新西蘭兔低KV 頭頸部CTA 的三期雙流對比劑注射方案分析

李文智，丁志鵬，李禹欣，王東旭，王鳳，高文源，張澤璽，于鳳婷

1.黑龍江省齊齊哈爾醫學院醫學技術學院，黑龍江齊齊哈爾 161000；2.齊齊哈爾醫學院附屬第二醫院CT 室，黑龍江齊齊哈爾 161000

CT 血管造影（CT angiography, CTA）作為一種快速、微創的血管造影技術，在很大程度上已經取代了傳統血管造影[1]。CTA 與磁共振血管造影相比檢查時間更快、禁忌證相對較少。然而，CTA 的缺點之一是患者檢查時需要經受電離輻射。這就要求在CTA 掃描過程中盡可能降低輻射劑量，同時保證圖像能夠滿足臨床診斷。CTA 掃描時，減少輻射量最常見的方法就是降低管電壓，低KV 會增加光電效應，使平均光子能量接近于碘的K-edge，從而可以增加圖像對比度[2]。CTA 的另一個缺點是造影時使用的碘對比劑可能會對患者腎臟造成損傷。碘攝入量過多會導致一段時間內患者的腎小球濾過率降低，從而引發對比劑腎病[3]。血管增強時的CT值受到碘輸送率（iodinedelivery rate, IDR）的影響，IDR 由注射速度與對比劑濃度決定[4]。因此稀釋對比劑可以降低血管CT 值，減少頭頸CTA 中靜脈偽影的干擾。有研究表明，在心臟冠脈增強時，雙流注入的對比劑可以有效降低靜脈CT 值。但此方法目前還沒有應用于頭頸部的CTA 檢查中[5]。因此本研究在2021 年9 月—2022 年1 月選取新西蘭兔10只進行研究，目的是評估頭頸部CTA 中低KV、三期雙流對比劑注射方案在新西蘭兔中的可行性，評估三期雙流的注射方案與常規注射方案在圖像質量、輻射劑量和對比劑用量中的差別，為臨床試驗提供理論依據。現報道如下。

1 材料與方法

1.1 研究材料

本研究共使用10 只新西蘭兔，平均體質量（2.3±0.12）kg，均由齊齊哈爾醫學院動物實驗中心提供。在新西蘭兔的耳緣靜脈上建立26G 留置針通路，注射5 mL/kg 的20%的烏拉坦溶液進行麻醉，待兔角膜反射完全消失即為麻醉完成。

1.2 方法

1.2.1 對比劑注射參數及研究分組 采用雙筒高壓注射器通過耳緣靜脈注射碘對比劑（國藥準字H10970165，規格：370 mgI/mL），用量為2.5 mL/kg，生理鹽水6 mL，注射速率：0.5 mL/s。根據不同KV與對比劑注射方案分為A 組、B 組、C 組，見表1。兩期的注射方案和臨床中常規的對比劑注射方案一致，即第一階段注入碘射對比劑，隨后的第二階段注入生理鹽水。三期對比劑注射方案則是首先在第一階段注入對比劑（對比劑總量的50%），隨后在第二階段注入對比劑（對比劑總量的50%）與鹽水（生理鹽水總量的50%）的混合溶液，最后第三階段注射鹽水（生理鹽水總量的50%）。

表1 實驗分組

1.2.2 圖像采集 使用64 排CT 進行圖像的采集。掃描范圍為心底至顱頂。采集參數為：自動調制管電流，掃描層厚為0.9 mm，掃描間隔為0.65 mm。采用計時掃描，在對比劑開始注射10 s 后進行掃描。10只兔子分別進行A 組、B 組、C 組的3 組實驗，每只兔子掃描結束后，使用預充式導管沖洗器對留置針進行封管處理。為了消除殘留對比劑的干擾，每組操作之間間隔3 d 進行，共收集30 組數據。

1.2.3 圖像重建和數據分析 30 組CTA 數據通過圖像工作站進行重建。由1 名影像醫師（執業時間15年）測量新西蘭兔的主動脈弓、頸總動脈、大腦中動脈、左側頸靜脈的CT 值，并通過公式計算主動脈弓、頸總動脈、大腦中動脈的信噪比（signal-tonoise ratio, SNR）、對比度噪聲比（contrast-to-noise ratio, CNR）。以主動脈弓、右側頸總動脈、右側大腦中動脈CT 值作為血管平均CT 值，以第一頸椎層面氣管處的CT 值差值定義為背景噪聲，將相同層面氣管后的軟組織CT 值定義為背景CT 值。通過公式計算，SNR=血管平均CT 值/背景噪聲，CNR=（血管平均CT 值-背景CT 值）/背景噪聲。之后由兩名放射醫生（執業35 年，執業15 年）進行主觀評分。評分標準參考Schimmller L 等[6]研究中的5 分法，5分：對比度優秀、分辨率優秀、無噪聲、無偽影；4 分：對比度良好、偽影少，不影響診斷；3 分：有偽影、仍能滿足診斷；2 分：對比度差，偽影影響診斷；1 分：對比度極差，無法診斷。

