Optimization of Monochromatic Imaging in Reducing Iodinated Contrast Dose in CT Pulmonary Angiography

林婷婷　LIN Tingting董江寧　DONG Jiangning韋樹華　WEI Shuhua張　萍　ZHANG Ping

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能譜CT肺動脈造影團注測試法單能量圖像在降低碘攝入中的應用

Optimization of Monochromatic Imaging in Reducing Iodinated Contrast Dose in CT Pulmonary Angiography

林婷婷LIN Tingting
董江寧DONG Jiangning
韋樹華WEI Shuhua
張萍ZHANG Ping

【摘要】目的 比較能譜CT肺動脈造影（CTPA）團注測試法單能量圖像與透視觸發(fā)法常規(guī)的圖像質量，以降低機體總碘攝入并優(yōu)化圖像質量。資料與方法68例接受CTPA檢查的患者隨機分為研究組和常規(guī)組，每組34例。研究組行GSI能譜掃描，使用造影劑歐乃派克（300 mgI/ml）30 ml，使用隨機軟件計算最佳keV的單能量圖像。常規(guī)組行透視觸發(fā)掃描，使用造影劑碘普羅胺（370 mgI/ml）80 ml，所得圖像為混合能量圖像。比較兩組患者主肺動脈、左肺動脈干、右肺動脈干、左肺下動脈及右肺下動脈CT值，比較兩組圖像的對比噪聲比與圖像質量主觀評分。結果研究組總碘攝入量（9000 mg）顯著低于常規(guī)組（29 600 mg）。研究組主肺動脈、左肺動脈、右肺動脈、左下肺動脈、右下肺動脈的對比噪聲比均高于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計學意義（t=2.07~2.71，P<0.05）。2名醫(yī)師評價圖片的結果一致性較好（Kappa=0.8，P<0.05）。研究組圖像主觀評分高于常規(guī)組，但差異無統(tǒng)計學意義（Z=－0.944，P>0.05）。結論團注測試法與能譜CT單能量圖像結合可顯著降低機體碘攝入并優(yōu)化圖像質量。

【關鍵詞】肺栓塞；體層攝影術，螺旋計算機；血管造影術；團注測試法；造影劑；劑量；碘質量控制

論著Original Research

作者單位

安徽省腫瘤醫(yī)院醫(yī)學影像科安徽合肥230031

Department of Medical Imaging, Anhui

Provincial Cancer Hospital, Hefei230031, China

Address Correspondence to: DONG Jiangning

E-mail: dongjn@163.com

R445.3；R816.4

修回日期：2015-11-15

中國醫(yī)學影像學雜志

2016年 第24卷1期：4-7

肺栓塞是臨床常見的血管疾病，具有高發(fā)病率、高死亡率、高誤診率。多層螺旋CT肺動脈造影（CT pulmonary angiography，CTPA）因對肺栓塞具有較高的敏感度及特異度[1]，成為臨床一線診斷手段。傳統(tǒng)的CTPA多采用透視觸發(fā)掃描技術，造影劑用量為70~90 ml，甚至更多[2]，誘發(fā)對比劑腎病及遠期不良反應的風險較大。團注測試法是CTPA掃描的首選方法，其延遲時間靈活、準確，且采用20 ml造影劑即可保證肺動脈的充盈[3]。本研究采用小劑量團注測試法結合能譜CT的單能量圖像，嘗試同時降低造影劑劑量和濃度，減少機體總碘攝入量，試圖準確地于肺動脈強化峰值采集數據，優(yōu)化圖像質量，提高肺栓塞檢出率。

1　資料與方法

1.1研究對象回顧性納入2011年10月—2012年7月在安徽省腫瘤醫(yī)院行CTPA檢查的68例患者，其中男39例，年齡35~83歲，平均（61.85±11.08）歲；女29例，年齡16~76歲，平均（53.62±14.90）歲。納入標準：臨床疑似肺栓塞，年齡16~85周歲，無嚴重肝腎功能及心肺功能不全，經CTPA檢查無肺栓塞病例；排除標準：經CTPA檢查證實有肺栓塞病例。將所有患者分為研究組（行GSI能譜CTPA檢查）及常規(guī)組（行常規(guī)CTPA檢查），每組34例。研究組男17例，年齡35~83歲，平均（64.18±12.62）歲；女17例，年齡36~76歲，平均（55.18±12.56）歲。常規(guī)組男22例，年齡38~73歲，平均（60.46±9.64）歲；女12例，年齡16~76歲，平均（51.42±18.08）歲。

