計算實驗組患者對比劑總量與注射流率。檢查后記錄患者的劑量長度乘積(dose length product，DLP)。

圖像質量評價在GE公司的Vitrea3工作站上進行。采用客觀評價結合主觀分析的方法?？陀^評價時測量主動脈弓、右頸總動脈、右頸內動脈、右椎動脈、基底動脈、大腦后動脈、大腦中動脈、大腦前動脈及與右頸總動脈、右頸內動脈、右椎動脈同層面的頸內靜脈、上矢狀竇、直竇、乙狀竇的CT值及其SD值，并測量胸鎖乳突肌及腦實質的CT值及其SD值。將頸總動脈、頸內動脈、椎動脈與同層面的頸靜脈CT值之差作為考慮了靜脈污染后的頸部動脈強化差值，同理將基底動脈與乙狀竇、大腦中動脈與直竇和大腦前動脈與上矢狀竇的CT值之差作為考慮了靜脈污染后的頭部動脈強化差值。同時計算出上述動脈的信噪比(signal noise ration，SNR)和對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)。

主觀評價采用雙盲法。由兩位主治以上職稱的醫師在Vitrea3工作站上對圖像進行主觀評價。采用5分制對圖像進行評分，評價標準見表1[6]。其中5分為圖像質量優秀，4分為良好，3分為圖像質量可以接受，2分為圖像質量較差，1分為圖像質量不可接受。兩位醫師在只知患者的臨床信息而不知實驗內容的前提下獨立打分，對不一致者協商達成共識后再給出評價。

表1 頭頸CTA血管主觀評價標準

4.統計學分析

使用SPSS 23.0進行統計學分析。采用獨立樣本t檢驗對患者的性別、年齡、身高、體重和前述血管CT值、血管強化差值、SNR、CNR以及DLP等進行對比分析。圖像主觀評分的對比分析采用Mann-WhitneyU檢驗。統計學分析置信區間為95%，以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.對比劑劑量

實驗組和對照組的對比劑總量分別為(55.4±5.9)mL/例、(62.8±7.9)mL/例，兩組的對比劑總量有實質差異(t=4.348，P<0.05)。實驗組的對比劑用量顯著低于對照組。

2.輻射劑量

實驗組和對照組的輻射劑量(DLP)均值分別為(489.1±55.0)mGy·cm、(555.6±78.7)mGy·cm。實驗組和對照組的輻射劑量有實質差異(t=4.045，P<0.05)。實驗組的輻射劑量顯著低于對照組。

3.圖像質量的客觀評價

將前述血管CT值、血管強化差值的統計學結果列于表2，SNR、CNR的統計學結果列于表3、4。由表2及測量數據可知，實驗組和對照組的目標動脈血管CT值都在200HU以上，動脈血管和同層靜脈血管差值明顯，幾乎都能滿足血管減影需要。實驗組的主動脈弓、右頸總動脈、右頸內動脈、右椎動脈、基底動脈、大腦后動脈、大腦中動脈、大腦前動脈的CT值與對照組有顯著差異(P<0.05)，而且均高于對照組。

表2 動脈血管CT值、頭頸部血管強化差值的對比

表3 實驗組和對照組圖像的SNR

實驗組中右頸總動脈、右頸內動脈、右椎動脈、基底動脈、大腦后動脈、大腦中動脈、大腦前動脈的動脈強化差值與實驗組有顯著差異(P<0.05)，且均高于對照組，更有利于動脈血管減影。

表4 實驗組和對照組圖像的CNR

實驗組和對照組的圖像信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR)幾乎無顯著差異(P>0.05)，只有直竇和上矢狀竇處存在統計學意義上的不同(P<0.05)。可見實驗組和對照組在圖像的噪聲與對比度表現上基本一致。

4.圖像質量的主觀評價

主觀評分實驗組40例病例中圖像質量達到5分36例，4分2例，沒有3分及以下的病例；對照組26例病例中圖像質量達到5分17例，4分8例，3分1例，沒有2分及以下病例。因此實驗組和對照組均能滿足診斷要求。

Mann-WhitneyU檢驗結果表明實驗組與對照組圖像有顯著差異(P<0.05)。統計結果顯示實驗組圖像質量明顯好于對照組(圖1)。

圖1 a)實驗組患者。女，51歲，身高160cm，體重58kg，對比劑總量50mL，DLP 451.4mGy·cm，圖像示頭頸部血管邊緣銳利光整，血管分支及遠端顯示較好，主觀評價5分；b)對照組患者。女，55歲，身高162cm，體重60kg，對比劑總量60mL，DLP 513.1 mGy·cm，圖像示頭頸部血管、分支和血管遠端顯示較好，有靜脈顯影，主觀評價4分。

