基于能谱CT低流速低对比剂在肺动脉CTA图像质量的研究＊

周大伟 赵英明 李欣欣 段惠予 仇 好 刘 欣 张晓龙 高之振

1.蚌埠医学院第一附属医院放射科(安徽 蚌埠 233004)

2.蚌埠医学院研究生院 (安徽 蚌埠 233030)

3.中国科学技术大学附属第一医院(安徽省立医院)CT室 (安徽 合肥 230001)

肺栓塞(pulmonary embolism，PE)早期临床症状不明显，D-二聚体等实验室检查特异性低，在心血管疾病中死亡率较高[1]。随着CT技术的发展，肺动脉CTA(computer tomography pulmonary angiography，CTPA)成为检查肺栓塞的第一选择[2]，但在CTPA中如何使用低剂量、低对比剂进行检查一直是国内外学者研究的热点[3-4]。

常规螺旋CT行CTPA检查虽能对PE进行检测和诊断，但图像质量不佳，容易造成漏诊、误诊，且使用对比剂的浓度和辐射剂量较高，增加了患者对比剂肾病(contrast inducted nephropathy，CIN)的发生率[5]。随着CT机器的更新换代，宝石能谱单能量成像技术具有降低噪声，优化图像质量等优点，为更低剂量的CTPA检查提供理论基础，且能谱CT重建的碘密度图可显示更多物质信息，提高肺小栓子的检出率[6]。

因此，本研究采用常规螺旋CT扫描获得的图像与能谱CT扫描获得的单能量图像进行对比，系统的比较了CT扫描参数、不同浓度的造影剂、注射速率对碘剂用量、辐射剂量以及图像质量的影响，为更优方案的CTPA检查的可行性提供参考，具体研究如下。

1 资料与方法

1.1 一般材料回顾性分析2021年1月至2022年12月在我院行CTPA检查的146患者，随机将其分成两组，每组73例，患者一般临床资料(见表1)。将患者年龄＞18周岁，无碘过敏史的患者列为纳入标准；将肝肾功能严重碍者、备孕或孕期女性、有精神疾病者列为排除标准。患者在检查前需签署CTPA检查知情同意书。

表1 两组患者的一般临床资料对比

1.2 方法采用GE Revolution 256(美国GE公司)仪器和双流高压注射器以及密闭式静脉留置针(竸玛) (22G＊1.00IN (0.9mmX19mm)直筒型)。检查前告知患者在检查中需根据指令进行屏气或平静呼吸，将患者按照标准体位摆好(仰卧位，双手举过头顶，头先进)，患者腹部用绑带固定以减少检查过程中呼吸运动产生的伪影，扫描范围从胸廓至膈肌。

观察组采用宝石能谱成像扫描模式联合双低技术，管电压和管电流采用能谱自动调节模式，检查时高压注射器A管以3.5mL s-1经留置针注射300mgI mL-1碘海醇25mL，注药3s后，当达到90HU阈值时自动触发扫描，B管以同样流速注射生理盐水35mL冲管，扫描后用能谱分析软件重建出60keV最佳单能量图像；对照组用常规螺旋CT扫描方式，管电压和管电流分别为120kV、350mA，检查时以5.5mL s-1经肘静脉注射350mgI mL-1碘佛醇45mL，扫描步骤同观察组，两组其他参数相同，详细参数(见表2)。将扫描后的图像传至工作站(AW4.7)用自适应统计迭代算法重建，重建层厚、层间距均为1.25mm，采用最大密度投影、多平面重组、容积再现等后处理技术对两组图像进行后处理。

表2 两组患者的扫描参数

1.3 观察指标评价

1.3.1 主观评价 由两位具有多年工作经验的放射科医师采用双盲法5分值标准(5，优秀；4，良好；3，中等；2，差；1，极差)对图像进行分析。医师根据所显示的肺支水平和上腔静脉碘对比剂射束硬化伪影的严重程度对两组图像进行评分。CTPA图像需至少显示第四肺分支，才能满足诊断要求。上腔静脉碘对比剂射束硬化伪影的严重程度为：轻度伪影，不影响整体测量；中度伪影，少数伪影影响右肺动脉测量；重度伪影，严重影响右肺动脉和上叶动脉测量。结果取两位医师的平均分，保留整数，1-2分的图像不满足诊断要求。

