Revolution CT單能量成像聯合低管電流、個體化劑量及ASiR技術在頭頸部CTA中的應用價值研究

1.蚌埠醫學院第一附屬醫院放射科/蚌埠醫學院影像學院 (安徽 蚌埠 233000)

2.阜陽市第二人民醫院CT室(安徽 阜陽 236000)

丁曉云1 石士奎1,* 張 平1 李聰聰1 王瑞瑞1 吳 瑞1,2

頭頸部CT血管成像(CT angiography，CTA)憑借其安全、高效及方便等特點已成為診斷頭頸部血管疾病的首選影像學檢查方法，但為了保證圖像質量，通常需要加大碘對比劑用量，導致輻射劑量大幅增加，同時也使患者的對比劑腎病發生率提高。因此，如何在確保圖像質量的前提下降低輻射劑量及碘對比劑用量越來越成為臨床亟需解決的問題[1]。本研究旨在探討Revolution CT單能量成像聯合低管電流、個體化劑量及自適應統計迭代重建(ASiR)技術在確保圖像質量的前提下降低輻射劑量及碘對比劑用量的可行性以及在頭頸部CTA中的應用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料前瞻性收集臨床疑診頭頸部血管疾病的患者60例，隨機分配成常規組30例，研究組30例。常規組中，男20例，女10例，年齡40～83歲，平均年齡59.27歲。研究組中，男22例，女8例，年齡33～80歲，平均年齡59.93歲。兩組病人的性別、年齡差異無統計學意義(P＞0.05)。

1.2 CTA檢查方法兩組掃描范圍均自主動脈弓至顱頂水平，均采用小劑量團注測試技術，人工智能觸發掃描。

常規組：采用GE 64排螺旋CT對患者進行掃描，管電壓100kV，自適應毫安設置，管電流調節范圍為150～650mAs，掃描層厚0.625mm，間隔0.625mm，螺距0.984∶1，對比劑濃度350[mg(I)/mL]，對比劑用量60mL，4.5mL/s流率。圖像進行FBP重組。研究組：采用256排Revolution CT對患者進行掃描，管電壓80kVp/140kVp瞬時切換，管電流280mA，掃描層厚0.625mm，間隔0.625mm，螺距0.984∶1，對比劑濃度350[mg(I)/mL]，個體化碘對比劑用量[2]：當病人體質量小于60kg時，對比劑用量50mL；體質量為61～75kg時，碘對比劑用量(mL)＝體質量(kg)×0.8；體質量＞75kg時，對比劑用量60mL，4.5mL/s流率。采用50%ASiR技術重組出單能量60keV圖像。

1.3 圖像質量評價

1.3.1 主觀評價 利用3分制標準評價VR、MIP及CPR圖像[3]。3分：圖像對比度好，血管邊緣清晰銳利，遠端分支顯示好，不存在明顯的注射側鎖骨下靜脈偽影；2分：圖像對比度一般，血管邊緣毛糙，遠端分支顯示一般，存在較明顯的靜脈偽影，但不影響鄰近血管重建，能夠滿足臨床診斷要求；1分：圖像對比度差，血管邊緣粗糙模糊，遠端分支顯示欠佳，存在嚴重的靜脈偽影，影響鄰近血管重建，無法滿足臨床診斷需求。

1.3.2 客觀評價 測量橫斷位上主動脈弓、頸動脈分叉處及大腦中動脈M1段管腔的 CT 值。測量同層面身體左右兩側空氣的CT值，CT值標準差(SD)平均值做為圖像噪聲。測量同層面左右椎旁肌或顳肌的CT值，CT值平均值做為背景信號。ROI統一設定為2～5mm2，以上數據各測量3次取平均值。利用公式：SNR(信噪比)=目標血管CT值/圖像噪聲，CNR(對比信噪比)=(目標血管CT值-同層背景信號CT值)/圖像噪聲，計算SNR、CNR。

1.3.3 輻射劑量 每位患者順利完成檢查后，由計算機自動生成輻射劑量數值圖，從輻射劑量數值圖上記錄DLP(劑量長度乘積)，并利用公式：ED(有效輻射劑量)=DLP×k，計算ED，采用歐洲質量標準頭頸部平均值：k為0.0059mSv·mGy-1·cm-1。

1.3.4 碘負荷 碘負荷(g)=碘對比劑體積(mL)×對比劑濃度/1000。

1.4 統計學方法采用SPSS 25.0軟件包對數據進行統計分析。計量資料以(±s)表示，采用t檢驗；圖像質量主觀評分采用Mann-Whitney U非參數秩和檢驗。P＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結 果

