“雙低”(低對比劑、低管電壓)技術結合多模型迭代重建算法在腎臟雙期CT增強掃描中的可行性

胡淑敏，祁 冬，喬曉春，胡樹坤，姚木子，沈 艷

(蚌埠市第一人民醫院醫學影像科，安徽 蚌埠 233000)

CT掃描是臨床診斷腎臟疾病的重要影像學方法，增強掃描可以更好地顯示腎臟解剖結構及病變，但其輻射劑量較大，對人體健康存在潛在威脅[1]。對比劑用量可增加腎臟排泄負擔，影響腎臟功能。既往有文獻報道，增加對比劑用量會帶來對比腎病[2]，輻射量增加會導致輻射相關性損傷[3]等一系列問題。因此，如何在低比對劑用量、低輻射劑量的前提下獲得滿足臨床診斷要求的影響已經成為大家關注的熱點問題[4]。多模型迭代重建(adaptive statistical interative reconstruction veo，ASiR-V)算法采用更先進的重建模型，能夠更大幅度降低圖像噪聲、降低輻射劑量和提高圖像質量，已用于臨床[5]。本研究的目的是探討“雙低”(低對比劑、低管電壓)結合ASiR-V在腎臟雙期增強掃描中的應用價值。

1 資料與方法

1.1一般資料：選取2019年7月～2020年5月我院需行腎臟增強CT掃描檢查的60例患者為研究對象，其中男32例，女28例，年齡29～81歲，平均(55.7±11.4)歲，體質量指數(body mass index， BMI)19.1～24.5 kg/m2，隨機分成常規劑量組與低劑量組各30例，檢查前患者均簽署知情同意書。本研究經本院醫學倫理委員會同意。

1.2儀器與方法：采用GE Revolution CT掃描儀。常規劑量組采用常規掃描方案，管電壓120 kVp，對比劑320 mgI/ml碘佛醇，采用FBP算法；低劑量組采用“雙低”掃描方案，管電壓100 kVp，對比劑270 mgI/ml碘克沙醇，采用ASiR-V算法。兩組其他掃描參數保持一致，即噪聲指數設定為10，自動管電流技術，螺距0.998∶1，轉速0.8 s/圈，探測器寬度80 mm，掃描層厚5 mm，層間距5 mm，患者取仰臥位，屏氣狀態掃描，掃描范圍自腎上腺區開始掃至腎下極下緣。采用高壓注射器經肘正中靜脈注入碘對比劑80 ml，流速3.0 ml/s，對比劑注射結束再以相同流速注入0.9%NaCl溶液20 ml沖洗，注射對比劑后延遲30 s，行動脈期掃描，再隔30s行靜脈期掃描。

1.3圖像評價

1.3.1客觀評價：采用AW4.7工作站，于軸位薄層圖像上，在腎皮質、腎髓質及同層面豎脊肌分別放置3個ROI，記錄ROI的CT值和標準差(stand deviation,SD)，每個數據分別測量3次，取平均值。以腎臟皮質和髓質SD值為圖像噪聲，分別計算腎皮質和腎髓質的SNR和CNR，SNR=CT值/SD值，CNR=(腎皮質CT值/腎髓質CT值-豎脊肌CT值)/豎脊肌SD值。

1.3.2主觀評價：由兩名高年資中級職稱以上的放射科醫師采用雙盲法對圖像進行評估，當意見不同時，通過協商達到意見一致，采用四分制[6]評分，包括：①1分：圖像分辨率較差，噪聲明顯，解剖結構模糊，無法診斷；2分：圖像分辨率一般，中度噪聲，可診斷；3分：圖像分辨率及對比度良好，輕微噪聲；4分：圖像分辨率及對比度非常好，解剖結構清晰，無明顯噪聲。2名醫生在評價過程中根據疾病需要適當調節窗寬、窗位。評分≥3分，方可滿足臨床診斷要求。

1.4輻射劑量及碘攝入量：記錄兩組掃描的容積CT劑量指數[CTDIvol (mGy)]，劑量長度乘積[DLP(mGy/cm)]=CTDIvol×L(掃描長度)。并計算有效輻射劑量[ED(mSV)]=DLP×K，其中K為腹部輻射劑量換算因子，K=0.015 msv/(mGy·cm)。根據對比劑濃度分別計算碘攝入量，碘攝入量(mg)=對比劑濃度(mgI/kg)×體質量(kg)×0.001。