1.3.2 客观评价 分别多次测量肺动脉主干、右肺动脉干、左肺动脉干及竖脊肌的衰减值和标准差(SD值)，测量时将相同大小的感兴趣区分别放在靶血管和竖脊肌的中间且每个患者放置的位置尽量保持一致，为防止部分容积效应测量时应避开管壁和钙化斑块。用公式计算两组图像平均CT值和信噪比(SNR)以及对比噪声比(CNR)，公式如下：

读取扫描结束后自动生成的剂量：容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP)，并计算有效剂量(ED)和平均碘摄入量，ED＝K×DLP[K=0.014mSv(mGy cm)-1]，K为转换系数[7]；

平均碘摄入量=[对比剂总量×浓度/体质量]。

1.4 统计学分析采用SPSS(26.0版，IBM)软件对数据进行统计学分析。两组患者性别、主观评分用例(n)/百分比(%)表示，用卡方检验作组间比较；计量资料用(±s)表示，Shapiro-Wilk检验其正态性,符合正态分布采用双侧t检验作组间比较，不符合正态分布的数据采用Mann-Whitney U检验，P＜0.05差异有统计学意义。

2 结 果

本研究结果显示146例患者的图像质量均满足诊断要求，统计学结果显示两组患者的一般临床资料差异无统计学意义(P＞0.05，表2)，具有可比性。

2.1 主观评价结果显示1-2分的评分0例，3-5分的评分观察组分别为8例(10.96%)、27例(36.99%)、38例(52.05%)；对照组分别为14例(19.18%)、25例(34.25%)、34例(46.58%)。观察组的总体评分较高，但差异无统计学意义(Z=1.872,P＞0.05,表3)。

表3 两组图像质量主观评分比较[例(%)]

2.2 客观评价观察组的平均CT值、SD值、SNR和CNR均略高于对照组，但差异无统计学意义(P＞0.05，表4)，表明两组图像质量无显著差异；观察组患者的辐射剂量参数(CTDIvol、DLP、ED)分别为(5.57±1.33)mGy、(186.67±37.32)mGy cm、(2.19±0.52)mSv (mGy cm)-1，对照组患者的参数分别为(9.73±11.07)mGy、(236.71±78.45)mGy cm、(3.36±1.89)mSv (mGy cm)-1，观察组的剂量参数值明显低于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05，表5)，且观察组有效辐射剂量比对照组降低34.82%；两组患者的平均碘摄入量分别为(131.39±24.15)mgI Kg-1、(253.93±39.53)mgI Kg-1，观察组比对照组减少48.25%，差异有统计学意义(t=22.603，P＜0.05，表5)。

表4 两组患者客观评价指标比较

表5 两组患者的诊断率、辐射剂量及平均碘摄入量主观评分比较

图1A-图1C 女，74岁，采用能谱CT行CTPA检查(300Img mL-1，25mL，3.5mL s-1)，左右肺动脉主干末端及部分分支多发肺栓塞(红色箭头)。图1A 轴位图；图1B MIP(冠状位)；图1C VR。图2A-图2C 男，79岁，采用常规螺旋CT行CTPA检查(350Img mL-1，45mL，5.5mL s-1)，右下肺动脉二级分支肺栓塞(红色箭头)。图2A 轴位图；图2B MIP(冠状位)；图2C VR。