30例常規組及30例對照組均順利完成檢查，將常規組及研究組原始數據傳送至GE ADW4.7工作站進行后處理，由兩位放射學副主任醫師用上述統一標準對圖像各項指標進行評分，意見不統一時協商達成一致。

2.1 主觀評分常規組中，評分3分者22例，2分者8例，1分者0例；研究組中，評分3分者19例，2分者10例，1分者1例。兩組圖像質量主觀評分差異無統計學意義(Z=-0.896，P=0.370)。典型病例影像圖見圖1～2。

圖1 男，72歲，常規掃描組患者，體質量70kg，對比劑用量60mL，VR圖像(圖1A)，左頸內動脈CPR圖像(1B)，失狀位MIP圖像(1C)，顱內及頸內各級血管及分支顯示清楚，左頸內動脈分叉處可見鈣化斑塊(白色箭頭)，斑塊顯示清晰，圖像質量主觀評分3分。圖2 男，69歲，研究掃描組患者，體質量95kg，對比劑用量60mL，VR圖像(2A)，左頸內動脈CPR圖像(2B)，失狀位MIP圖像(2C)，顱內及頸內各級血管及分支顯示清楚，兩側椎動脈與基底動脈交界處可見動脈瘤(紫色箭頭)，左頸內動脈分叉處可見軟斑(黑色箭頭)，斑塊顯示清晰，圖像質量主觀評分3分。

2.2 客觀評分常規組主動脈弓、頸動脈分叉處及大腦中動脈M1段管腔CT值分別為(427.57±73.23)、(530.32±88.85)HU及(486.16±85.08)HU；研究組相應血管腔CT值分別為(572.39±85.81)、(591.58±86.65)及(541.72±90.52)HU。研究組各項CT值均高于常規組，差異具有統計學意義(P＜0.05)；兩組圖像噪聲比較無統計學意義(P＞0.05)；兩組圖像主動脈弓、頸動脈分叉處及大腦中動脈M1段的SNR、CNR的差異無統計學意義(P＞0.05)，具體見表1。

2.3 輻射劑量比較研究組DLP及ED均明顯低于常規組，差異具有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

2.4 碘負荷比較常規組平均碘對比劑用量60mL，高于研究組平均碘對比劑用量(55.13mL)。常規組平均碘負荷高于研究組。兩者差異均具有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

3 討 論

頭頸部CTA一次成像便可獲得主動脈弓上頭頸部血管的獨立顯示，且快速、安全，在臨床中得到廣泛應用，但其CT高輻射劑量及對比劑腎病的發生，使得降低輻射劑量及碘對比劑的用量成為臨床亟需解決的問題。

256 Revolution CT管電壓在80kVp/140kVp之間瞬時切換，可同時獲取40～140keV之間不同水平單能量圖像，廖海等[4]、鄧小林等[5]通過最佳CNR曲線分別得出頭頸部CTA最佳單能量區間為54.15～56.35keV及57～63keV。基于最佳CNR曲線所得的最佳單能量圖像，增加了圖像的CT值及與周圍組織的對比，使得頭頸部血管的CNR達到最佳，并可以獲得更加滿意的后處理重建圖像，但此時最佳單能量值處于較低水平。低能量水平會導致圖像噪聲增加，圖像質量下降。ASiR技術作為一種新型的CT圖像重建算法，與傳統FBP圖像噪聲較高、偽影顯著及空間分辨率較差不同，ASiR技術在圖像降噪、減輕偽影及減少輻射劑量等方面具有顯著優勢[6]，可在低能量水平下進一步顯著提升圖像質量[7]。但ASiR技術可以使用的最低單能量值為60keV，所以研究組選擇60keV單能量水平，并接近頭頸部CTA最佳單能量值，以確保獲取最優化圖像質量。

表1 兩組圖像質量客觀評分比較(±s)

表1 兩組圖像質量客觀評分比較(±s)

