李洋, 潘初, 萬維佳, 夏黎明, 黃文華

頭頸CTA(CT angiography，CTA)是一種簡單快速、非創(chuàng)傷性的頭頸部動(dòng)脈血管成像方法，在顱內(nèi)動(dòng)脈瘤、血管畸形、腫瘤供血、動(dòng)脈狹窄等疾病診斷方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。作為一項(xiàng)掃描范圍從主動(dòng)脈弓到顱頂?shù)脑鰪?qiáng)CT檢查，頭頸CTA也面臨對(duì)比劑使用量大、輻射劑量高等問題[1]。大劑量對(duì)比劑會(huì)增大對(duì)比劑腎病等不良反應(yīng)發(fā)生率[2]，過高的輻射劑量也會(huì)增加輻射損傷發(fā)生的概率[3]。因此在滿足臨床診斷需要的前提下，應(yīng)該盡量降低對(duì)比劑使用量和患者所受輻射劑量。在行頭頸CTA時(shí)，對(duì)比劑劑量與患者的體重、身高、年齡、性別、疾病類型等均有關(guān)系，其中體重和身高是主要影響因素[4]。臨床上多根據(jù)患者體重進(jìn)行對(duì)比劑總量計(jì)算，文獻(xiàn)亦提出使用血容量法或體表面積法計(jì)算對(duì)比劑用量[5]，不過計(jì)算過程較復(fù)雜，影響了臨床推廣應(yīng)用。本研究結(jié)合現(xiàn)有理論研究和臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在基于體重的對(duì)比劑計(jì)算方法基礎(chǔ)上，將患者身高因素納入其中，提出了基于患者體重和身高的新的對(duì)比劑計(jì)算方法，稱為復(fù)合體重因子法，結(jié)合低管電壓技術(shù)，旨在保證圖像質(zhì)量的前提下降低對(duì)比劑使用量和輻射劑量。

材料與方法

1.病例資料

隨機(jī)搜集2017年3～11月在Toshiba Aquilion ONE 320容積CT上行頭頸CTA檢查的40例病患作為實(shí)驗(yàn)組。主訴病史為動(dòng)脈瘤、血管狹窄、動(dòng)脈硬化、蛛網(wǎng)膜下腔出血等，采用同濟(jì)指數(shù)復(fù)合體重因子法計(jì)算對(duì)比劑總量和對(duì)比劑流率。40例患者中男17例，女23例，年齡17～76歲，均值(53.65±13.62)歲。實(shí)驗(yàn)組身高1.51～1.74 m，均值為(1.62±0.07)m；體重45～74 kg，均值(58.63±6.78)kg。另外隨機(jī)選取2016年2～11月在Toshiba Aquilion ONE 320容積CT上行頭頸CTA患者26例作為對(duì)照組。對(duì)照組26例患者中男17例，女9例，年齡29～74歲，均值(55.46±10.28)歲。對(duì)照組身高1.45～1.78 m，均值(1.65±0.08)m；體重49～82 kg，均值(60.78±6.8)kg。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，兩組患者的性別、年齡、身高、體重均無顯著差別(P>0.05)。所有患者無嚴(yán)重腎功能不全、碘過敏史且非孕婦，在檢查前均簽署知情同意書，并經(jīng)醫(yī)院倫理委員審查批準(zhǔn)。

2.掃描方法

采用Toshiba Aquilion ONE 320CT機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組分別行頭頸CTA檢查。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均采用減影法，先行平掃(蒙片)，然后注射對(duì)比劑和生理鹽水后再行增強(qiáng)掃描，掃描范圍均為主動(dòng)脈弓至顱頂。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的CT掃描參數(shù)如下：實(shí)驗(yàn)組管電壓100 kVp，對(duì)照組管電壓120 kVp，其他參數(shù)均相同，其中管電流采用自動(dòng)毫安技術(shù)(sd：22)，層厚0.5 mm，螺距0.806∶1，球管轉(zhuǎn)速0.5 s/r，掃描矩陣512×512，重建算法：FC43，AIDR3D Standard。

研究中結(jié)合常規(guī)基于體重對(duì)比劑計(jì)算方法和臨床實(shí)踐，提出了一種新的考慮患者身高的體重計(jì)算方法,稱為同濟(jì)指數(shù)法(Tongji Index,TWI)，計(jì)算方式如下：

(1)

其中w為患者體重，單位Kg；h為患者身高，單位cm。

實(shí)驗(yàn)組根據(jù)公式(1)確定患者對(duì)比劑使用量。公式(2)為：

V=k·TWI

(2)

