低管电压结合低对比剂碘量在支气管动脉CT成像的应用

曹治婷 刘铁军 陈 刚 王 甜 廖玉荣

低管电压结合低对比剂碘量在支气管动脉CT成像的应用

曹治婷 刘铁军 陈 刚 王 甜 廖玉荣

目的：探讨低管电压、低对比剂碘量和iDose4迭代重建技术（IR）组合在支气管动脉(BA)CT血管成像的应用价值。方法：选取肺癌或咯血患者80例。随机分为40例行常规剂量即120kV、200mAs行CTA检查，注射对比剂80ml，采用滤波反投影重建法(FBP)进行后处理，标记为A组。40例患者行低剂量为80kV、250mAs进行CTA检查，注射对比剂60ml，采用FBP进行重建者标记为B组、采用iDose46级进行重建者标记为C组。记录各组的噪声、信噪比、对比度噪声比和有效剂量，按5分评价总体图像质量，并对3组结果进行比较。结果：患者80例均顺利完成检查。所有患者BA的CT值均高于300HU，A、C组MIP和VR支气管动脉重建图像均能满足诊断需要；C组mSv为1．89±0．35，A组mSv为4．40±0．69，有效剂量(ED)显著降低(t=20．518，P＜0．001)，辐射剂量降低约57%，总碘量下降39．2 %，碘流率下降18．9 %。使用iDose46级重建的C组主观评分与A组差异无统计学意义(P＞0．05)， SNR、CNR均无统计学差异(P＞0．05)。结论：低管电压(80kV)＋iDose4＋低对比剂碘量联合应用在CTA检查中支气管动脉获得满足诊断要求的图像。

支气管动脉；体层摄影术，X线计算机；辐射剂量；迭代重建

近年来，随着CT检查在临床愈来愈广泛的应用，医源性辐射及对比剂潜在风险问题越来越受到重视。过去我们通过降低管电压(kV)、降低管电流(mAs)、增加螺距(pitch)等改进X射线采集环节的方式来降低辐射剂量，因没有相应的降低图像噪声算法，使其成效有限。iDose4是一种高级迭代重建算法(iterative reconstruction，IR)，包含可更精准的X线光子数据和电子噪声模型，通过重复迭代重建循环来降低图像噪声[1]，得到的重建影像有着最佳的解剖结构[2]。本研究采用128层螺旋CT进行低管电压、低对比剂碘量和iDose4组合的成像与常规剂量FBP重建的成像质量进行比较，评价低管电压、低对比剂碘量和iDose4组合在支气管动脉(bronchial artery，BA)CTA成像中的应用价值。

方 法

1．临床资料

选取本院2015年12月-2016年12月肺癌或大咯血患者80例，其中男性34例，女性46例，年龄45～ 80岁，18．5 kg/m2≤体质量指数 (BMI)＜25 kg/m2。随机平分为两组。所有患者均除外：①不能配合呼吸、孕妇、碘过敏者；②严重肝、肾功能及心功能不全者；③肺癌切除患者。均签署知情同意书，均经医院伦理委员审查批准并在其监督下进行。

2．仪器、检查方法及分组

采用飞利浦(Philips Brilliance iCT SP) 128层螺旋CT和Ulrich Medieal(欧利奇missouri)双筒高压注射器进行扫描。对照组40例为A组，扫描参数：120kV、200mAs、准直64×0．625mm、FOV 350mm、0．4s/r、螺距 1．172、矩阵 512×512、采用滤波反投影重建图像(filtered back projection，FBP)，对比剂采用非离子碘普罗胺(370mgI/ml)，用量80ml，注射速率4ml/s；实验组40例为分B、C组，扫描参数：80kV，250 mAs，图像后处理采用FBP（为B组）及iDose46级（为C组）重建，余扫描参数同前，对比剂采用非离子碘普罗胺(300mgI/ml)，用量60ml，注射速率与A组相同，注射完毕后以相同流率注入40ml生理盐水。扫描范围自胸骨上凹3～4cm至肺底，采用对比剂跟踪法，感兴趣区为胸部隆突气管分叉层面的降主动脉，阈值为150HU，阈值触发后延迟5s扫描。

