鄧國(guó)輝 胡紅杰 張文明 陳彬 胡吉波

自然呼吸下高螺距雙源CT肺動(dòng)脈造影方法探討

鄧國(guó)輝 胡紅杰 張文明 陳彬 胡吉波

目的 探討自然呼吸狀態(tài)下高螺距雙源CT肺血管造影（CTPA）技術(shù)對(duì)可疑肺栓塞患者應(yīng)用的可行性、影像質(zhì)量。 方法 對(duì)54例臨床疑似肺動(dòng)脈栓塞的患者（高螺距組），采用第二代雙源CT行CT肺血管造影（CTPA），患者在自然呼吸下行高螺距CTPA檢查（螺距為3.0，120kV，100mAs，50ml對(duì)比劑）；另選前期檢查患者54例作為常規(guī)組行常規(guī)CTPA檢查（螺距為0.8，120kV，100mAs，80ml對(duì)比劑），深吸氣后屏氣掃描。記錄PA強(qiáng)化程度、圖像噪聲、信噪比、圖像的整體質(zhì)量、掃描范圍內(nèi)肺動(dòng)脈分支是否存在對(duì)比劑充盈不均和心臟、呼吸運(yùn)動(dòng)偽影以及輻射劑量，結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。 結(jié)果 高螺距組肺動(dòng)脈主干（PT）及尖段（S1）肺動(dòng)脈、后基底段（S10）肺動(dòng)脈的平均CT值為（404±104）、（453±119）和（453±119）HU，平均圖像背景噪聲（11±2）HU，平均檢查時(shí)間為（0.67±0.09）s，平均輻射劑量為（142±31）mGy cm，明顯優(yōu)于常規(guī)組（P＜0.05）。檢查圖像無(wú)呼吸及心臟的運(yùn)動(dòng)偽影。肺動(dòng)脈分支未見(jiàn)完全或部分缺損，所有患者均達(dá)到診斷要求。 結(jié)論 自然呼吸下?tīng)顟B(tài)高螺距雙源CTPA檢查能得到較高質(zhì)量的圖像，沒(méi)有產(chǎn)生呼吸和心臟的運(yùn)動(dòng)偽影，且可避免出現(xiàn)瓦氏（Valsalva）呼吸所致的偽影。

高螺距CT 雙源CT CT肺動(dòng)脈造影 自由呼吸 瓦氏呼吸

急性肺動(dòng)脈栓塞（acute pulmonary embolism，APE） 是繼心肌梗死及中風(fēng)之后第三位常見(jiàn)的急性心血管疾病，CT肺血管造影（CTPA）憑借其較高的特異性及敏感性、無(wú)創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為排除肺動(dòng)脈栓塞的首選檢查方法[1]。普通的單源螺旋CT，螺距受限于1.5，即使是多層螺旋CT（MDCT），為了得到?jīng)]有呼吸偽影的圖像，仍需要屏氣幾秒才能完成CTPA檢查。由于APE患者發(fā)病急、進(jìn)展快，在臨床工作中，我們經(jīng)常遇到不能配合呼吸命令的患者，如小兒、聽(tīng)力受損的患者、危重或急救患者，以及嚴(yán)重的心肺或神經(jīng)系統(tǒng)疾病引起的并發(fā)癥或癡呆等患者，從而導(dǎo)致CTPA檢查的失敗。這就要求我們尋找一種掃描速度快、無(wú)需屏氣且而圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良的檢查方法。第二代雙源CT的在沒(méi)有心電門(mén)控時(shí)最大螺距可以達(dá)到3.2～3.4[2]。使用高螺距掃描可以在1s內(nèi)完成CTPA的檢查[3]，這種新的技術(shù)可以克服屏氣對(duì)肺動(dòng)脈增強(qiáng)的影響。在本文中，我們所收集的54例患者的高螺距CTPA檢查是在沒(méi)有呼吸的命令和心電門(mén)控下完成的。

1 資料和方法

1.1 一般資料 本研究共收集我院2012年11月至2013年1月54例臨床懷疑肺栓塞的患者（高螺距組），行高螺距CTPA檢查，其中男26例，女28例，年齡22～84（63±15）歲；回顧我院2012年7月至2012年10月常規(guī)CTPA檢查的患者54例，其中男28例，女26例，16～83歲，年齡16～83（59±16）歲；作為常規(guī)組。兩組患者性別及年齡比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 儀器及參數(shù) 兩組掃描均采用第二代雙源螺旋CT（德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)）。高螺距組采用120kV管電壓和100MAs管電流；螺距為3.0，128×0.6的探測(cè)器，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.28s。沒(méi)有呼吸命令和心電門(mén)控；檢查過(guò)程中患者采用自然呼吸的模式。常規(guī)組54例患者采用吸氣后屏氣的模式。采用120kV的管電壓與100MAs的管電流；螺距為0.8，64×0.6的探測(cè)器，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.28s。兩組均采用自動(dòng)曝光控制（CARE DOSE 4D，德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)）。

