寶石能譜CT雙低檢查技術(shù)在顱腦CTA中的應(yīng)用研究

徐軍，張又新，吳紅英，胡孝梨，雷子喬，羅昆

顱腦CTA是臨床常用的影像檢查方法，常規(guī)檢查輻射劑量較大，存在著潛在的輻射危害，同時還需要較快的流率注射較高濃度和較大劑量的對比劑來維持血管內(nèi)的濃度，滿足圖像后處理和診斷需要，對于需要行造影檢查的腎功能不全患者，應(yīng)盡可能減少對比劑劑量以降低對比劑腎病發(fā)生的概率[1-3]。但減少對比劑劑量易造成血管顯影淺淡或濃度不均，影響圖像質(zhì)量和診斷[4]。而寶石能譜CT擁有低keV單能量成像和自動能譜協(xié)議選擇等技術(shù)，可以改善圖像質(zhì)量，提高血管CT值和對比度，可以根據(jù)患者的體型和圖像質(zhì)量需求個性化患者的輻射劑量和掃描參數(shù)，從而可以降低對比劑劑量和輻射劑量[5-6]。本研究旨在初步探討寶石能譜CT雙低檢查技術(shù)在顱腦CTA檢查中的應(yīng)用價值。

材料與方法

1.研究對象

前瞻性搜集2021年1月-4月本院臨床懷疑或診斷為腦血管病變，癥狀為頭暈、頭痛、肢體活動障礙等，接受頭顱CTA檢查的120例患者，按照數(shù)字表法隨機分為常規(guī)劑量組及能譜低劑量組，每組各60例。常規(guī)劑量組男35例，女25例，年齡20～80歲，平均(56.87±13.61)歲。能譜低劑量組男31例，女29例，年齡18～92歲，平均(53.45±14.80)歲。所納入對象排除嚴(yán)重肝腎功能不全、嚴(yán)重失代償心功能不全、BMI>28 kg/m2的患者。

2.檢查方法

采用GE Discovery CT750 HD64排螺旋CT掃描儀。兩組掃描方式：常規(guī)劑量組采用常規(guī)螺旋掃描模式，自動管電流技術(shù)，管電壓為120 kVp QC(混合能量)；能譜低劑量組采用寶石能譜成像(gemstone spectral imagine，GSI)掃描模式，自動能譜協(xié)議選擇(automatic spectral imaging mode selection，ASIS)技術(shù)，管電壓為80 kV和140 kV瞬時(0.5 ms)切換，掃描時自動重建65 keV單能量圖像。兩組其他掃描參數(shù)相同：噪聲指數(shù)NI為15，探測器寬度40 mm，螺距0.984:1，機架旋轉(zhuǎn)速度0.5 s/r，掃描范圍為顱底至顱頂，兩組數(shù)據(jù)均進行0.625 mm層厚的重建，重建算法ASIR設(shè)為50%，并將重建數(shù)據(jù)傳輸至AW4.6工作站。

3.對比劑注射方案

采用拜耳Stellant-D高壓注射器。對比劑采用碘克沙醇(320 mg I/mL)，掃描前兩組均采用15 mL的對比劑和20 mL的生理鹽水進行小劑量團注測試，估算出對比劑到達靶血管的峰值時間T。掃描時常規(guī)劑量組按體重0.7 mL/kg注射對比劑，流率4.0 mL/s，掃描時間為峰值時間T+2～3 s 。能譜低劑量組按體重0.5 mL/kg注射對比劑，流率3.0 mL/s，掃描時間為峰值時間T+1～2 s，掃描后重建出最佳單能量65 keV的圖像。