表5 主觀評分結果

注:U值=0.030

討 論

1.對比劑劑量

頭頸CTA掃描范圍大，對比劑劑量多，對比劑注射流率快。較高的對比劑劑量與注射流率使得對比劑不良反應發生率大大增加[7-9]。在滿足診斷要求的前提下減少對比劑劑量是減少包括對比劑腎病在內的不良反應發生率的重要舉措之一[8-11]。同時減少對比劑劑量也是降低患者輻射劑量的有效方法之一[12]。但是過低的對比劑劑量往往會導致圖像質量變差，甚至無法滿足臨床診斷需要。因此低對比劑劑量注射后往往會通過注射生理鹽水的方法維持足夠的對比劑團注時間。

對比劑劑量與患者的身高、體重、性別、年齡等都有關系，其中患者的體重是最重要的影響因素。但是患者的體重與對比劑劑量并不成簡單的線性關系。在考慮對比劑劑量時，考慮患者的體型比單純考慮患者體重更好。研究指出應該考慮患者自身的身高、體重等因素，采用去脂體重或體表面積法計算對比劑劑量[13]。不過這種計算方法較為復雜，不易掌握。

本研究結合常規基于體重的對比劑計算方法和臨床實踐經驗，首次提出采用同濟指數與相應系數乘積[公式(1)]的方法計算對比劑劑量，采用定時法確定對比劑的注射流率。研究表明相比于以往方法，對比劑劑量有實質性減少，圖像質量更好，能夠滿足臨床診斷需要，而且方法簡單易用。

2.輻射劑量

在CT檢查中，患者難免會受到一定劑量的輻射照射。根據受照輻射有效劑量當量從小到大，可以將輻射的生物效應分為不確定性效應和確定性效應。其中不確定性生物效應的發生不存在輻射閾值，發生概率隨劑量增加而增大；確定性生物效應在輻射閾值之下不發生，但是超過閾值后一定會發生而且嚴重程度隨輻射劑量的增加而增加。因此在CT檢查中既需要時刻防范輻射的確定性生物效應，也需要防范輻射的不確定性生物效應。在CT檢查中降低患者所受輻射劑量具有重要意義[14-16]。降低管電壓、減少對比劑劑量均可以有效地降低輻射劑量，二者相輔相成[17]。研究表明當管電壓接近于碘的K值時，碘的信號檢出率會出現躍升，從而增加與周圍軟組織的對比度[18]。本研究中實驗組相對于對照組具有更低的對比劑劑量和更低的管電壓，因此DLP明顯低于對照組的DLP，兩者差異具有統計學意義。因此實驗組采用的方法可以在一定程度上降低患者的受照輻射劑量，減少輻射損傷發生的可能性。

3.圖像質量

研究中實驗組和對照組的圖像質量均能滿足診斷要求。從客觀評價上分析，實驗組患者的主動脈弓、右頸總動脈、右頸內動脈、右椎動脈、大腦后動脈、大腦中動脈、大腦前動脈CT值明顯高于對照組，且差異具有統計學意義。實驗組患者右頸總動脈、右頸內動脈、右椎動脈、大腦后動脈、大腦中動脈的動脈強化差值也明顯高于對照組，且差異有統計學意義。這有利于采用減影法進行血管重建與分析，同時也表明實驗組能夠更好地避免靜脈強化的干擾，減少靜脈污染對圖像質量的影響。實驗組和對照組的圖像質量在噪聲與對比噪聲比上無統計學差異。這表明在合理的范圍內，實驗組采用更少的對比劑用量和輻射劑量可以達到與對照組相似的圖像噪聲水平與對比噪聲比水平。因此客觀評價表明實驗組的圖像質量總體上好于對照組。從主觀評價上分析，實驗組的圖像主觀評分明顯高于對照組，說明在滿足診斷需要的前提下實驗組的圖像質量明顯優于對照組。圖像質量的客觀評價和主觀評價均表明實驗組的圖像質量明顯好于對照組。

圖像質量客觀評價中實驗組上矢狀竇的噪聲和對比噪聲比與對照組的差異有統計學意義，直竇的對比噪聲比與對照組的差異有統計學意義，可能是因為靜脈強化程度不同導致。如何在保證圖像質量的前提下減少靜脈污染，避免靜脈強化對圖像質量造成影響是未來值得研究的方向。

頭頸CTA掃描范圍廣，對比劑用量大，輻射劑量高。在滿足診斷需要的情況下研究如何降低對比劑用量和輻射劑量具有重要的臨床意義。本研究引入基于同濟指數的對比劑使用方法，結合低管電壓技術，在保證圖像質量、滿足臨床診斷需要的前提下，降低了對比劑用量和輻射劑量。因此基于同濟指數和低管電壓技術的頭頸CTA 檢查是可行的，能夠滿足低對比劑用量、低輻射劑量的要求，具有一定的臨床實用價值。