2 結果

2.1兩組患者基本資料比較：兩組患者的年齡、身高、BMI、Z軸掃描范圍差異均無統計學意義(Z=-0.570、0.125、-0.046、1.037，P=0.287、0.920、1.067、1.049)。具有可比性。

2.2圖像質量主觀評價：常規劑量組與低劑量組腎皮質及腎髓質主觀質量評分差異均無統計學意義(均P>0.05)。見表1。兩位醫師對圖像質量的主觀評分一致性好(Kappa=0.765)。

表1 常規劑量組與低劑量組圖像質量主觀評分比較

2.3圖像質量客觀評價：兩組圖像動脈期腎皮質及腎髓質的CT值、SD、SNR和CNR差異均無統計學意義(均為P>0.05)。見表2。如圖1、圖2所示。

表2 常規劑量組與低劑量組圖像質量客觀指標對比

注：兩種掃描方案得到的腎臟動脈期及靜脈期圖像分辨率及對比度良好，解剖結構顯示清晰，CT值及信噪比均無明顯差異圖1 采用常規劑量掃描方案 圖2采用低劑量掃描方案

2.4輻射劑量及碘攝入量：低劑量組ED為(8.91±0.57)mSv，較常規劑量組ED(13.34±0.98)mSv下降約33.21%，差異有統計學意義(t=5.821，P=0.017)；低劑量碘攝入量為(16.37±2.41)mg ，明顯低于常規劑量組(23.74±3.18)mg，降低約31.04%，差異有統計學意義(t=3.320 ，P=0.021)。

3 討論

CT作為一種常規的影像學方法，對于腎臟多期掃描成像后與周圍組織對比度清晰，可以清楚顯示腎臟正常解剖結構和異常病變，但腎臟多期CT掃描的主要缺點是電離輻射暴露和對比劑腎病[7]。因此，在滿足臨床診斷前提下降低輻射劑量和對比劑用量十分重要。輻射劑量與管電壓的平方成正比，所以降低管電壓掃描可以有效地降低輻射劑量[8]。但低管電壓X線穿透能力較低，圖像噪聲較高，從而影響圖像質量，低濃度對比劑可降低對腎臟排泄功能的影響，但其碘含量少，腎臟及病變強化程度減弱，影響診斷。

濾波反投影算法作為CT圖像重建的標準算法，具有重建速度快的優點，但其需較高的掃描劑量完成圖像采集；低劑量掃描時，圖像顆粒感明顯，細節顯示不佳，無法滿足臨床要求。ASiR-V重建作為一種新的迭代重建算法，與FBP和前幾代ASiR相比，ASiR-V丟棄了光學模型保留了對系統噪聲統計和物理模型，從而降低圖像噪聲和偽影，提高了圖像質量[9]，實現了與ASiR相近的重建速度[10]。

本研究中低劑量組采用低管電壓低對比劑條件，但腎臟皮、髓質CT值均可達到常規劑量組的強化效果，差異無統計學意義(P>0.05)，表明低管電壓可增加含碘組織強化對比，這是因為低管電壓更接近碘物質的K邊緣(33.2Kev)，引起光電效應增強和康普頓散射降低，從而增加碘物質的X線衰減[11]，減少腎臟皮髓質成像所需碘含量， 研究結果表明低劑量組較常規劑量組有效輻射劑量降低33.21%(P<0.05)，碘攝入量降低31.04%(P<0.05)。但是低管電壓掃描會增加圖像噪聲，本研究采用ASiR-V算法可以顯著降低圖像噪聲，提高圖像質量，結果表明兩組圖像信噪比及對比噪聲比差異均無統計學意義，而且兩組圖像主觀評分均滿足診斷要求(P>0.05)。兩位醫師對圖像質量主觀評分的一致性較好，提示“雙低”技術結合ASiR-V算法在腎臟雙期CT增強掃描中可以明顯降低患者的有效輻射劑量及碘攝入量，而圖像質量不受影響。

本研究不足之處：①樣本量較小；②未對同一個體進行兩組掃描對比，但會增加受檢者輻射劑量；③樣本隨機分組，未根據個體差異進行配對分組。

總之，低管電壓低對比劑可以顯著降低患者有效輻射劑量和碘對比劑用量，同時聯合多模型迭代重建(ASiR-V)算法可以有效降低圖像噪聲和提高信噪比，獲得滿足臨床診斷要求圖像，同時減少輻射引起的相關性損傷和對比劑腎病發生的概率，值得臨床推廣使用。