1.2儀器與方法采用GE Discovery CT750 HD機，掃描范圍包括整個肺野。研究組采用GSI、團注測試法掃描，管電壓80 kV/140 kV，管電流630 mA；對比劑采用歐乃派克（300 mgI/ml）30 ml，感興趣區(qū)（ROI）置于肺動脈主干，首先注射10 ml對比劑，然后注射20 ml生理鹽水沖管，肺動脈強化峰值時間7~13 s，平均9 s，延遲3 s進行掃描，掃描過程中注射對比劑20 ml，然后注射40 ml生理鹽水沖管。常規(guī)組行常規(guī)CTPA透視觸發(fā)技術掃描，管電壓120 kV，管電流160 mA；對比劑采用碘普羅胺（370 mgI/ml）80 ml，ROI置于肺動脈主干，設定閾值為100 HU，達到時間為2~5 s，平均3.6 s，延遲6 s開始掃描；機架旋轉時間0.5 s/r，探測器寬度0.625 mm×64，螺距1.375∶1，掃描視野50.0 cm，層厚/層距5 mm，重建層厚/層距1.25/0.625 mm；以4.5 ml/s經右側肘靜脈注射對比劑，避開因左肘靜脈匯入上腔靜脈可能產生的橫行高密度偽影影響雙肺上葉動脈的觀察。

1.3圖像后處理兩組原始數據均重建為1.25 mm層厚傳入ADW 4.5工作站進行分析。研究組利用隨機軟件選取最佳keV單能量圖像；使用OPTIMAL CNR曲線計算keV值，放置第1個ROI于血管，第2個ROI于同層面均勻密實的背闊肌，系統(tǒng)自動生成keV值。常規(guī)組數據以標準算法重建。

1.4圖像分析

1.4.1客觀評價分別于主肺動脈、左肺動脈干、 右肺動脈干、左下肺動脈及右下肺動脈選取ROI測量CT值，首先測量血管直徑，ROI大小為管腔直徑的2/3，每根血管于不同層面測量3次CT值，取平均值（CT1）；其次分別于雙側背闊肌放置3個ROI測其CT值，取平均值（CT2），選取均勻一致、無脂肪間隙及硬化偽影的肌肉，ROI大小約為肌肉寬度的2/3，并取同層面皮下脂肪SD值作為圖像背景噪聲，ROI大小約為2 mm。根據公式（1）計算兩組圖像對比噪聲比（CNR）。

1.4.2主觀評價由2名副主任以上職稱醫(yī)師采用雙盲法對兩組圖像質量進行評分，意見不一致時協(xié)商統(tǒng)一。5分法[4]標準：①1分：主肺動脈、肺動脈干及葉動脈（1、2級分支）充盈強化良好，顯示清晰，管壁光滑、銳利；②2分：肺段動脈（3級分支）充盈強化良好，顯示清晰，管壁光滑、銳利；③3分：亞段肺動脈（4級分支）充盈強化良好，顯示清晰，管壁光滑、銳利；④4分：5級分支充盈強化良好，顯示清晰，管壁光滑、銳利；⑤5分：6級及以上分支充盈強化良好，顯示清晰，管壁光滑、銳利。1分及2分圖像不能滿足診斷要求。

1.5統(tǒng)計學方法采用SPSS 18.0軟件，組間CNR比較采用獨立樣本t檢驗，主觀評分采用非參數秩和檢驗，2名醫(yī)師分析圖像的一致性采用Kappa檢驗，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2　結果

2.1兩組碘攝入量比較研究組碘攝入量為9000 mg，常規(guī)組為29 600 mg，研究組碘攝入量約為常規(guī)組的1/3。

2.2兩組CNR比較研究組主肺動脈、左肺動脈、右肺動脈、左下肺動脈、右下肺動脈的CNR均高于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。見表1。

表1　研究組與常規(guī)組各肺動脈CNR比較

2.3兩組主觀評分比較2名醫(yī)師評價圖片的結果一致性較好（Kappa=0.8，P<0.05），研究組主觀評分平均分高于常規(guī)組，但差異無統(tǒng)計學意義（Z=－0.944，P>0.05）。見表2及圖1~4。

表2　研究組與常規(guī)組圖像主觀評分比較

圖1　男，50歲。圖像評分5分，7級分支顯示良好（A）；上腔靜脈偽影明顯減少（B）

圖2　女，48歲，行GSI能譜CTPA檢查。圖像評分4分，5級分支顯示良好，管壁光滑銳利

圖3　男，48歲，行常規(guī)CTPA檢查。圖像評分5分，末端分支顯示尚好，上腔靜脈偽影較明顯

圖4　女，39歲，行常規(guī)CTPA檢查。圖像評分4分，血管壁光滑

3　討論

CTPA是一種無創(chuàng)的非侵入性血管成像技術，可不同方位重建，同時觀察肺實質的變化，是診斷急性肺栓塞的重要方法[5]。臨床常用掃描及對比劑應用方案多缺乏科研基礎，更多依賴于操作經驗[6]。本研究重點探討對比劑應用及圖像質量的優(yōu)化。

3.1肺栓塞的現狀與診斷要求肺栓塞的臨床表現缺乏特異性[7]，確診并明確肺栓塞的范圍、分布，為臨床治療提供進一步的指導還需要依靠影像學方法。CTPA掃描時間短、對解剖細節(jié)顯示良好、有利于檢出并發(fā)癥、對肺栓塞檢出率高[8]。Ruiz等[9]報道CTPA檢出肺栓塞段以上血管栓子的敏感度為98%，張燕等[10]的研究表明CTPA亞段顯示率可達90%以上，且對5、6級肺動脈有較好的顯示。