1.2.2 增強(qiáng)掃描 采用雙筒高壓注射器（美國(guó)MEDRAD公司生產(chǎn)），18G套管針，非離子對(duì)比劑碘普羅胺（拜耳醫(yī)藥保健有限公司生產(chǎn)），濃度370mgI/ml。高螺距組注射50ml對(duì)比劑，和40ml的氯化鈉注射液通過(guò)肘靜脈注射，注射速率為4ml/s。采用團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤技術(shù)（bolus tracking），觸發(fā)點(diǎn)設(shè)在肺動(dòng)脈主干，觸發(fā)閾值為170HU，延遲5s掃描。常規(guī)組注射80ml對(duì)比劑，和20ml的氯化鈉注射液通過(guò)肘靜脈注射，注射速率為4ml/s，同樣采用團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤技術(shù)，觸發(fā)點(diǎn)設(shè)在肺動(dòng)脈主干，觸發(fā)閾值100HU。延遲7s后掃描。掃描方向從腳到頭，掃描范圍包括全肺。

1.2.3 圖像重建 首先重建橫斷位圖像，厚度1.0mm，層間隔1.0mm，卷積函數(shù)（b26f）的縱隔窗（窗位40HU；窗寬400HU）。其次重建厚度為5mm、層間隔5mm的肺窗圖像，卷積函數(shù)（b70f）窗位：-500HU；窗寬：2 000HU。

1.2.4 測(cè)量及主觀圖像評(píng)價(jià) 對(duì)圖像客觀質(zhì)量評(píng)估的措施，本研究感興趣區(qū)域（ROI）的測(cè)量在工作站進(jìn)行，由1位放射工作經(jīng)驗(yàn)5年以上的醫(yī)師進(jìn)行，使用圓形測(cè)量工具。平均值和標(biāo)準(zhǔn)差以HU來(lái)表示。背景噪聲（BN）以患者胸骨柄前面空氣的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示。測(cè)量肺動(dòng)脈干（PT），肺尖段（S1）動(dòng)脈，及后基底段（S10）動(dòng)脈的密度，以CT值表示。感興趣區(qū)域盡可能包括測(cè)量血管的斷面。信號(hào)噪聲比（SNR）根據(jù)下列公式計(jì)算：SNR=ROI的CT值/ BN。

主觀圖像質(zhì)量評(píng)估采用雙盲法，由2位有5年以上放射科工作經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師采用5分制來(lái)獨(dú)立評(píng)估。評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)[4]為：1級(jí)：肺動(dòng)脈強(qiáng)化好，超過(guò)亞段肺動(dòng)脈分支水平，診斷信心充分；2級(jí)：肺動(dòng)脈強(qiáng)化好，能充分診斷至亞段分支水平；3級(jí)：排除肺動(dòng)脈栓塞至段級(jí)分支水平；4級(jí)：肺動(dòng)脈栓塞的診斷信心只限于主干；5級(jí)：肺動(dòng)脈幾乎不強(qiáng)化，無(wú)法診斷。此外，由2位醫(yī)師獨(dú)立評(píng)估肺動(dòng)脈分支是否存在對(duì)比劑的充盈缺損以及在冠狀位重建圖像上觀察是否存在呼吸和心臟運(yùn)動(dòng)偽影（圖1）。

圖1 采用常規(guī)螺距及呼吸命令的常規(guī)組圖像[A：胸部血管的反向?qū)Ρ龋ǜ邼舛鹊膶?duì)比劑在上腔靜脈（SVC）和主動(dòng)脈（AA），肺動(dòng)脈主干（PT）強(qiáng)化不佳；B：肺動(dòng)脈分支內(nèi)對(duì)比劑的充盈不均；C：肺內(nèi)血管及膈面的呼吸偽影。D：不含對(duì)比劑劑的血液可以在右心室內(nèi)看到（箭頭），并且能看到明顯的心臟階梯狀偽影]