指標 常規組 研究組 t P圖像噪聲 6.71±3.04 7.11±2.88 0.508 0.613 SNR 主動脈弓 80.52±45.45 95.06±42.84 -1.275 0.207頸動脈分叉處 98.35±44.67 100.33±57.24 0.149 0.882大腦中動脈 91.49±52.06 89.42±41.00 0.170 0.865 CNR 主動脈弓 70.12±40.18 82.38±37.94 -1.215 0.229頸動脈分叉處 87.10±50.36 87.85±40.55 -0.063 0.950大腦中動脈 77.14±45.69 76.44±35.49 0.066 0.948 CT值(HU) 主動脈弓 427.57±73.23 572.39±85.81 -7.031 0.000頸動脈分叉處 530.32±88.85 591.58±86.65 -2.704 0.009大腦中動脈 486.16±85.08 541.72±90.52 -2.450 0.017

表2 兩組圖像的輻射劑量及碘負荷比較(±s)

表2 兩組圖像的輻射劑量及碘負荷比較(±s)

組別 DLP(mGy·cm) ED(mSv) 碘負荷(g)常規組 1353.13±130.23 7.98±0.77 21.00研究組 681.46±49.26 4.02±0.29 19.41±1.39 t 26.421 26.410 6.297 P 0.000 0.000 0.000

醫源性輻射損傷與輻射劑量呈正相關，能夠影響輻射劑量的因素主要包括：管電壓、管電流、對比劑濃度及對比劑使用方案等。輻射劑量與管電壓的平方呈正線性相關，輕微降低管電壓即可有效降低輻射劑量。管電流越高，輻射劑量越高，帶給患者的輻射損傷越高。大劑量、高濃度對比劑的使用會使患者接受更多輻射劑量，誘導對比劑腎病的發生，更甚者損傷患者體內DNA，誘導腫瘤發生。由于能譜掃描管電壓在80kVp/140kVp之間瞬時切換，不可改動，所以降低管電流是最常用且直接有效的方法[8]。在管電壓不變的前提下降低管電流，可以明顯降低輻射劑量[9]。本研究中，常規組采用自適應毫安設置，觀察發現，毫安值均浮動在647～648mAs之間，研究組固定低管電流280mAs，較常規組降低約57%。但既往研究表明，盲目降低管電流會使圖像噪聲增加而導致圖像質量下降，影響臨床診斷[10]。研究組采用50%ASiR技術重組出單能量60keV圖像，在一定程度上克服了低管電流條件下圖像噪聲增加的缺點，并同時增加光電效應來提高對比劑的CT值及與周圍組織的對比，圖像質量得到了優化。在頭頸部血管圖像質量分析過程中，SNR及CNR是評價圖像質量最重要的客觀指標。DLP及ED是評價輻射劑量最重要的指標。本研究結果顯示，研究組與常規組主動脈弓、頸動脈分叉處及大腦中動脈M1段的SNR、CNR的差異無統計學意義(P＞0.05)，且研究組DLP及ED較常規組DLP及ED明顯降低，均降低約50%，兩者之間具有顯著差異(P＜0.05)。在同水平圖像噪聲背景下，研究組確保了在獲得符合臨床診斷標準圖像質量的前提下，明顯降低了輻射劑量，與先前的研究結果一致[11-12]。

本研究采用個體化碘對比劑方案，當病人體質量小于60kg時，對比劑用量50mL；體質量為61～75kg時，碘對比劑用量(mL)＝體質量(kg)×0.8；體質量＞75kg時，對比劑用量60mL。個體化碘對比劑方案使絕大部分人群降低了碘對比劑用量，相應碘負荷也隨之降低，而碘對比劑腎病的發生與碘對比劑用量及碘負荷相關，使得絕大部分需接受頭頸CTA檢查的腎功能不全患者從中受益。宋婷妮等[13]研究發現，頭頸CTA能譜掃描使用固定低管電流280mAs并結合單能量以及ASiR重組算法，在獲得符合臨床診斷標準圖像質量的同時，可有效降低輻射劑量，但研究也存在一定的局限性，如在低單能量水平使用常規碘對比劑劑量60mL的情況下，顱內動脈血管CT值高達1000HU以上，少量顱內小靜脈CT值也同時增高，使顱內動脈血管顯示受到影響，降低了圖像質量主觀評分。本研究采用個體化碘對比劑方案，頭頸部血管平均CT值約650.3HU，滿足臨床診斷要求，且兩組圖像質量主觀評分差異無明顯統計學意義，表明本研究掃描方案更加個體化、合理化，并提高了診斷安全性。

綜上所述，頭頸部CTA應用Revolution CT單能量成像并結合低管電流、個體化劑量及ASiR技術較常規頭頸CTA應用自適應毫安模式及常規劑量碘對比劑方案相比可顯著降低輻射劑量及碘對比劑用量，且圖像質量符合臨床診斷標準。