1.3 統計方法

采用SPSS 22.0 統計學軟件處理數據，對計量資料進行正態分布與方差齊性檢驗，符合正態分布與方差齊性的計量資料以（±s）表示，進行單因素方差分析；主觀評分中首先對兩名醫師的一致性進行Kappa一致性檢驗，之后對評分進行秩和檢驗。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像處理結果分析

所有新西蘭兔在研究開展期間并未發生不良反應與并發癥，并且動脈血管CT 值均＞400 HU（圖1），圖2 重建了主動脈弓至頸內動脈的圖像，通過曲面重建對圖像（圖2）等后處理結果進行主觀評分。

圖2 3 組曲面重建圖像

2.2 3 組CT 值比較

3 組血管的CT 值均在400 HU 以上，3 組主動脈弓、頸總動脈、大腦中動脈、上腔靜脈的CT 值對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 3 組CT 值對比 [(±s),HU]

表2 3 組CT 值對比 [(±s),HU]

組別A 組（n=10）B 組（n=10）C 組（n=10）F 值P 值主動脈弓600.8±16.1 610.5±12.2 601.9.±11.4 1.552 0.230頸總動脈489.5±7.2 484.3±8.4 479.0±8.6 0.958 0.390大腦中動脈475.8±7.7 472.4±7.0 471.7±4.7 1.920 0.156上腔靜脈469.3±10.2 472.0±12.0 461.1±15.0 2.069 0.146

2.3 3 組SNR、CNR 比較

3 組各層面SNR 對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。3 組主動脈弓、頸總動脈和大腦中動脈層面CNR 對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。A 組與B組、B 組與C 組之間頸總動脈和大腦中動脈層面CNR 對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。C 組頸總動脈和大腦中動脈層面CNR 與A 組對比，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

表3 3 組SNR、CNR 對比 [(±s),dB]

表3 3 組SNR、CNR 對比 [(±s),dB]

組別A 組（n=10）B 組（n=10）C 組（n=10）F 值P 值SNR主動脈弓22.5±2.7 22.4±1.8 23.8±2.3 1.264 0.299頸總動脈18.3±2.4 17.6±1.5 19.5±2.2 2.120 0.140大腦中動脈17.9±2.3 17.3±1.3 18.8±2.0 1.453 0.252

續表3

2.4 3 組主觀評分比較

兩名醫師的一致性檢驗Kappa值為0.665，具有一致性。讀者1 與讀者2 的主觀評分結果中，3 組針對圖像質量的主觀評分對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。見表4。

表4 3 組主觀評分對比

2.5 3 組輻射劑量與對比劑用量比較

3 組輻射劑量（DLP、CTDIvol）與對比劑用量比較，A 組DLP、CTDIvol 均高于其他組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表5。

表5 3 組輻射劑量與對比劑用量對比(±s)

表5 3 組輻射劑量與對比劑用量對比(±s)

組別A 組（n=10）B 組（n=10）C 組（n=10）F 值P 值DLP（mGycm）370.7±1.1 218.4±0.7 218.3±0.9 93 286.712＜0.001 CTDIvol（mGy）14.90±0.10 9.19±0.10 9.21±0.10 191 66.786＜0.001對比劑用量（mL）5.73±0.30 5.73±0.30 4.58±0.20 55.434＜0.001

3 討論

本研究表明，3 種增強方案的動脈血管CT 值均達到了滿足的診斷密度值[7]。在圖像質量評價參數的SNR 與CNR 的結果中表明：3 組各層面SNR、CNR對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。將所有圖像進行后處理后，在兩名醫師的主觀評分中，3 組所得結果相近（P＞0.05）。這些結果表明，三期雙流的低劑量注射方案與常規方案在圖像質量上沒有差別。