所有患者的CTPA檢查我們均記錄了輻射劑量，用CTDIvo（l單位：mGy）和DLP（單位：mGy cm）來(lái)表示，這些輻射劑量的數(shù)據(jù)是在檢查后雙源CT在患者掃描序列內(nèi)自動(dòng)生成的。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以表示，組間比較采用t檢驗(yàn)。組間計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。觀察者間差異采用Kappa一致性檢驗(yàn)，Kappa=0.81～1.0提示兩者一致性非常好，0.61～0.8提示兩者一致性好，0.41～0.60提示兩者一致性一般，＜0.4提示兩者一致性差。

2 結(jié)果

高螺距組17例患者診斷為肺栓塞，對(duì)照組14例患者診斷為肺栓塞。肺栓塞的診斷均由2位醫(yī)師在雙盲情況下診斷。

兩組患者掃描及圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)比較見(jiàn)表1。

表1 兩組患者掃描及圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)比較

由表1可見(jiàn)，高螺距組的檢查時(shí)間比常規(guī)組明顯減少（P＜0.01）。高螺距組的平均輻射劑量CTDIvol及DLP也顯著低于常規(guī)組（均P＜0.01）。但平均圖像噪聲沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。高螺距組的PT及分支（S1、S10）強(qiáng)化程度明顯高于常規(guī)組（P＜0.01）。高螺距組的S1、S10的平均信噪比明顯低于常規(guī)組的平均信噪比（P＜0.01）。

在高螺距組的檢查中，沒(méi)有出現(xiàn)檢查失?。磮D像質(zhì)量評(píng)分為“5”）的情況。但常規(guī)組中有3例患者檢查失敗，需要重新掃描。在主觀圖像質(zhì)量等級(jí)的數(shù)據(jù)顯示，高螺距組的圖像質(zhì)量評(píng)級(jí)均為1級(jí)或2級(jí)。高螺距組觀察者的平均圖像質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯好于常規(guī)組（P＜0.01）。在高螺距組，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有肺動(dòng)脈分支血管內(nèi)的對(duì)比劑充盈不均的現(xiàn)象，而且也沒(méi)有出現(xiàn)明顯的呼吸偽影及心臟運(yùn)動(dòng)偽影干擾（圖2）。

常規(guī)組內(nèi)有9例存在明顯的心臟運(yùn)動(dòng)偽影；但對(duì)診斷沒(méi)有明顯的影響。發(fā)現(xiàn)呼吸偽影13例。5例患者出現(xiàn)完全或部分的對(duì)比劑充盈缺損，其中3例對(duì)診斷產(chǎn)生影響。1例出現(xiàn)完全對(duì)比劑的充盈缺損而導(dǎo)致無(wú)法診斷。2例被評(píng)為“4”級(jí)，另外2例的評(píng)為“2級(jí)”和“3級(jí)”。

圖2 高螺距組低劑量低碘量自然呼吸的圖像（A：優(yōu)良的對(duì)比劑分布；B及C：右心室密度明顯高于左心室，清晰顯示肺動(dòng)脈分支栓塞；D：上腔靜脈及左鎖骨下靜脈對(duì)比劑存留較多，對(duì)比劑注射方案有待進(jìn)一步優(yōu)化）

3 討論

多層螺旋CTPA是目前排除肺栓塞最常用的檢查方法。MDCT平均的CTPA檢查時(shí)間約為4～15s，仍然必須要屏氣來(lái)保證圖像質(zhì)量和減少運(yùn)動(dòng)偽影。然而，有文獻(xiàn)報(bào)道，在肺動(dòng)脈造影中盡管采用了團(tuán)注對(duì)比劑跟蹤技術(shù)，仍然會(huì)出現(xiàn)對(duì)比劑充盈不均的現(xiàn)象[5-6，8]。吸氣后屏氣，會(huì)導(dǎo)致胸腔內(nèi)壓力的降低，從而使胸部血管內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變，而靜脈系統(tǒng)受到的影響更明顯，從下腔靜脈回流至右心房的血流量會(huì)相對(duì)增加，不含對(duì)比劑血液的回流增加，從而對(duì)從上腔靜脈進(jìn)入的含有對(duì)比劑的血液產(chǎn)生稀釋效應(yīng)。導(dǎo)致右心室及肺動(dòng)脈分支內(nèi)對(duì)比劑的充盈不均或者缺損，偶爾可以發(fā)生胸部血管的反向?qū)Ρ龋?，高濃度的?duì)比劑在上腔靜脈和主動(dòng)脈，肺動(dòng)脈分支對(duì)比劑充盈不佳，圖1），因此導(dǎo)致CTPA檢查的失敗[5-6]。另外患者強(qiáng)制性的屏氣可能不自主的被誘導(dǎo)出瓦氏（Valsalva）呼吸，胸腔和血管內(nèi)的壓力會(huì)突然大幅度增加從而阻止血液回流至右心房，一方面，導(dǎo)致心率降低和心臟輸出量減少；另一方面，瓦氏呼吸還會(huì)刺激迷走神經(jīng)反射。這些生理機(jī)制也在其他的研究中被驗(yàn)證[7]。而這種生理機(jī)制會(huì)導(dǎo)致CTPA檢查時(shí)對(duì)肺動(dòng)脈分支內(nèi)的對(duì)比劑充盈產(chǎn)生影響，出現(xiàn)對(duì)比劑完全或部分充盈缺損，從而影響肺栓塞的診斷。有學(xué)者提出[8] ，可以用呼氣后屏氣的辦法來(lái)進(jìn)行CTPA檢查來(lái)減少這種影響。然而，最近的報(bào)道，這種方法仍會(huì)產(chǎn)生較多的偽影（14%）[9]。