3 讨 论

CTPA作为一种无创性的诊断方法，可以检测肺动脉狭窄程度，观察到肺动脉亚节段水平，显示肺动脉斑块的性质，是临床医生检测和识别PE的首选方法[2]。随着CTPA检查技术的普及应用，人们对于放射损伤和对比剂所带来的不良反应愈发重视，以前的研究大多集中在CTPA的辐射剂量以及对比剂的用量或浓度[8-9]，本研究系统的比较了CT扫描参数、不同浓度的造影剂、注射速率对碘剂用量、辐射剂量以及图像质量的影响，探讨能谱CT联合低剂量、低流速在CTPA中的可行性。

PE患者在行CTPA检查时必定伴随着医源性损伤，根据最低辐射原则表示所有CT检查在达到诊断标准的基础上，将对患者的辐射伤害降到最低。研究表明[10]可通过降低千伏、管电流调制、高螺距调节等可以通过多种技术联合来降低患者的辐射剂量，常规螺旋CT行CTPA检查时常用降低电压的方法来降低辐射剂量[11]。Sauter等[5]用低管电压(100kV)的CTPA方法与常规(120kV)方法相比，中央和外周肺动脉衰减更高，且辐射剂量降低了53%。虽然常规螺旋CT可通过多种方法联合降低辐射剂量，但诊断效果不佳，且不良反应较多包括CIN、对比剂外渗以及血管破裂等。

随着CT机器的更新换代，宝石能谱CT被引入临床，其探测器上下两层由不同的闪烁晶体(上层是金属钇和下层为稀土陶瓷材质)组成，一次扫描可以获得101组(40～140keV)单能量图像、碘密度图、有效原子序数图等[12]。相较于常规混合能量技术，能谱CT的单能量技术可以提高组织对比度，优化图像质量，降低射线硬化伪影。本研究观察组以60keV为最佳单能量[13]测得肺血管平均CT值、SNR、CNR均比对照组高，差异无统计学意义, 这是因为动脉血管衰减被单能量技术改善，发生的光电效应被增加，低能级时，血管内的对比剂强化明显，从而减少硬化伪影和增加病变显着性[14]。而两组患者有效辐射剂量相比观察组比对照组降低了34.82%，与相关研究结果一致[15]，但其低kV组较常规组有效辐射剂量降低18.43%,本研究辐射剂量降低更显著。

造影剂的使用随着CT血管成像(CT angiography，CTA)的应用越来越普遍，其浓度和用量不仅影响图像质量，还与不良反应的发生率相关，低浓度、低剂量的造影剂可以降低CIN的发生率[16]。CTA检查的关键因素是对比剂的用量和注射速率，若用量过高会产生来自上腔静脉的放射状伪影，或使肺静脉进一步显影[17-18]；注射速率过高会导致碘外渗和血管破裂，过低时导致血管显影浅淡或浓度不均，以上情况都会使诊断医生在诊断时造成漏诊、误诊。Davenport等[19]指出对比剂用量在肾病患者中的影响，表明在行CTA检查时使用低浓度低剂量对比剂，图像质量不受影响，且一定程度上可以控制CIN的发生率。本研究中观察组仅使用25mL造影剂便可以显示亚节段水平的肺动脉，且CNR和SNR显著提高(表4)，与其他研究报告的剂量相比要少[20]，与对照组(45mL)相比平均碘摄入量从(253.93±39.53)mgI Kg-1减少到(131.39±24.15)mgI Kg-1，降低了48.25%，且观察组的患者均未出现不良反应，而对照组患者少部分患者出现呕吐、头晕等不良反应。

本研究存在一定的局限性，首先，研究的病例数较少，应进行大数据对比研究；其次，观察组仅重建60keV图像，未重建不同单能量图像行组间比较；没有对单能量图和碘基图的组合进行评估。尽管存在这些缺陷，但本研究给出一个基本的指标，表明这两种方法都有可能被采用，具有高诊断性能，并且没有重大缺陷。

综上所述，能谱CT联合低对比剂、低流速相较于常规螺旋CT，在大幅度降低辐射剂量和对比剂浓度的同时，仍可以获得满意的图像质量，且患者平均摄碘量少，从而减少不良反应的发生，具有一定的临床价值。