70kVp结合个性化对比剂注射方案在糖尿病足下肢CTA检查中的可行性研究

郭丽，林志勇，杨敏，刘建新，王霄英



70kVp结合个性化对比剂注射方案在糖尿病足下肢CTA检查中的可行性研究

郭丽，林志勇，杨敏，刘建新，王霄英

【摘要】目的：探讨70 k Vp结合个性化对比剂注射方案在糖尿病足下肢CT血管成像（CTA）检查中的可行性。方法：前瞻性收集因糖尿病足而行下肢CTA检查的患者资料，所有患者检查前均签署知情同意书。CTA扫描范围自膈下至足尖。管电压设定为70 k Vp，采用个性化对比剂注射方案，使用正弦确定迭代重建（SAFIRE）技术（等级为3）进行重建。观察及评估内容：图像质量的主、客观评价；血管（膝上、膝下动脉）病变程度的评估；患者所受辐射量。结果：共20例患者入组，其中16例下肢CTA图像质量评分为2～4分，纳入评估。下肢动脉各段血管CT值为（319±147）～（702± 150）HU。膝上血管共192段，其中28段血管（14 .6 %）重度狭窄，12段血管（6 .2 %）完全闭塞；膝下血管共224段，其中61段（27 .2 %）血管重度狭窄、闭塞。辐射剂量：容积CT剂量指数（CTDIvol）为（2 .15±0 .58）m Gy，剂量长度乘积（DLP）为（265±73 .7）m Gy·cm。结论：70 k Vp下肢CTA在降低辐射剂量的同时提高了血管的CT值，为临床诊治提供良好的影像依据。

【关键词】糖尿病；糖尿病足；下肢动脉；体层摄影术，X线计算机；对比剂

作者单位：100034 北京，北京大学第一医院医学影像科（郭丽、林志勇、杨敏、刘建新、王霄英），糖尿病足病防治中心（郭丽、杨敏），介入血管外科（杨敏）

糖尿病足是糖尿病最常见、且最严重的并发症之一，其与血管病变、神经病变及感染密切相关，其中动脉狭窄、闭塞性病变是引起糖尿病足的主要因素，严重者需截肢，甚至可致死［1］。多层螺旋CT血管成像（CTangiography，CTA）是一种准确、安全、无创的检查技术，在评价糖尿病足下肢动脉病变中具有很高的价值。如何在保证临床诊断要求的前提下，尽可能地减少X线辐射量及对比剂用量已成为当今研究热点之一。本文拟探索低管电压（70 k Vp）结合个性化对比剂注射方案在糖尿病足下肢CTA检查中的可行性。

材料与方法

1.患者资料

此项前瞻性研究获得机构伦理委员会的批准，受试者检查前均签署知情同意书。入组标准：①经临床综合评估疑诊下肢血管闭塞症，并进行70 k Vp下肢CTA检查的糖尿病足患者；②患者体质量指数（BMI）为18～30 kg／m2；③患者年龄≥40岁。排除标准：①有严重的对比剂超敏反应史；②肾功能不全（eGFR＜45 m L／min／1 .73 m2）；③患明显甲状腺病变；④对研究中所使用的对比剂有禁忌症。

2 .CTA检查方法

使用双源CT进行扫描。患者取仰卧位，扫描范围自膈下至足尖。扫描方案：常规预扫描后，采用对比剂追踪激发扫描，把感兴趣区域（region of interest，ROI）放置在降主动脉，阈值为150 HU，延迟8 s后，进行下肢动脉CTA扫描。扫描参数：管电压70 k Vp，管电流调制技术选择CAREDose 4 D，Semi（参考值200 m As），螺距0 .9，转速1 .0 r／s，准直器宽度128× 0 .6 m m；使用正弦确定迭代重建（sinogra m afirmed iterative reconstruction，SAFIRE）技术进行重建（等级为3），重建层厚1 .0 m m，间距0 .7 m m。采用曲面重组（CRP）、最大密度投影（MIP）、容积再现（VR）以及多平面重组（MPR）等后处理技术，结合横轴面图像（调整合适的窗宽、窗位）对下肢动脉病变进行分析。

采用高压注射器经静脉注射非离子型对比剂（碘佛醇320 m g I／m L）和30 m L生理盐水（相同注射流率）。参考患者身高（cm）、体重（kg）及年龄（岁），使用个性化的对比剂注射方案计算对比剂的总量和注射流率，具体如下：个性化的对比剂注射方案基于患者的去脂体重（lean body weight，LBW），以一个体重75 kg、身高175 cm及年龄＜60岁的男性为标准，其LBW是59（公式①），对应的对比剂总量为100 m L（公式②），注射流率为4 m L／s（公式③）。