在輻射劑量的結果中，B 組、C 組的DLP（218.4±0.7）、（218.3±0.9）mGycm 相比A 組的（370.7±1.1）mGycm 降低了約42%，而在另一項輻射劑量參數CTDIvol 中，B 組、C 組分別為（9.19±0.10）、（9.21±0.10）mGy，低于A 組的（14.90±0.10）mGy，降低了約38%。在孫羽[8]的研究中，采用80 kV 與100 kV 對86 例患者進行多時相頭頸CTA 掃描，其中患者所受到的輻射劑量DLP 的結果中：80 kV 組為（430.13±44.37）mGycm，100 kV 組為（709.85±22.18）mGycm，80 kV 組比100 kV 組下降了約40%，CTDI-vol 結果80 kV 組比100 kV 組下降了約41%，其結果與本文結果大致保持一致，所存在的差異考慮為新西蘭兔與人體差異所致。這一結果同時也表明了，通過降低KV 值的方式能夠有效降低在掃描過程中所遭受的輻射劑量。而降低輻射劑量的主要方式就是更改CT 機器的掃描參數，除了本研究的KV 之外，另外常見的參數為管電流和先進的重建算法[9-10]。其他的參數還包括螺距和焦點大小以及探測器寬度等[11-13]。在這些參數中，最容易更改的還是管電壓與管電流。先進的算法對機器設備的軟件有一定的要求，并不能適用于所有螺旋CT。需要注意的是，在更改參數之后，必然會對圖像質量有一定程度的影響。這就要求以保證能夠進行臨床診斷為前提，選擇合適的參數來達到降低輻射劑量、保證圖像質量的目的。本次研究中，使用降低管電壓的方式來達到降低輻射劑量的目的，這其中的機制是根據其物理特性決定的。隨著管電壓的降低，光電效應會隨之增大，康普頓散射減少。正是由于這一物理特性，能夠同時降低對比劑用量[14]。有研究表明，當管電壓調整為70 kV 時，對比劑用量可減少為之前的50%，管電壓為80 kV 時，對比劑可減少為之前的60%，這兩種方式均能夠得到與常規管電壓相同的圖像質量[15-16]。兒童CTA 中，降低對比劑用量與輻射有著廣大前景，目前臨床中大量實驗也證明了采用降低管電壓的方式可以同時降低對比劑用量，并且得到相同質量的圖像[17-18]。

本研究中C 組對比劑用量（4.58±0.2）mL 相比于A 組、B 組（5.73±0.30）、（5.73±0.30）mL 降低了20%。降低對比劑用量的原因為：有研究表明對比劑腎病的患病概率與患者的碘攝入量有關[19]，對比劑腎病的表現為幾天內腎小球濾過率明顯降低的腎損傷，伴血肌酐水平升高[20]。在正常人群中，對比劑腎病的發生率不高，但在對比劑腎病危險因素的人群中發病率會明顯增加，其危險因素包括糖尿病、慢性腎病以及高齡等[21]。在此類人群中，應當盡量減少CTA 檢查，在不得不進行CTA 檢查的情況下，應減少碘的攝入量。常見的方式為：將高濃度的碘對比劑替換為低濃度的，有研究表明將350 mgI/mL 的對比劑替換為320 mgI/mL，可以達到同樣的效果[22]。但需要注意的是更換低濃度的碘對比劑往往會要求增加注射速率，這會增加注射部位不良反應的發生概率。本次研究通過降低碘攝入量的方式來降低對比劑用量，從而達到降低碘攝入量的目的。當然，目前也有研究已開展了針對低毒性碘對比劑的相關研究[23]。

三期雙流注射方案與兩期注射方案相比，靜脈CT 值應當有所降低。有研究表明，通過稀釋對比劑的方式，能夠有效降低目標血管CT 值[24]。這與本次研究結果不符，本研究中，3 組上腔靜脈CT 值（469.3±10.2）、（472.0±12.0）、（461.1±15.0）HU對比，差異無統計學意義（P＞0.05）。考慮是由于掃描時間過早，稀釋后的對比劑并未到相應部位導致。之后的研究中將適當延后掃描時間，達到降低靜脈CT值的目的。并且，家兔椎動脈未顯影，考慮是新西蘭兔血管結構與人類的差異有關，導致錯過相應的掃描時間。之后，將針對掃描時間進行細致研究。

綜上所述，三期雙流的對比劑注射方案能夠在低KV 的家兔頭頸CTA 中得到與常規掃描方案相同的血管CT 值與圖像質量，并且能夠有效降低輻射劑量與對比劑用量，為臨床研究的開展提供依據。