靖 婧,苗延巍
(大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科,遼寧 大連 116011)
作為一種有效檢查手段,顱腦CT灌注成像(CT perfusion imaging, CTP)聯(lián)合CTA 一站式掃描可直觀、全面地提供腦血流動(dòng)力學(xué)和顱內(nèi)血管病變情況。顱腦CTP需對(duì)全腦或ROI所在的層面進(jìn)行連續(xù)反復(fù)掃描,X線輻射劑量較常規(guī)CT平掃明顯增加[1]。本研究探討全腦一站式CTP聯(lián)合CTA掃描優(yōu)化方案。
1.1 一般資料 回顧性分析2015年12月—2016年12月于我院接受低劑量一站式全腦CTP聯(lián)合CTA檢查的患者45例,年齡17~78歲,平均(58.4±11.7)歲。納入標(biāo)準(zhǔn):無(wú)碘對(duì)比劑過(guò)敏史,肝、腎功能正常,掃描范圍內(nèi)無(wú)金屬植入物。排除標(biāo)準(zhǔn):顱內(nèi)占位性病變累及雙側(cè)腦實(shí)質(zhì);雙側(cè)顱內(nèi)血管異常;顱腦術(shù)后改變;腦室內(nèi)積血、蛛網(wǎng)膜下腔出血,且出血原因、責(zé)任血管不明。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果和臨床經(jīng)驗(yàn),將患者根據(jù)不同CT掃描方案分為A、B及C組(表1)。A組20例,男8例,女12例,平均年齡(56.3±13.5)歲;B組12例,男5例,女7例,平均年齡(63.0±7.4)歲;C組13例,男8例,女5例,平均年齡(57.4±12.0)歲;3組性別構(gòu)成(χ2=1.633,P=0.442)、年齡(F=1.277,P=0.290)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
1.2 儀器與方法 采用GE Revolution 256排多層螺旋CT機(jī)。囑受檢者仰臥,經(jīng)雙筒高壓注射器(Ulrich)于肘靜脈注射非離子型碘對(duì)比劑(歐乃派克350 mgI/ml)100 ml,速率4~5 ml/s,后以相同速率注射生理鹽水20 ml。掃描范圍為C1椎體下緣至顱頂共16 cm,掃描線與顱底平行。采用容積掃描方式,管電壓100 kV,球管單圈旋轉(zhuǎn)時(shí)間1 s,掃描層厚5 mm,掃描野25 cm。全腦動(dòng)態(tài)掃描,延遲時(shí)間5 s,共22個(gè)期相。
除B組第10期相外,3組均采用自動(dòng)管電流調(diào)制(ATCM)技術(shù)和60%自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction-Veo, ASIR-V)技術(shù),獲取層厚為5 mm的原始圖像,并將第10期圖像重建為層厚1.25 mm,用于重建CTA圖像。
記錄容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index, CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(dose-length product, DLP),計(jì)算有效劑量(effective dose, ED):ED=k×DLP,其中k=0.002 3 mSv/(mGy·cm)[2-3]。
1.3 圖像評(píng)價(jià) 由2名從事放射診斷工作5年的醫(yī)師分別進(jìn)行雙盲法評(píng)價(jià)。
CTA:將圖像傳至GE AW 4.6工作站,參照文獻(xiàn)[4]方法,選取第10期相原始圖像測(cè)量左側(cè)(健側(cè))大腦末端動(dòng)脈CT值(SI血管)及CT值標(biāo)準(zhǔn)差(SD;噪聲),ROI(面積89~90 mm2)至少覆蓋末端動(dòng)脈橫截面75%;測(cè)量同側(cè)半卵圓中心腦實(shí)質(zhì)CT值(SI背景)。計(jì)算SNR和CNR:SNR=SI血管/SD,CNR=(SI血管-SI背景)/SD。各參數(shù)均測(cè)量3次,取均值。
對(duì)第10期相重建所得顱內(nèi)動(dòng)脈的MIP、VR圖像質(zhì)量采用4分制評(píng)分。1分:顱內(nèi)動(dòng)脈顯示不清,無(wú)法診斷;2分:動(dòng)脈輪廓顯影模糊,與背景圖像分界不清,低于診斷標(biāo)準(zhǔn);3分:動(dòng)脈輪廓顯影清晰,診斷可靠度較高;4分:動(dòng)脈輪廓顯影銳利,細(xì)節(jié)顯示清晰。1~2分為圖像不能滿足診斷需要,3~4分為圖像質(zhì)量較好,可滿足診斷需求[4]。
CTP:參照文獻(xiàn)[5]方法,在基底核區(qū)顯示最清晰層面上,于左側(cè)(健側(cè))大腦及小腦半球手動(dòng)選取7個(gè)ROI,包括額葉白質(zhì)(ROI 1)、尾狀核頭(ROI 2)、豆?fàn)詈?ROI 3)、背側(cè)丘腦(ROI 4)、枕葉白質(zhì)(ROI 5)、同側(cè)半卵圓中心(ROI 6)、小腦半球白質(zhì)區(qū)(ROI 7);盡量避開(kāi)血管、偽影, ROI面積38.7~174.0 mm2。