4.圖像重建和后處理分析

所有原始掃描數(shù)據(jù)均傳至AW 4.6工作站進行圖像后處理，重組方法采用 MPR、MIP、CPR 及 VR 等。分別在頸椎2～3椎間盤層面、大腦中動脈層面、竇匯層面以及枕骨大孔層面測量右頸內(nèi)動脈、右大腦中動脈M1中段、竇匯和右側(cè)顳肌的強化CT值，測量興趣區(qū)(ROI)的面積為血管或肌肉橫斷面積的1/2～2/3，以右側(cè)顳肌處ROI的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation，SD)為背景噪聲，計算圖像對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)及信噪比(signal noise ratio，SNR)。CNR=(CT值右大腦中動脈-CT值右側(cè)顳肌)/SD；SNR=CT值右大腦中動脈/SD。并且記錄患者的輻射劑量，包括容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)，劑量長度乘積(dose length product，DLP) ，根據(jù)DLP計算有效劑量(effective dose，ED)。ED=k×DLP，k=0.0021 mSv/mGy·cm[7]。

5.圖像質(zhì)量及評價

圖像質(zhì)量評價參照文獻標(biāo)準(zhǔn)[8]，以大腦中動脈分支的顯示情況為代表，采用MIP方法重建，以4分法進行評價：4分，能清楚顯示MCA段2級以上分支；3分，能清楚顯示MCA的一級分支；2分，能清楚顯示M1段，M2段以上分支顯示不清 ；1分，M1段顯示不完全。所有圖像由兩名經(jīng)驗豐富的醫(yī)生采用雙盲法對圖像質(zhì)量作出評分，意見不一致時協(xié)商取得一致結(jié)果。

6.統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

1.兩組圖像客觀評價

兩組患者在性別構(gòu)成、年齡、BMI等方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表1。

表1 兩組患者的基本臨床資料

兩組圖像的右頸內(nèi)動脈和右大腦中動脈強化CT值差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，說明兩組圖像在動脈顯示效果上沒有差異。兩組圖像在竇匯CT值上差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，說明能譜低劑量組靜脈污染較常規(guī)組明顯。

表2 兩組圖像強化CT值測量數(shù)據(jù)比較 (HU)

兩組圖像的SD，SNR和CNR差異均沒有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表3。

表3 兩組圖像SD、SNR以及CNR的測量結(jié)果比較

兩組患者的輻射劑量(CTDL、DLP、ED)和對比劑總量差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表4。

表4 兩組患者輻射劑量和對比劑總量的數(shù)據(jù)比較

2.兩組圖像主觀評價

兩組患者檢查完，均無明顯不良反應(yīng)，所有患者顱腦CTA顯影均能滿足影像診斷(圖1、2)。常規(guī)劑量組圖像質(zhì)量評分4分40例，3分20例，能譜低劑量組質(zhì)量評分4分44例，3分16例，兩組所有患者右側(cè)大腦中動脈M1或M2段顯影不清的情況均沒有出現(xiàn)。在兩組患者右側(cè)大腦中動脈顯示上，主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.427)。

圖1 能譜65 keV頭部血管MIP圖像。 圖2 常規(guī)120 kV頭部血管MIP圖像。兩組圖像腦部的主要動脈血管及其分支均能清晰顯示，評分均為4分，其中對于竇匯強化CT值，能譜組比常規(guī)組偏高，可能存在一定的靜脈干擾。

討 論

腎毒性是靜脈應(yīng)用對比劑的主要副作用之一，其發(fā)生率與劑量呈正相關(guān)，同時還與一些危險因素有關(guān)，如糖尿病、腎衰竭和多發(fā)性骨髓瘤等等。一般來說，行頭部CTA的患者往往年齡偏大同時伴有其他風(fēng)險因素，因此CTA檢查時減少對比劑劑量顯得尤為重要。與此同時，顱腦CTA檢查也存在著潛在的輻射危害，輻射損傷可引起細胞、組織、器官甚至各個系統(tǒng)的變化，最終導(dǎo)致整體功能變化直至發(fā)生病變，因此降低輻射劑量同樣具有重要意義。

