碘对比剂浓度对肝切除术前血管图像质量影响的前瞻性研究

陈杰，王姗姗，夏迎洪，王艳

新疆维吾尔自治区人民医院 放射影像中心，新疆 乌鲁木齐 830001

引言

肝切除术是治疗肝胆外科疾病的主要手段，其主旨是追求彻底清除目标病灶的同时，确保剩余肝脏结构完整和功能性体积最大化[1-2]。术前评估常选用肝脏对比增强CT，除评估病灶情况外[3-4]，剩余肝脏脉管重建设计也是术前评估的重点之一，此外肝脏增强CT对肝后下腔静脉、门静脉、肝动脉和肝静脉的显示质量及其受累情况的评估，对于决定是否重建脉管等手术方案规范至关重要[5]。而此类患者多为慢性肝病或伴有肝硬化，组织纤维化会影响肝脏的增强效果，因此，通过合理优化对比剂方案，提高肝脏对比增强CT上的血管图像质量，有重要的现实意义。

碘对比剂浓度与注射速率是影响CT血管增强（CT Angiography，CTA）图像质量的主要因素，通常将浓度与注射速率的乘积称为“碘流率”。此前有研究表明，在相同扫描条件下，碘流率越高，则血管CTA的图像质量越好，该理论在主动脉、冠状动脉、下肢动脉和小肠等部位均得到证实[6-9]。对于包括肝脏在内的实质脏器，病灶与周边正常组织之间的高对比度是准确检出和鉴别病灶的重要前提，实质增强的对比剂相关因素称为碘总量，是碘对比剂注射液量与浓度的乘积，在扫描条件不变的基础上，碘总量与实质增强的质量呈正相关[10]。因此，肝脏增强检查在对比剂使用方案的重点是在保持充足碘总量带来的实质增强水平的基础上，尽可能提高碘流率所带来血管增强效果，从而为良好的术前评估奠定基础。

有研究表明，不同非离子型碘对比剂之间，无论是急性不良反应或对比剂诱发肾损伤的风险上，差异均无统计学意义[11-12]，因此，非离子型碘对比剂的选择应主要从临床图像质量需求考虑。此前的研究多集中于相同液量下、不同浓度非离子型碘对比剂对肝脏图像质量和病灶显示的影响[13]，而对相同单位碘总量下，不同浓度非离子型对比剂之间的对比研究较少。基于此，本研究旨在通过比较相同单位碘总量和注射速率下肝脏血管图像质量差异，以期为临床提供更优化的对比剂注射方案。

1 资料与方法

1.1 一般资料

将2018年4月至2020年3月于我院行肝切除术前影像检查患者作为研究对象，本研究为前瞻性、单中心、随机、双盲研究。本研究通过了本院伦理委员会的批准（KY2021043001），所有患者均签署知情同意书。纳入标准：肝外科术前评估行肝脏CT增强扫描的患者。排除标准：① 存在碘对比剂过敏史；② 重度肾功能不全患者（肾小球滤过率 ＜30 mL/min/1.73 m2）；③ 年龄 ＜16 岁 ；④ 体质指数≥28 kg/m2；⑤ 妊娠期或哺乳期女性；⑥ 无法配合屏气。患者纳入后，采用随机数字法分为两组。

样本量计算根据文献中已经发表的数据，样本量计算结果为100例，考虑到20%的脱落率，因此，本研究样本量定为120例。

1.2 检查方法

所有患者均行CT平扫和动态增强扫描，CT检查采用64排GE Lightspeed VCT（美国通用电气），对比剂注射采用高压注射器（山东威高集团医用高分子制品股份有限公司）经右肘前静脉注射。扫描参数：管电压120 kV，管电流通过噪声指数自动调节，噪声指数设定为10，球管旋转速度为0.5 s/圈，螺距 1.375，准直器规格为 64 mm×0.6 mm，探测器宽度 40 mm，显示野（Field of View，FOV）36 cm，矩阵512×512，层厚/层距5 mm。扫描范围为自膈顶至髂嵴连线。

1.2.1 对比剂注射方案

保持相对碘总量一致（按照体重480 mg/kg），注射液量依据体重计算确定。低浓度组：浓度为300 mg/mL的碘美普尔（上海博莱科信谊药业有限责任公司）注射液量按1.6 mL/kg计算，注射速率固定为4 mL/s。高浓度组：浓度为400 mg/mL的碘美普尔注射液量，按1.2 mL/kg计算，注射速率固定为4 mL/s。