將第1~22期原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入CT Perfusion 4D軟件,手動(dòng)選取左側(cè)(健側(cè))頸內(nèi)動(dòng)脈作為輸入動(dòng)脈、上矢狀竇作為輸出靜脈,獲得腦血流量(cerebral blood flow, CBF)、腦血容量(cerebral blood volume, CBV)、表面通透性(permeability surface, PS)、平均通過(guò)時(shí)間(mean transit time, MTT)及達(dá)峰時(shí)間(transit time to the peak, TTP)偽彩圖,記錄所有ROI的CT平均值(Av)及CT值標(biāo)準(zhǔn)差(SD;噪聲)。計(jì)算SNR:SNR=Av/SD。各參數(shù)均測(cè)量3次,取均值。對(duì)灌注偽彩圖進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)(表2),將3項(xiàng)評(píng)分相加作為最終的主觀評(píng)分,共0~6分。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。計(jì)量資料以±s表示,采用Homogeneity法進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn),若方差齊,組間比較用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD法;采用H檢驗(yàn)比較方差不齊的計(jì)量資料及主觀評(píng)分,兩兩比較采用U檢驗(yàn),以P<0.017為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)2名醫(yī)師主觀評(píng)分的一致性,Kappa值≥0.75為一致性高。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
表1 3組掃描方案
表2 CTP各參數(shù)偽彩圖質(zhì)量主觀評(píng)分
表3 3組輻射劑量間比較(±s)
表3 3組輻射劑量間比較(±s)
組別CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)A組104.11±14.481665.79±231.733.83±0.53B組94.04±5.791504.60±92.653.46±0.21C組91.54±6.961464.57±111.423.37±0.26χ2值12.80512.79612.796P值0.0020.0020.002
表4 3組CTA圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀參數(shù)比較(±s)
表4 3組CTA圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)客觀參數(shù)比較(±s)
組別噪聲(HU)SNRCNRA組11.06±4.3415.95±8.4212.56±6.62B組9.69±3.2115.24±5.8111.89±4.85C組12.67±4.7613.09±6.6710.36±5.45F值1.5770.6160.561P值0.2180.5450.575
圖1 3組顱內(nèi)動(dòng)脈CTA VR圖像 A.患者男,63歲,采用A組掃描方案所得血管VR圖像,可清晰顯示W(wǎng)illis環(huán),動(dòng)脈邊緣銳利,圖像細(xì)膩清晰,大腦中動(dòng)脈末端分支顯示清晰,但鄰近伴行靜脈顯影; B.患者女,64歲,采用B組掃描方案所得血管VR圖像,可清晰顯示腦Willis環(huán),顱內(nèi)動(dòng)脈未見(jiàn)明顯狹窄,椎基底動(dòng)脈顯影清晰,邊緣銳利,大腦中動(dòng)脈主要分支顯示清晰; C.患者女,59歲,采用C組掃描方案所得血管VR圖像,腦Willis環(huán)顯示清晰,顱內(nèi)動(dòng)脈走行自然,顯影充分,動(dòng)脈邊緣光滑銳利,細(xì)節(jié)顯示清晰
2.1 輻射劑量 3組ED差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),其中A組ED明顯高于B、C組(P=0.043、0.001),而A、B組間和B、C組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.043、0.115),C組輻射劑量較A組約減低12%;見(jiàn)表3。
2.2 CTA圖像質(zhì)量 3組間CTA圖像的噪聲、SNR、CNR差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05,表4)。2名觀察者對(duì)A、B、C組圖像的主觀評(píng)分具有較高一致性(Kappa=0.875、0.750、0.806),分歧圖像的最終主觀評(píng)分由商議確定。A組6例主觀評(píng)分為3分,14例為4分;B組3例為3分,9例為4分;C組3例為3分,10例為4分;3組間主觀評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.900)。3組CTA圖像均可清晰顯示顱內(nèi)動(dòng)脈(圖1)。
2.3 CTP圖像質(zhì)量 3組間各ROI的CTP圖像噪聲、SNR、同一灌注參數(shù)值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。3組各灌注偽彩圖均表現(xiàn)為腦灰白質(zhì)分界清晰,圖像均勻、較細(xì)膩,圖像偽影輕,圖像質(zhì)量較好(圖2~4),主觀評(píng)分差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。