為了提高肺栓塞診斷的敏感度，優(yōu)質的CTPA影像應盡量減少肺靜脈及主動脈的干擾，使肺動脈明顯強化而肺靜脈不明顯強化，主動脈無強化[11]。這就要求掃描時間必須限于肺動脈的增強峰值時間內。既往研究[6,12-13]報道CTPA掃描延遲時間個體差異很大，影像因素眾多，且均認為CTPA掃描延遲時間應個體化。本研究中研究組采用團注測試法，取得個體血管內的時間-密度曲線，因監(jiān)測點位于肺動脈干，為保證末端分支的良好充盈和強化，本組病例根據峰值強化時間增加3 s，由此計算出掃描時間，實現了延遲時間個體化，使亞段分支良好顯示，減少了肺靜脈的干擾；采用了GSI能譜掃描，利用最佳keV的單能量圖像優(yōu)化圖像質量，如果掃描時間略晚，可以通過低能量水平的圖像增強組織間的對比度使肺動脈成像的最佳掃描時間窗相對增寬，優(yōu)化圖像質量。

3.2本研究的可行性及臨床意義對比劑主要通過碘成分維持肺動脈內的碘濃度達到強化效果，本身具有腎毒性，因此常規(guī)的高劑量對比劑CTPA對腎功能損害病例有局限性。對比劑用量越大，發(fā)生對比劑腎病及遠期不良事件的幾率越大[14]。對比劑腎病目前已成為醫(yī)院獲得性腎衰竭的第三大主因，如何降低對比劑的攝入并能得到優(yōu)質的圖像，是目前國內外學者極力研究的課題。Yuan等[14]在能譜CTPA掃描中將對比劑劑量減半，以生理鹽水替代，采用最佳keV值為50的單能量圖像可更好地提高血管強化，而圖像噪聲無明顯增加，結果證明能譜最佳keV單能量圖像可降低對比劑劑量，由于碘含量降低造成的血管內強化不足可在更低能量的單能量圖像中補償。其最佳keV值理論基礎源于初始經驗及供應商的推薦，50的數值更接近于碘的K緣（33.2 keV）。研究組患者最佳keV值為50~58，平均為53，與文獻結果接近，且經過個體化計算，較為客觀。研究組對比劑的總劑量及濃度顯著降低，患者總碘攝入量為9000 mg，常規(guī)組患者總碘攝入為29 600 mg，總碘攝入約為常規(guī)組的1/3，降低了碘所致不良反應風險。

3.3本研究的局限性雖然CTPA診斷肺栓塞具有較高的敏感度及特異度，但也可能存在假陰性，對結果可能產生影響；對比劑用量固定，未根據患者體重指數進行個體化注射；由于設備的限制，研究組患者能譜掃描條件固定，mA量高，輻射劑量較高，以上不足需今后進行大樣本研究及臨床驗證。

總之，小劑量團注測試法結合能譜CTPA的最佳keV單能量圖像可顯著降低機體總碘攝入，減少患者肝腎功能損害及遠期不良反應的發(fā)生；降低掃描風險，相對擴大肺動脈造影的最佳掃描時間窗；同時優(yōu)化圖像質量。

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（本文編輯馮婕）

Chinese Journal of Medical Imaging

2016Volume 24(1): 4-7

【Abstract】Purpose To explore the feasibility of optimizing monochromatic images in reducing iodinated contrast dose in CT pulmonary angiography (CTPA).Materials and Methods Sixty-eight patients undergoing CTPA were randomly divided into two groups, with half in research group and half in conventional group to evaluate image quality. Research group underwent spectral CT imaging with the injection of 30 ml Omnipaque (300 mgI/ml) and optimal monochromatic images were postprocessed using the software of GSI viewer. Conventional group underwent conventional CTPA with the injection of 80 ml Ultravist (370 mgI/ml). The CT values were measured respectively in the main pulmonary artery, left pulmonary trunk, right pulmonary trunk, left lobe artery and right lobe artery. The contrast noise ratio (CNR) in two groups were calculated, and image quality were subjectively assessed.Results The total iodine intake in research group (9000 mg) was significantly lower than that of conventional group (29 600 mg). CNR in the main pulmonary artery, left pulmonary trunk, right pulmonary trunk, left lobe artery and right lobe artery in research group was significantly higher than that of conventional group (t=2.07-2.71, P<0.05). Subjective image quality scores in research group were also higher than that of conventional group but had no statistical difference (Z=－0.944, P>0.05), while there was a good agreement between the two readers (Kappa=0.8, P<0.05). Conclusion It is possible to reduce iodinated contrast dose using spectral CT imaging and improve the image quality of CTPA.

【Key words】Pulmonary embolism; Tomography, spiral computed; Angiography; Bolus; Contrast media; Dose; Iodine quality control

收稿日期：2015-08-07

中圖分類號

通訊作者董江寧

Doi：10.3969/j.issn.1005-5185.2016.01.002