在現(xiàn)代社會(huì)中，面臨著人口老齡化的社會(huì)問(wèn)題，我們還需要考慮許多患者在進(jìn)行CTPA檢查時(shí)不能進(jìn)行屏氣的問(wèn)題，比如配合較差的小兒患者，聽(tīng)力受損的患者、危重或急診患者，以及嚴(yán)重的心肺或神經(jīng)系統(tǒng)疾病引起的并發(fā)癥或癡呆等。因此，CT檢查過(guò)程中無(wú)需強(qiáng)制任何患者屏氣、且沒(méi)有運(yùn)動(dòng)偽影干擾的理想CT檢查方案值得我們研究。在我們的高螺距雙源CTPA檢查的實(shí)驗(yàn)中，所有的患者均采用自由呼吸，而且所有患者是沒(méi)有經(jīng)過(guò)篩選的，我們的初步臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種檢查方法平均圖像采集時(shí)間（0.76±0.07）s，肺動(dòng)脈分支沒(méi)有出現(xiàn)由于呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偽影，主觀的圖像質(zhì)量分析顯示，在肺動(dòng)脈分支內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)部分或全部缺損對(duì)比劑柱，每一例患者的圖像質(zhì)量評(píng)級(jí)均為1～2級(jí)，可見(jiàn)這種方法是可以常規(guī)用于臨床的技術(shù)。而在常規(guī)組內(nèi)，采用的是吸氣后屏氣的呼吸命令，用常規(guī)螺距掃描，其中有3例患者由于圖像質(zhì)量的原因?qū)е虏荒茉\斷。常規(guī)掃描平均成像時(shí)間6.2s。部分患者不能完全遵守呼吸命令，13例(24%)出現(xiàn)呼吸偽影；另外5例（9.1%）出現(xiàn)了部分的造影劑柱的缺損。

高螺距掃描的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，高速掃描可以減少檢查中對(duì)比劑的使用，我們可以在肺動(dòng)脈內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)到峰值時(shí)進(jìn)行快速的掃描，從而得到高質(zhì)量的圖像質(zhì)量。在這方面，我們的實(shí)驗(yàn)中使用了50ml的對(duì)比劑和120kV管電壓（圖2），得到了非常好的肺動(dòng)脈的增強(qiáng)圖像，比常規(guī)組顯著減少了對(duì)比劑的用量，又明顯提高信噪比，在文獻(xiàn)[10] 中有和我們的常規(guī)組類(lèi)似的數(shù)據(jù)報(bào)道。如圖2所示，我們經(jīng)常能夠看到仍有高密度的對(duì)比劑在鎖骨下靜脈和上腔靜脈內(nèi)殘留，這證明我們似乎仍有余地進(jìn)一步降低對(duì)比劑的用量。由于對(duì)比劑對(duì)腎臟功能可以產(chǎn)生不良影響，所以高螺距掃描由于采取了合理的對(duì)比劑注射方法和相對(duì)較少的對(duì)比劑用量，對(duì)于臨床上可能會(huì)發(fā)生對(duì)比劑腎病的患者來(lái)說(shuō)，降低了發(fā)病的危險(xiǎn)性。