3．图像重建和评价

扫描数据经薄层重建(重建层厚0．9mm，重建增量0．45mm)后导入后处理工作站，行MPR、MIP和VRT等技术进行支气管病变分析。

4．图像质量评价

4．1 主观评价：由2名有经验的心血管系统影像诊断医师用双盲法原则对重建后BA图像质量进行独立评分。评分采用5分法：血管显示很清晰且边缘锐利为5分；血管清晰、边缘基本光滑4分；血管尚清楚且能够分辨血管边缘者3分；血管边缘不锐利但尚能分辨者2分；血管边缘模糊不能分辨者为1分。5分为优，4分为良，3分为一般，2分为差，1分不能分辨[3]。3分以上能满足诊断需要。2位阅片者意见不一致时协商诊断。

4．2 客观评价：分别在BA中心内放置感兴趣区 (region of interest，ROI)大 小 为 1mm2， 距离主动脉或肋间动脉开口处1．0cm。测量3组动脉BA的CT值，同侧腋窝脂肪的CT值和标准差(standard deviation，SD)，SD值作为背景噪声，共测量3次，取平均CT值及SD值计算CNR及SNR。CNR=(CT1-CT2)/SD，SNR=CT1/SD，CT1为支气管动脉的CT值，CT2为同侧腋窝CT值[3]。

5．辐射剂量及碘摄入量

记录设备自动生成患者扫描时容积CT剂量指数(computed tomography dose index，CTDIvol)，计算剂量长度积(dose length product，DLP)和有效剂量 (effective dose，ED)。DLP(mGy．cm)= CTDIvol×扫描范围(cm)；E(mSv)=DLP×K，参照欧洲CT质量标准指南，胸部K值采用0．014 mSv/(mGy．cm)。计算碘摄入量(包括总碘量及碘流率)，计算公式：总碘量(gI)=对比剂浓度(mgI/m1) ×对比剂使用量(m1)/1000；碘流率(gI/s)=碘浓度(mgI/m1) ×对比剂流速(ml/s)/1000。

6．统计学分析

结 果

患者80例均顺利完成检查。所有患者支气管动脉CT值均高于300HU；A、C组MIP和VR支气管动脉重建图像(图1，图2) 均显示清楚支气管动脉起源、走向及邻近肋间动脉，远端分支显示较好，血管壁光滑、锐利。

1．三组患者图像质量客观评价

见表1。 A、C组CT均值的差异无统计学意义 (t= 0．209，P＞ 0．05)；三组组间的 SD、CNR 和SNR值比较，结果差异有统计学意义（F=26．54、18．56、13．021，P＜0．05）。C 组 SD 值 较 A、B 组低，通过方差LSD法两两分析与A组SD值差异无统计学意义(P＞0．05)；C组CNR、SNR较A组差异均无统计学意义(P＞0．05)；B组SD、CNR、SNR值较A、C组均有差异（P＜0．05）。

表1 三组图像质量客观评价（ ± s）

表1 三组图像质量客观评价（ ± s）

注：*代表与A组有统计学意义；#代表与B组有统计学意义。

参数 对照组(A) FBP(B) iDose6(C) F P CT 均值 (HU) 365．40±54．50 362．70±78．80 362．2±79．80 SD 值 8．56±1．12# 18．72±6．52* 8．28±1．56# 26．54 ＜ 0．05 CNR 52．50±5．13# 24．45±3．42* 53．70±5．34# 18．56 ＜ 0．05 SNR 42．69±4．86# 20．06±6．09* 43．74±5．10# 13．021 ＜ 0．05