1.2.2 扫描方案

采用三期扫描：① 动脉期采用阈值监测方法：监测点放置在腹主动脉起始点肝顶位置，扫描阈值=180 Hu，触发阈值后延迟6 s（包括屏气语音在内）开始扫描，扫描时长为 5～6 s（约 28 s）；② 门脉期、肝静脉期、延迟期分别在对比剂注射后间隔54、75、120 s进行扫描。扫描完成后，由1名不参与图像分析的医生完成患者的数据匿名处理，传至图像工作站专用文件夹用于后续分析。

1.3 图像质量评估

图像质量评估由1名高年资（至少15年诊断经验）放射诊断医师在不知道患者分组、图像扫描和对比剂注射条件的情况下完成。分析前，需确定图像是否满足诊断要求，如有严重伪影影响诊断等情况，不再进一步分析。

1.3.1 定量评估

测量相应期相的血管/实质放置面积不超过于2 cm2的感兴趣区（Region of Interest，ROI），取 3 次的平均值测量。血管ROI应尽可能占据血管内径而不包含血管壁。内容包括：① 动脉期：测量肝动脉选取左、右肝动脉显示较好的两个层面，腹主动脉在隔顶、肝门、肾门水平放置ROI；② 门脉期：门脉主干测量选取两个显示较好层面放置ROI；③ 肝静脉期：肝静脉测量选择肝左、中、右三支主干显示较好的两个层面；肝左叶、肝右叶实质避开病变、血管和胆管放置ROI；④ 延迟期：下腔静脉显示较好两个层面测量，ROI的具体放置如图1所示。

图1 ROI在动脉期、门脉期和肝静脉期的测量图像

信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）和对比噪声比（Contrast to Noise Ratio，CNR）的计算公式 ：SNR= 血管或肝实质平均CT值/噪声；CNR=（血管或肝实质平均CT值－腹直肌CT值）/噪声。

1.3.2 定性评估

采用Likert-4级评分法对血管和肝脏的增强程度进行定性评估。4分：极好（肝实质与肝血管之间的对比度非常好，周围血管分支清晰可见，整体图像质量优秀）；3分：良好（肝实质与肝血管之间的对比度良好，图像质量可以满足诊断需要）；2分：中等（肝实质与肝血管之间的对比度不足，图像质量尚能够满足诊断需要）；1分：较差（肝实质与肝血管之间的对比度很小，图像质量影响诊断需要）。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0统计分析软件对数据进行分析。定量资料采用±s表示，组间方差齐时采用t检验进行比较，如不符合则采用Wilcoxon秩和检验，定性资料采用n（%）进行表示，组间比较采用χ2检验。不同浓度碘对比剂的图片质量的差异比较采用Wilcoxon秩和检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

本研究最终纳入128例患者，高碘浓度组和低碘浓度组各64例。两组患者性别、年龄、BMI、肝功能、肾功能相关指标比较差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性，见表1。

表1 两组一般资料比较

2.2 图像质量定量分析

2.2.1 CT值

动脉期高浓度组在肝动脉CT值（388.00±83.56 HUvs.332.91±53.9 HU，Z=-3.918，P＜0.001）、腹主动脉 CT值（422.97±93.65 HUvs.350.29±55.17 HU，Z=-4.781，P＜0.001）均显著高于低浓度组。此外，高浓度组肝动脉远端分支显示较多，见图2～3。

图2 高低浓度碘美普尔对腹主动脉及肝动脉图像

图3 高低浓度碘美普尔动脉期最大密度投影图像

2.2.2 CNR及SNR对比分析

高浓度组在动脉期肝动脉和腹主动脉的CNR及SNR均显著高于低浓度组；在其他各期相，两组间的SNR和CNR差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 两组患者图像CNR及SNR比较（±s）

表2 两组患者图像CNR及SNR比较（±s）

指标 期相 血管 低浓度组（n=64）高浓度组（n=64） t值 P值CNR动脉期 肝动脉 33.03±10.17 38.35±11.80 -2.72 0.007腹主动脉 35.89±8.98 43.99±13.74 -3.553 0.001门脉期 门脉主干 16.81±7.95 17.14±5.4 -0.275 0.784肝静脉期肝左静脉 14.62±4.63 14.82±4.03 -0.260 0.795肝中静脉 14.90±4.67 14.91±3.88 -0.024 0.981肝右静脉 14.16±4.82 14.27±3.77 -0.142 0.887肝实质 7.18±2.42 7.25±2.68 -0.146 0.884延迟期 下腔静脉 7.74±2.76 8.52±3.09 -1.482 0.141 SNR动脉期 肝动脉 38.53±10.61 43.94±12.17 -2.673 0.009腹主动脉 41.60±9.25 49.82±14.17 -3.524 0.001门脉期 门脉主干 23.30±5.81 22.97±5.33 0.338 0.736肝静脉期肝左静脉 20.82±4.83 20.86±4.60 -0.048 0.962肝中静脉 21.11±4.91 20.95±4.34 0.190 0.850肝右静脉 20.38±4.96 20.29±4.26 0.105 0.917肝实质 13.12±2.58 13.11±2.97 0.030 0.976延迟期 下腔静脉 14.22±3.11 15.07±3.23 -1.511 0.133