LBW的计算公式：①

LBW男= 1 .1×体重- 128×（体重／身高）^2

LBW女= 1 .07×体重- 148×（体重／身高）^2

对比剂总量（个人）= 100 m L×LBW／59②

注射流率（个人）= 4 m L／s×LBW／59③

如果患者年龄＞60岁

最终对比剂总量=对比剂总量（个人）×0 .9

最终注射流率=注射速率（个人）×0 .9

3 .图像分析

由两位5年以上工作经验的外周血管影像诊断医师共同对图像进行分析。当两位医师的诊断意见不一致时，由另一位有10年外周血管影像诊断经验的医师进行判断，并得出最终结论。

动脉分段、分部：扫描范围内动脉分为膝上动脉和膝下动脉两部分，共26段。膝上动脉包括：腹主动脉近段及远段，双侧髂总动脉、股动脉主干、股深动脉、股浅动脉（图1a）和腘动脉，共12段；膝下动脉（图1b）包括：双侧胫前动脉（图1a）、胫后动脉、腓动脉、足背动脉、足底动脉、足底内侧动脉和足底外侧动脉，共14段。

图像质量的主观评估。根据4分法对动脉血管的显示情况进行主观评估：1分为无法诊断（诊断信息差，无法检出或排除血管病变，或有严重硬化伪影／运动伪影影响图像显示）；2分为中等诊断质量（血管管腔内强化不均匀，评估血管病变诊断信心较低，硬化伪影或运动伪影不影响图像显示）；3分为图像质量良好（血管管腔内强化良好且基本均匀，可评估血管病变，仅有轻微硬化伪影或呼吸运动伪影）；4分为图像质量非常好（血管管腔内强化好且完全均匀，完全能评估血管病变，无硬化伪影或运动伪影）。

下肢静脉污染情况的评估标准：1分为无静脉显影；2分为静脉轻度显影，不影响图像的评估；3分为静脉明显显影，影响图像的评估。

图像质量的客观评估：对主观评分为2～4分的病例，进一步行CT值的测量和图像质量的定量评估。

CT值测量及定量评估：将ROI放置在以上各段血管的中心，测量其CT值。此外，将ROI放在腰大肌来计算对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）。CNR为血管腔和腰大肌之间的CT值差值与腰大肌CT值的标准差的比值。通过测量放置在腹主动脉管腔（腹腔干起始部以上）和胃腔的均匀区域内的圆形ROI的CT值的标准差进行图像噪声的客观评估。并记录读片时的窗宽、窗位。

血管病变程度的评估。对于膝上动脉，采用以下血管狭窄闭塞评分标准：1分为狭窄≤50 %（无或轻度血管狭窄）；2分为狭窄≥50 %且＜70 %（中度血管狭窄）；3分为狭窄≥70 %（血管重度狭窄伴临床相关的疾病）；4分为完全闭塞（血管腔100 %闭塞）。

对于膝下动脉，采用以下血管评分标准：1分为血管显影连续，无或仅有轻中度血管狭窄；2分为血管间断显影或完全不显影，管腔重度狭窄或闭塞。

其它：描述患者足部骨与软组织病变的显示情况。

4 .辐射剂量指标

记录CT机自动生成的容积CT剂量指数（CTdose index，CTDIvol）、剂量长度乘积（dose length product，DLP），并计算扫描全长范围内的有效吸收剂量（effective dose，ED）值，ED= k×DLP，常数k取0 .015［m Sv／（m Gy·cm）］。

结 果

自2014年6月- 2015年1月共20例患者入组，其中男9例，女11例，年龄42～92岁，糖尿病史1～40年。20例患者均有足部皮肤溃疡、感染，其中2例有足部手术史（截肢／趾），1例曾行右髋关节置换，1例为腘动脉支架术后。

1 .图像质量的主观评估

20例患者中4例（20 %）图像质量评分为1分，其中2例（10 %）由于患肢运动伪影较重；1例（5 %）由于髋关节置换术后金属硬化伪影较重，影响图像观察；1例（5 %）由于硬化伪影影响血管显示。2例（10 %）图像质量评分为2分，骨硬化伪影中等；7例（35 %）图像质量评分3分，有轻度骨硬化伪影；7例（35 %）图像质量评分4分。