2．二组图像质量的主观评价

MIP和VR图像A组主观评分为(4．41±0．32)，B 组主观评分为 (2．42±0．61)，C 组主观评分为(4．42±0．38)，C组总体图像质量与A组差异无统计学意义(P＞0．05)，B组与A、C两组均有统计学意义(P＜0．05)，A、C组评分均在4分以上，均能满足诊断需要，而B组评分仅为2．5左右，无法满足诊断。2名评价者之间的评分一致性较好(Kappa值为0．887，P＜0．01)。

3．患者一般资料、辐射剂量及碘摄入量比值

见表2。B、C低剂量组A组mSv有效剂量降低约57%、碘注入率下降了18．9%。

表2 2组患者一般情况及辐射剂量

图1 常规剂量＋FBP后处理与低剂量扫描＋i Dose46级后处理的图像比较。A～C．男，85岁，大咳血患者，采用常规剂量和FBP重建算法，A～C．分别为横断面、MIP和VR图。

图2 男，50岁，大咯血患者，采用低剂量扫描和迭代重建算法，A～C．分别为横断面、MIP和VR图。两组图均清晰显示支气管动脉起源、走向及邻近肋间动脉的关系，主观评分均为4分以上。

讨 论

i Dose4迭代重建算法与FBP算法不同，其特点是双空间、多噪声模型和解剖模型，在对噪声予以精确刻画和处理的同时，采取解剖模型加速重建过程，提高图像分辨力，并保持图像真实呈现，消除蜡像状伪影。这种选择性去除噪声的能力使其能在较低剂量检查的情况下获得较好的图像质量[4-5]。Hu等[4]认为与传统FBP算法比较，通过迭代重建的应用，在保持或提高图像质量的前提下，常规胸部CT平扫可以实现剂量的40%。Marin等[5]在腹部CT低管电压的情况下发现应用ASIR可以在降低辐射剂量的同时保证图像质量。故而我们认为在与FBP辐射剂量相同的情况下迭代重建可以提高图像质量(空间分辨力和密度分辨力)，在与FBP图像噪声一致时迭代重建可明显降低辐射剂量，但不会牺牲图像质量。本研究结果显示，80kV组较l20kV组剂量降低57%，与常规剂量组比较，低剂量组采有iDose46级迭代重建后图像噪声降低，SNR、CNR增高，而采用FBP重建的B组图像噪声高，SNR、CNR低。

另外，相关研究[6-7]发现，随着管电压降低，光子能量(keV)更接近含有高原子序数元素的组织或结构(如骨、含碘剂的组织或血管)，此时光电效应增强，X线衰减程度增大，CT值升高，这就是降低碘可以获得血管增强同样的效果。本研究中，低剂量组较常规剂量组总碘量下降了39．2%，碘注入率下降了18．9%，而患者主动脉及支气管动脉CT值均高于300HU，A、B组支气管动脉平均CT值分别为(365．4±54．5)HU、(362．7±79．80)HU，差异无统计学意义，两组图像都适合三维重建及临床诊断要求。减少碘总量，可以降低对比剂肾病(contrast-induced nephropathy，CIN)发生的风险[8]。所以在行CTA检查时，在满足诊断的情况下，降低碘总量和碘流率至关重要。

对肺癌患者治疗首先需要找到肺癌血供，而咯血患者明确出血血管，二者才能进一步进行介入栓塞治疗。支气管动脉咯血患者在接受支气管动脉栓塞前行MSCTA可以很好地显示BA 的分支类型、起源及开口位置等情况，尤其是能发现异位起源的BA，可作为大咯血术前常规检查手段及术后评估手段[9]。随着MSCT的临床应用，胸部CT血管成像对寻找肺癌血供及咳血相关血管比传统血管造影有明显的优势[10]，其能无创性发现BA变异及责任血管，为介入及手术治疗提供指导。目前，大多数进行支气管动脉CT扫描，常规采用管电压120kV、固定管电流及使用高浓度和大剂量对比剂来获得高质量的图像，增加患者存在潜在的辐射损伤和对比剂CIN的风险[8]。因此，在保证临床诊断需要前提下，选择合理、有效、简便易行的低辐射剂量及低对比剂碘量扫描方法，具有重要的意义。本研究的不足之处有：样本量比较少，还需进一步加大样本量进行验证研究。仅对18．5 kg/m2≤体质量指数(BMI)＜25 kg/m2患者进行研究，肥胖患者低剂量应用需进一步研究。