2.3 图像质量定性分析

两组图像定性评估中，高浓度组的动脉期图像质量明显更优（P＜0.001），其中3分及4分图像占90.62%（58/64），明显高于低浓度组的51.57%（33/64）。此外，低浓度组有6例1分动脉期图像，高浓度组为0例。两组在门脉期及肝静脉期的定性分析中均无统计学差异（P＞0.05），见表3和图4。

表3 两组患者图像质量定性评估比较[n（%）]

图4 肝血管Likert 4分制定性评估图

3 讨论

本研究结果表明，在恒定单位碘总量和相同注射速率下，较高碘浓度可显著提高肝动脉期血管强化程度，而门脉期和延迟期的血管强化程度无统计学意义。此前多个研究已证实，在动脉期血管的增强效果主要取决于碘流率[（Iodine Flow Rate，IDR），IDR= 对比剂浓度 × 对比剂注射流速]。因此，高浓度对比剂可以在不增加注射速率的情况下提高碘流率，增强血管强化程度，同时提高患者舒适度和临床安全性[13-15]。此外，采用统一注射速率4.0 mL/s，使用高浓度对比剂可显著提高IDR，从而增加动脉血管强化。本研究中，高浓度组的 IDR 为 1.6（4 mL/s × 0.4 g/mL），高浓度组较高的IDR使得其动脉期的CNR和SNR值明显优于低浓度组；在定性分析中，高浓度组提供了更好的动脉期图像，高浓度组在门脉期和肝静脉的高评分占比也较多，但两组间差异无统计学意义。有研究[16]指出，虽然肝实质增强取决于碘总量，但高浓度对比剂提高了碘流率，使得碘量输送更快，在相同碘总量下肝实质增强也可能随之更高。但本研究中，两组间肝实质的SNR和CNR值均未见统计学差异，与过往研究结果的差异性可能是由于本研究中所有患者保持相对碘总量一致而不是统一碘总量，且样本量较少而导致的。

良好的动脉期图像对于肝脏病变诊断至关重要。肝脏成像报告和数据系统（LI-RADS）是目前国际通行的诊断系统[17]，其诊断分类主要根据病灶的直径和HCC的3大特征：动脉期高增强、廓清表现、包膜可见[18-19]。有报告[19]认为，动脉增强在CT上比MRI更常见（90%vs.63%，P＜0.001）。因此，较好的 CT 动脉增强为 LIRANDS的使用提供了更好的诊断依据。此外，除常见应用于肝癌的临床诊断及分期外，动脉期高质量影像对于肝癌局部治疗的疗效评价，特别是射频消融后的残余病灶检出有重要意义[20-21]。

本研究中，两组患者使用了相同的相对碘总量和注射速率。与高浓度组相比，在相同碘总量和注射流速下，为保持相同增强效果，低浓度组需增加注射液量和团注时间，导致心肾负荷过大[10]。高碘浓度可达到较高的碘流率，在保持目标增强情况下，可进一步降低对比剂注射液量并缩短总注射时长。对比剂指南[11]均明确指出，减少对比剂用量是降低对比剂肾损伤的有效措施之一。

本研究存在一些局限性。首先，本研究是在不同患者上的平行对照研究，并未做到相同患者的自身对照研究，这主要也是由于目前临床上对于相同患者短时间重复CT增强检查，存在着伦理上的顾虑；其次，有研究[22]指出，高浓度能提高肝脏病灶对比度、改善肝细胞肝癌检出率，但本研究目的在对比不同浓度对比剂在动态三期对血管增强的影响，因此未涉及不同浓度对比剂对肝脏病变诊断有效性的对比；再次，本研究中的患者平均体质指数＜25 kg/m2，因此，无法确定不同浓度对比剂在高体质指数患者上的影响是否一致[23]，但在一项针对重度肥胖患者CTA造影的研究结果表明，使用高浓度对比剂（碘美普尔400 mgI/mL）可在不增加注射流速、降低注射风险的同时，有效提高血管增强效果，对肥胖患者心血管疾病的评估具有较好的临床应用价值[24]；最后，本研究的定性分析是由1名高年资的阅片人独立完成的，无法对不同年资阅片人对于图像质量的差异性进行评估。未来的研究可以在以上方面开展进一步的探索。

4 结论

在肝切除术前规划患者中，使用高浓度碘对比剂，在相同的相对碘总量和注射流速下，能更好显示肝脏血管，其动脉期的增强效果更好，同时降低了对比剂注射液量。