寶石能譜采用單源瞬時kV切換技術(shù)，高壓發(fā)生器能在極短時間內(nèi)完成140 kV和80 kV高低電壓間的切換，幾乎在同時同角度進行兩個能量的數(shù)據(jù)采樣，并根據(jù)這兩種能量數(shù)據(jù)確定體素在40～140 keV范圍內(nèi)的衰減系數(shù)，獲取該能量范圍內(nèi)的101個單能量圖像[9]。與常規(guī)CT圖像相比，寶石能譜單能圖像能有效地減少射線硬化偽影，具有更好的圖像質(zhì)量、SNR和CNR，還可以提供豐富的影像學(xué)信息，實現(xiàn)物質(zhì)組成成分的初步分析及物質(zhì)分離，并產(chǎn)生物質(zhì)分離圖，能夠為臨床提供更多的有價值信息，提高診斷符合率，此外寶石能譜CT還采用了全新的圖像重建方法即ASIR重建算法，能在保證圖像質(zhì)量的前提下實現(xiàn)更低的輻射劑量[10]。

寶石CT的自動能譜協(xié)議選擇掃描模式可根據(jù)患者體型選擇最優(yōu)化的掃描參數(shù)，使患者輻射劑量個體化[11]。另外Bogot等[12]和Johnson等[13]研究表明，顱腦CTA在單能量65 keV下能提高血管和周圍組織的對比，增強血管顯示效果。因此本研究主要基于這兩點，重建65 keV單能量圖像，通過最佳單能量成像及自動能譜協(xié)議選擇技術(shù)來降低對比劑劑量和輻射劑量，旨在達到與常規(guī)CT能有同樣的血管顯影效果和圖像質(zhì)量，并探討其在顱腦CTA檢查中的應(yīng)用價值。

本研究采用的是小劑量團注測試技術(shù)，這個方法簡單直觀，通過測出靶血管的時間-密度曲線，得到對比劑到達顱腦動脈的峰值時間，可以精確延遲時間，利于把握準(zhǔn)確的掃描時機，獲得更好的圖像質(zhì)量[14]。但是在一定程度上增加了患者對比劑的劑量，以致對比劑總劑量只降低了約25%。另外在實驗結(jié)果中，能譜低劑量組的竇匯CT值較常規(guī)組要高出許多，并且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，這說明能譜低劑量組掃描的顱腦CTA靜脈竇污染較常規(guī)組要嚴(yán)重一些，究其原因可能跟對比劑的流率降低有關(guān)，導(dǎo)致靶血管的峰值時間推后，掃描時間較晚而靜脈提前顯影。其次，本研究沒有采用個體化的注射方案，而是兩組分開按照統(tǒng)一的流率注射對比劑，對于體重過大的患者，就會存在注射流率不足，從而導(dǎo)致顱內(nèi)動脈血管充盈不佳，對比劑濃度不高，增強效果不明顯，而需要增加對比劑劑量。相反，對于體重過輕的患者，對比劑的注射流率過高，血管強化CT值明顯，易造成對比劑劑量使用過多。最終會導(dǎo)致兩組患者的血管強化CT值不均衡，標(biāo)準(zhǔn)差大。

當(dāng)然本研究也有其優(yōu)點。第一，收集的病例患者全部來自于急診科室，患者身體狀況較差，采用的對比劑是安全性最高的等滲非離子型對比劑碘克沙醇，在臨床檢查中不易發(fā)生過敏反應(yīng)，已有大量數(shù)據(jù)研究證實。第二，本研究采用的“小劑量團注測試+低對比劑劑量”的方式，能夠有效預(yù)防或減輕對比劑滲漏，降低對比劑滲漏風(fēng)險。第三，采用了能譜最佳單能量成像和自動能譜協(xié)議選擇技術(shù)，降低了患者的對比劑劑量和輻射劑量，在實驗結(jié)果中，能譜組較常規(guī)組的對比劑劑量降低約25%，輻射劑量降低了約55%，其中屬輻射劑量降低最為明顯。因此本研究在臨床檢查中也具有一定的參考價值。

總之，本研究證實了運用寶石能譜CT最佳單能量成像結(jié)合自動能譜協(xié)議選擇技術(shù)在顱腦CTA檢查中可以降低患者的對比劑劑量和輻射劑量，且與常規(guī)掃描模式相比，可有相同的動脈顯示效果以及信噪比。