综上所述，低管电压(80kV)＋iDose＋低对比剂碘量联合应用在CTA检查中支气管动脉获得满足诊断要求的图像，既保证的图像质量，又有效降低辐射剂量和碘量，符合ALARA原则。

[ 1 ]苟文静，刘士远，萧 毅，等.降低管电压及低对比剂剂量在前瞻性冠状动脉成像中的应用：高级迭代重建算法的应用价值.实用放射学杂志，2013，29：1324-1329.

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[ 9 ]孙厚长，曹国全，王镇章，等. 320 排 CT 在支气管动脉性咯血介入治疗中的临床应用.实用放射学杂志，2015，31：1511-1514.

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Application of Low-tube Voltage Combined with Low-dose Contrast-agent Iodine in Bronchial Artery CT

CAO Zhi-ting, LIU Tie-jun, CHEN Gang,WANG Tian, LIAO Yu-rong

Purpose:To explore the application value of low-tube voltage (80kV) and low-dose contrastagent iodine, combined with iterative reconstruction technique (i Dose4) in bronchial artery (BA) CT imaging.Methods:A total of 80 cases with pulmonary cancer or hemoptysis were enrolled, and they were randomly divided into group A (n=40), which was with routine dose (120kV, 200mAs) enhanced CT examination,80ml of contrast agent and Filter-back projection (FBP) for post-processing, Group B and Group C (n=40,40), which were both with low dose (80kV, 250mAs) enhanced CT examination, 60ml of contrast agent, and FBP post-processing was used for Group B and i Dose46 for group C. The image noise, signal to noise ratio(SNR), contrast to noise ratio (CNR) and effective dose (ED) of each group were assessed. Image quality of all groups were graded (scale:1-5) and compared with each other.Results:CT values of BA in all patients were higher than 300 HU. The CT imaging of BA with MIP and VR in group A and group C could meet the diagnosis need. Effective dose (ED) of mSv was significantly decreased in low dose group (1.89±0.35) thanthat in group A (4.40±0.69) (t=20.518,P＜0.001). Radiation dose was decreased by about 57%, total iodine amount was decreased by 39.2%, and iodine injection rate was decreased by 18.9%. There was no statistical significant difference between group C and group A in subjective scores, CNR and SNR (P＞0.05).Conclusion:For bronchial artery CT examinations, low-tube voltage (80 kV) and low-dose contrast-agent iodine,combined with iterative reconstruction technique (i Dose4) is able to meet the needs of the clinical diagnosis.

Bronchial artery; Tomography, X-ray computed; Radiation dose; Iterative reconstruction

R445.3

A

1006-5741（2017）-05-407-05

中国医学计算机成像杂志，2017，23：407-411

柳州市人民医院放射科

通信地址：柳州市文昌路8号， 柳州 545006

曹治婷（电子邮箱：czt815@tom.com)

广西省卫计委自筹经费科研题（Z20170651)

Chin Comput Med Imag，2017，23：407-411

Department of Radiology, The People's Hospital of Liuzhou

Address:8 Wenchang Rd., Liuzhou, 545006, P.R.C.

Address Correspondence to CAO Zhi-ting(E-mail:czt815@tom.com)

Foundection item: Self funding projects of Guangxi Autonomous Rejion Health and Family planning Commission(No.Z20170651)

2017.06.03;修回时间：2017.09.19)