下肢静脉污染情况：10例评分为1分，无下肢静脉显影；6例评分为2分（图2a），4例评分为3分。

2 .图像质量的客观评估

将图像质量主观评分为2～4分的16例患者纳入CT值的测量和图像质量的定量评估。下肢动脉各段血管的CT值测量见表1，腰大肌的CT值为（63± 15）HU，SD值为（41±9）HU，CNR为（13 .0± 2 .14）。胃腔的平均CT值为（- 946±31）HU，SD值为（27±7 .7）HU。读片时的窗宽为（348±123）HU，窗位为（1210±351）HU。

表1　下肢动脉各段血管的CT值

3 .CTA显示病变程度评估

对于纳入评估的16例患者，膝上血管共192段，膝下血管共224段。膝上血管评分1分者129段（67 .2 %），2分者23段（12 .0 %），3分者28段（14 .6 %），4分者12段（6 .2 %）；膝下血管评分1分者163段（72 .8 %），2分者61段（27 .2 %）。16例患者中12例（75 %）除观察到血管异常外，CTA还显示足部软组织病变，包括软组织肿胀（图2b、c）、脓肿及积气，其中9例伴足部骨质缺损（关节变形1例）。

4 .CTA的辐射剂量指标

20例患者平均CTDIvol为（2 .15±0 .58）m Gy，DLP为（265±73 .7）m Gy·cm，扫描全长范围内的ED为（3 .99±1 .1）m Sv。

讨 论

糖尿病是一种日益严重的、全球性疾病，我国糖尿病发病率正呈逐渐增高的趋势，约12 %～25 %糖尿病在病程进展中可并发糖尿病足。血管病变、神经病变和感染是形成糖尿病足的三大因素，判断是否伴有下肢血管病变造成趾端供血不足，对于糖尿病足的治疗和预后具有至关重要的作用。数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）是诊断动脉狭窄或闭塞性疾病的金标准［2］，对糖尿病足患者行下肢动脉DSA检查，可较其他检查方法更早、更准确地了解血管的病变情况。然而，DSA属于有创检查，且存在众多并发证及禁忌证。CTA为糖尿病足提供了一种无创、快速、准确的检查方法［3］。下肢CTA在诊断下肢动脉闭塞性疾病方面具有较高的敏感性、特异性和准确性［4-7］，可以作为下肢动脉闭塞性疾病检查、评估和随访的有效手段。随着CT新技术的发展，其临床应用越来越广泛。

1 .70 k Vp扫描方案下的射线剂量

下肢CTA扫描范围大，患者受到X线的辐射剂量较多。目前有较多关注降低下肢CTA的辐射剂量的研究，其中最主要的方式是通过降低管电压。辐射剂量与管电流呈线性关系，却与管电压的平方成反比，因此降低管电压可显著降低辐射剂量。文献报道将管电压由120 k Vp降低到80 k Vp，患者接受的辐射剂量可减少约1／3，同时CT图像中对比剂的CT值会大幅增加，进而可减少对比剂的使用量［8，9］。当然，降低管电压的同时，会减低图像的信噪比，这时，可应用迭代重建技术来提高图像质量。

本研究使用70 k Vp下肢CTA扫描方案，患者接受的ED为（3 .99±1 .1）m Sv。同期国内的下肢CTA剂量优化研究结果显示：120 k Vp条件下，ED为（14 .73±2 .14）～（23 .9±4 .7）m Sv；100 k Vp条件下，ED为（8 .51±1 .39）～（14 .3±0 .2）m Sv；80 k Vp条件下，ED为（8 .55±1 .3）m Sv［10-12］。本研究的ED明显低于上述结果。70 k Vp下肢CTA的临床研究报道不多，仅为技术方面的初步探索。文献报道［13，14］70 k Vp条件下的下肢CTA扫描，如果只计算躯干（肾动脉以下到盆腔的范围）所受ED，分别为（1 .94± 0 .21）和（0 .3±0 .1）m Sv，与本研究的结果类似。目前对于下肢CTA的扫描，如何计算患者所接受的ED尚没有完全统一的规范，本研究将扫描全长范围均纳入ED的计算。当然，除了管电压，螺距、管电流等的设置也会影响ED值。