目前，對(duì)于CT檢查輻射劑量問(wèn)題的探討也深受廣大受檢者的關(guān)注，在本研究的高螺距組，我們觀察到平均CTDIvol和DLP為3.92mGy和1.42mGy cm，平均輻射劑量值比報(bào)道的雙能CTPA[11]低22%，比常規(guī)組的結(jié)果低31%。由此可見(jiàn)，高螺距CTPA的檢查方法，明顯降低了輻射劑量。高螺距CTPA檢查也可以用于肺栓塞患者的復(fù)查，通常肺栓塞患者需要多次的CTPA檢查來(lái)觀察臨床治療的效果，這增加了患者輻射損害的風(fēng)險(xiǎn)，高螺距CTPA掃描為他們提供了一種相對(duì)安全的復(fù)查的方法。但是，高螺距掃描也存在著一些不足。首先，本文是單中心研究，我們的主觀傾向性可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。還有臨床患者隨機(jī)抽取的樣本也可能對(duì)結(jié)果有一定的影響；其次，在高螺距的CT掃描中，雖然掃描速度很快，屏氣掃描是否更好也需要來(lái)探討，不屏氣對(duì)于圖像的干擾是否存在，達(dá)到何種程度等；第三，雙能CTPA目前在測(cè)量肺實(shí)質(zhì)的碘分布及肺血流灌注方面取得了一定的進(jìn)展，初步研究結(jié)果表明，急性PE灌注缺損大小與預(yù)后存在一定的關(guān)系[12-13]。而我們的高螺距CTPA檢查不能做碘圖。但是，雙能CTPA碘圖對(duì)于PE患者的預(yù)后的影響程度仍有待研究和臨床評(píng)價(jià)。

總之，自然呼吸下高螺距FLASH雙源CTPA檢查方法能夠有效的避免呼吸偽影及心臟運(yùn)動(dòng)的偽影。同時(shí)也減少了輻射劑量。而且此技術(shù)能夠克服瓦氏呼吸對(duì)肺動(dòng)脈對(duì)比劑充盈的負(fù)面影響。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)比劑的注射方案，可以進(jìn)一步減少對(duì)患者腎臟功能的潛在損害，也為危重或者意識(shí)喪失的患者、聽(tīng)力受損患者以及其他不能配合的患者（如小兒患者等）提供了一種可靠的檢查方法，也非常適用于肺栓塞患者的復(fù)查。

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High-pitch dual-source CT pulmonary angiography in naturally breathing patients

DENG Guohui，HU Hongjie，ZHANG Wenming，et al.
Department of Radiology,Sir Run Run Shaw Hospital,Zhejiang University School of Medicine,Hangzhou 310020,China

Objective To assess the feasibility and image quality of high-pitch dual-source CT pulmonary angiography (CTPA)in naturally breathing patients with suspected pulmonary embolism. Methods One hundred and eight patients with clinically suspected pulmonary embolism underwent CTPA examination with dual-source CT scanner.Patients were randomly divided into 2 groups:patients in high-pitch group(n=54)received high-pitch CTPA(pitch 3.0,120 kV,100 mAs,50ml contrast material)without special breathing requirement,patients in routine group(n=54)received normal mode CTPA(pitch 0.8,120 kV,100 mAs,80ml contrast material)with inspiratory breath-hold during scanning.PA enhancement,image noise,signal to noise ratio, overall image quality,incidence of total or partial interruption of the contrast column in the PAs,and heart motion-related and breathing-related artifacts of the diaphragm and pulmonary structures were compared between two groups. Results In high-pitch group，the mean central and peripheral PA attenuation was 404±104 and (453±119)HU,mean image noise was (11±2)HU,mean examination time was (0.67±0.09)s and mean dose-length product was (142±31)mGycm,which were all better than those in routine group(P＜0.05).There were no artifacts of the diaphragm or pulmonary vessels related to breathing or heart motion.There was no case of partial or total interruption of the contrast column in the PA tree.No examination was rated non-diagnostic in high-pitch group. Conclusion High-pitch dual-source CTPA in naturally breathing patients effectively produces images that are free of artifacts related to breathing and cardiac motion,hence the Valsalva-related artifacts can be eliminated with this technique.

High-pitch computed tomography Dual-source computed tomography Computed tomography pulmonary angiography Nature breathing Valsalva maneuver

2013-11-05）

（本文編輯：田云鵬）

浙江省科技廳科技計(jì)劃（2010C 33106）

310016 浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院放射科（鄧國(guó)輝系在職研究生，現(xiàn)在杭州市中醫(yī)院放射科工作）

胡紅杰，E-m ai l：hongj i ehu@zj u.edu.cn