本研究中A、B、C組掃描方案ED分別為(3.83±0.53)mSv、(3.46±0.21)mSv和 (3.37±0.26)mSv,均符合美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局2009年10月提出的顱腦CTP檢查安全性報(bào)告要求[1]。本研究采用基于GE Revolution 256排多層螺旋CT的全腦CTP聯(lián)合CTA一站式成像,3組掃描均可獲取更全面的原始數(shù)據(jù)信息,與采用動(dòng)態(tài)容積掃描及時(shí)間疊加技術(shù)相比,輻射劑量更小、掃描時(shí)間更短[6],與Bricout等[7]經(jīng)濾波反投影后處理的改良低劑量CTP聯(lián)合CTA掃描方案相比,各組輻射劑量均有所減低[1]。
圖2 患者女,57歲,采用A組掃描方案 A.CBF偽彩圖示腦實(shí)質(zhì)血流量略低,腦灰白質(zhì)分界尚清晰,圖像均勻,無(wú)明顯偽影; B.CBV偽彩圖示腦皮層血容量明顯高于白質(zhì)區(qū),圖像細(xì)膩 圖3 患者男,68歲,采用B組掃描方案 A.CBF偽彩圖示左側(cè)大腦半球腦血流量略高于右側(cè),雙側(cè)灰質(zhì)核團(tuán)顯示清晰,且其血流量明顯高于腦白質(zhì)區(qū),圖像細(xì)節(jié)顯示清晰; B.CBV偽彩圖示右側(cè)額葉血容量略低于左側(cè),圖像略呈細(xì)顆粒感 圖4 患者男,66歲,采用C組掃描方案 A.CBF偽彩圖示雙側(cè)大腦半球未見(jiàn)明顯低灌注區(qū),圖像均勻性好,灰白質(zhì)分界清; B.CBV偽彩圖示雙側(cè)大腦半球未見(jiàn)明顯低灌注區(qū),圖像均勻性較好,無(wú)明顯偽影
ATCM技術(shù)是根據(jù)不同患者對(duì)X線的衰減特質(zhì)進(jìn)行管電流調(diào)節(jié),即在掃描過(guò)程中管電流隨掃描體厚度、密度而改變,使到達(dá)探測(cè)器的信號(hào)強(qiáng)度保持不變,其目的是在盡可能低的輻射劑量條件下獲得滿足診斷需要的CT圖像[8];輻射劑量并不完全取決于掃描時(shí)的平均管電流,而等于ATCM調(diào)控后所有組織器官ED的加權(quán)[9]。本研究結(jié)果顯示,采用ATCM技術(shù)一站式全腦CTA聯(lián)合CTP檢查,在適當(dāng)增大圖像噪聲指數(shù)、即適當(dāng)減低調(diào)制強(qiáng)度時(shí),CTA及CTP圖像質(zhì)量無(wú)明顯變化,而輻射劑量明顯下降。
迭代重建(iterative reconstruction, IR)算法可有效改善圖像質(zhì)量、減低輻射劑量。第一代迭代重建算法包括自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR),相比于濾波反投影算法,所需用于圖像重建的投影數(shù)據(jù)更少;雖可增加動(dòng)態(tài)增強(qiáng)圖像的SNR,但對(duì)改善CTP圖像質(zhì)量作用有限[6]。相比于IR,ASIR更關(guān)注模型的噪聲特性和受檢者個(gè)體體型特征,對(duì)于較大體質(zhì)量者及薄層圖像重建成像效果更佳,可提高圖像的低對(duì)比分辨率,降噪和抑制偽影效果明顯。根據(jù)臨床需求及輻射劑量要求,可對(duì)ASIR在10%~100%間以10%間隔進(jìn)行調(diào)整,且隨百分比增加,圖像噪聲降低幅度增大,輻射劑量減低更明顯,但重建圖像過(guò)于細(xì)膩光滑,可導(dǎo)致圖像失真[10]。相比于ASIR,基于模型的迭代重建算法(model based iterative reconstruction, MBIR)可明顯提高圖像SNR和CNR,但所需重建時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)算量巨大[11]。ASIR-V運(yùn)用ASIR和MBIR的迭代重建過(guò)程,被譽(yù)為“基于MBIR的增廣ASIR”或“改良MBIR”。在保持掃描管電壓、電流不變情況下,隨著ASIR-V的百分比增加,圖像噪聲逐漸減低,圖像CNR逐漸增加[12]。本研究采用ASIR-V算法與ATCM技術(shù)聯(lián)合進(jìn)行一站式CTA聯(lián)合CTP掃描,兩者共同參與調(diào)節(jié)管電流,但為保持研究變量單一,3組掃描方案中ASIR-V百分比相同。目前關(guān)于ASIR-V參與掃描管電流調(diào)節(jié)的研究較少,其對(duì)輻射劑量的影響程度尚不明確。
在保證CTA、CTP圖像質(zhì)量不受影響的條件下,本研究采用適宜噪聲指數(shù)的C組ED較B組有所減低,但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與Papadakis等[8]的研究結(jié)果一致,即相比于固定管電流CT掃描,采用ATCM技術(shù)可減低輻射劑量,但其程度取決于掃描協(xié)議條件。但本研究樣本量較小,或因B組所設(shè)定的固定掃描管電流與C組的管電流范圍相近,兩組ED無(wú)明顯差異,還需進(jìn)一步探討。
在保持圖像質(zhì)量滿足診斷需求的條件下,采用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)掃描一站式全腦CTP聯(lián)合CTA可通過(guò)適當(dāng)增加噪聲指數(shù)減低輻射劑量。推薦采用ATCM技術(shù)噪聲指數(shù)為2.5的CTA和CTP聯(lián)合檢查。
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中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)2018年3期