2 .低剂量下肢CTA及图像后处理

本研究应用70 k Vp的管电压，并使用SAFIRE技术（3级）进行重建，在保证图像质量的同时，相对于80 k Vp的管电压，进一步降低辐射剂量且提高了血管内对比剂的CT值，使膝下血管及足部血管能够清晰显示（CT值均＞200 HU）。在本研究中，约65 %的图像存在骨硬化伪影，虽然大部分伪影较轻，且不影响诊断，但在今后的研究工作中，仍需进行参数调整以提高图像质量。此外，由于管电压降低提高了血管腔内对比剂的CT值，因此，读片时进行窗宽、窗位的相应调整是必要的［15］，本研究中，读片窗宽为（348± 123）HU，窗位为（1210±351）HU，均大于既往120 k Vp条件下的窗宽、窗位的设置。

3 .糖尿病足下肢CTA的特殊表现

糖尿病足患者出现下肢动脉粥样硬化的时间早、病变程度重、预后差。目前的研究认为，糖尿病足下肢动脉病变的发病机制可能为炎性反应、血液动力学和代谢性相互作用的结果。糖尿病足下肢动脉可见多节段病变，以股动脉和膝下动脉病变最常见，且后者是糖尿病足下肢动脉病变的特征性表现［16］。本研究中膝下动脉重度狭窄闭塞率（27 .2 %）略高于膝上动脉（20 .8 %），与文献报道相符。

在本研究中，6例患者（40 %）的CTA图显示下肢静脉显影，且出现在病变较重的患足侧，可能与足部感染造成患侧血流加快有关。尽管轻度的静脉污染对CTA图像的评估影响不大，但其对于病变程度及侧支循环的判断存在一定的干扰。在后续的研究中可进一步探讨优化扫描的延迟时间，减轻静脉污染对下肢血管病变显示的影响。

此外，下肢CTA不仅能清晰地显示下肢血管的病变，而且能够提供足部骨与软组织的病变信息。本研究中，12例患者（75 %）同时观察到足部软组织病变，为临床提供了更全面的患足病情信息。

本研究仍有不足之处，样本量只有20例，仍需扩充样本量；同时，本研究未应用不同强度的SAFIRE技术进行组间比较。

总之，结合迭代重建技术，使用70 k Vp下肢CTA扫描方案的成像效果可达到临床诊断要求，同时明显降低了患者所受辐射剂量。

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Feasibility of 70k Vp with individualized contrastinjection protocolfor CTangiography of lower extremityin patients with dia-betic foot

GUOLi，LINZhi-yong，YANGMin，etal.Department of Radiology，the Peking University First Hospital，Bei-jing100034，P.R.China

【Abstract】Objective：To investigate the feasibility of CTangiography using 70k Vp and individualized contrast injection protocolin patients with diabetic foot and lower extremity vascular disease .Methods：We prospectively collected the imaging data of patients undergoing lower extremity CTangiography because of diabetic foot with informed consent signed . The tube voltage was 70k Vp，using individualized contrast injection protocol，and sinogram afirmed iterative reconstruction （SAFIRE）was applied in reconstructing the images .The observation and evaluation included：subjective and objective evaluation ofimage quality，assessment of degree of vascular diseases（above and below the knee arteries），and also the radiation dose .Results：Atotal of 20 patients were enrolled，and 16 cases with the lower lim b CTAimage quality score of 2～4 scores were included in the assessment .The CTvalue range of the arteries was（319±147）～（702±156）HU.There were 192 segments of the vessels above the knee，28 of 192（14 .6 %）seg ments showed severe stenosis，12 of 192（6 .2 %）seg ments showed vascular occlusion .There were 224 seg ments of the vessels below the knee，61 of 224（27 .2 %）seg ments showed severe stenosis and occlusion .Radiation dose：CTDIvol was（2 .15±0 .58）m Gy，and DLPwas（265±73 .7）m Gy·cm .Conclusion：Lower lim b CTAusing 70k Vp can reduce radiation dose and im prove the CTvalue of the blood vessels，therefore being able to provide reliable imaging information for clinical diagnosis and treatment .

【Key words】Diabetes mellitus；Diabetic foot；Lower lim b artery；To m ography，X-ray co m puted；Contrast mediu m

收稿日期：（2015-12-20 修回日期：2016-01-10）

基金项目：北京市科学技术委员会重点项目（D141107005314003）

通讯作者：王霄英，E-mail：cjr .wangxiaoying＠vip .163 .co m

作者简介：郭丽（1983 -），女，湖北襄阳人，博士，主治医师，主要从事血管影像学工作。

DOI：10 .13609／j.cnki.1000-0313 .2016 .02 .005

【中图分类号】R587 .29；R814 .42

【文献标识码】A

【文章编号】1000-0313（2016）02-0118-05