其中，V為對(duì)比劑使用量，單位：mL；k為系數(shù)，根據(jù)CT碘對(duì)比劑的不同而不同，同時(shí)跟患者的身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)有關(guān)。對(duì)于優(yōu)維顯(370 mg/mL)，k值為0.8～0.9，對(duì)于正常體重(BMI18.5～23.9)患者，k取中間值0.85；對(duì)于偏瘦(BMI<18.5)患者，k取極大值0.9；對(duì)于偏胖(BMI>23.9)患者，k值取極小值0.8。采用定時(shí)法確定對(duì)比劑流率：對(duì)于血管良好、循環(huán)正常的患者，靜脈團(tuán)注時(shí)間為10 s；對(duì)于血管脆性較大(比如化療患者)，注射流率相應(yīng)減少，靜脈團(tuán)注時(shí)間可在此基礎(chǔ)上延遲1～2 s。使用Medrad STELLANT 雙筒雙流高壓注射器經(jīng)肘前靜脈團(tuán)注對(duì)比劑。對(duì)比劑流率根據(jù)前述方法確定。之后以對(duì)比劑注射流率的90%的注射流率靜脈團(tuán)注生理鹽水30 mL。采用智能追蹤技術(shù)監(jiān)測(cè)興趣區(qū)(region of interest，ROI)內(nèi)的CT值，CT值閾值設(shè)置為160 HU，興趣區(qū)位于主動(dòng)脈弓的下降段。對(duì)照組使用Medrad STELLANT雙筒雙流高壓注射器經(jīng)肘前靜脈團(tuán)注對(duì)比劑，每例患者基于體重計(jì)算對(duì)比劑總量，以5～6.5 mL/s流率注射優(yōu)維顯(370 mg/mL)，之后再以與對(duì)比劑注射流率相同的注射流率注射30 mL/l生理鹽水。同樣采用智能追蹤技術(shù)檢測(cè)ROI內(nèi)的CT值，ROI至于降主動(dòng)脈中心主動(dòng)脈弓的下降段，CT值的閾值設(shè)置160 HU。

3.數(shù)據(jù)獲取

檢查前根據(jù)病房采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)患者性別、年齡、身高、體重。按照同濟(jì)指數(shù)和定時(shí)法計(jì)算實(shí)驗(yàn)組患者對(duì)比劑總量與注射流率。檢查后記錄患者的劑量長度乘積(dose length product，DLP)。

圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)在GE公司的Vitrea3工作站上進(jìn)行。采用客觀評(píng)價(jià)結(jié)合主觀分析的方法?？陀^評(píng)價(jià)時(shí)測(cè)量主動(dòng)脈弓、右頸總動(dòng)脈、右頸內(nèi)動(dòng)脈、右椎動(dòng)脈、基底動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、大腦前動(dòng)脈及與右頸總動(dòng)脈、右頸內(nèi)動(dòng)脈、右椎動(dòng)脈同層面的頸內(nèi)靜脈、上矢狀竇、直竇、乙狀竇的CT值及其SD值，并測(cè)量胸鎖乳突肌及腦實(shí)質(zhì)的CT值及其SD值。將頸總動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈、椎動(dòng)脈與同層面的頸靜脈CT值之差作為考慮了靜脈污染后的頸部動(dòng)脈強(qiáng)化差值，同理將基底動(dòng)脈與乙狀竇、大腦中動(dòng)脈與直竇和大腦前動(dòng)脈與上矢狀竇的CT值之差作為考慮了靜脈污染后的頭部動(dòng)脈強(qiáng)化差值。同時(shí)計(jì)算出上述動(dòng)脈的信噪比(signal noise ration，SNR)和對(duì)比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)。

主觀評(píng)價(jià)采用雙盲法。由兩位主治以上職稱的醫(yī)師在Vitrea3工作站上對(duì)圖像進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。采用5分制對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)分，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1[6]。其中5分為圖像質(zhì)量優(yōu)秀，4分為良好，3分為圖像質(zhì)量可以接受，2分為圖像質(zhì)量較差，1分為圖像質(zhì)量不可接受。兩位醫(yī)師在只知患者的臨床信息而不知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前提下獨(dú)立打分，對(duì)不一致者協(xié)商達(dá)成共識(shí)后再給出評(píng)價(jià)。

表1 頭頸CTA血管主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 23.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)對(duì)患者的性別、年齡、身高、體重和前述血管CT值、血管強(qiáng)化差值、SNR、CNR以及DLP等進(jìn)行對(duì)比分析。圖像主觀評(píng)分的對(duì)比分析采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析置信區(qū)間為95%，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.對(duì)比劑劑量

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的對(duì)比劑總量分別為(55.4±5.9)mL/例、(62.8±7.9)mL/例，兩組的對(duì)比劑總量有實(shí)質(zhì)差異(t=4.348，P<0.05)。實(shí)驗(yàn)組的對(duì)比劑用量顯著低于對(duì)照組。

2.輻射劑量

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的輻射劑量(DLP)均值分別為(489.1±55.0)mGy·cm、(555.6±78.7)mGy·cm。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的輻射劑量有實(shí)質(zhì)差異(t=4.045，P<0.05)。實(shí)驗(yàn)組的輻射劑量顯著低于對(duì)照組。

3.圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)

將前述血管CT值、血管強(qiáng)化差值的統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果列于表2，SNR、CNR的統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果列于表3、4。由表2及測(cè)量數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的目標(biāo)動(dòng)脈血管CT值都在200HU以上，動(dòng)脈血管和同層靜脈血管差值明顯，幾乎都能滿足血管減影需要。實(shí)驗(yàn)組的主動(dòng)脈弓、右頸總動(dòng)脈、右頸內(nèi)動(dòng)脈、右椎動(dòng)脈、基底動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、大腦前動(dòng)脈的CT值與對(duì)照組有顯著差異(P<0.05)，而且均高于對(duì)照組。

表2 動(dòng)脈血管CT值、頭頸部血管強(qiáng)化差值的對(duì)比

表3 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組圖像的SNR

實(shí)驗(yàn)組中右頸總動(dòng)脈、右頸內(nèi)動(dòng)脈、右椎動(dòng)脈、基底動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、大腦前動(dòng)脈的動(dòng)脈強(qiáng)化差值與實(shí)驗(yàn)組有顯著差異(P<0.05)，且均高于對(duì)照組，更有利于動(dòng)脈血管減影。

表4 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組圖像的CNR

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的圖像信噪比(SNR)和對(duì)比噪聲比(CNR)幾乎無顯著差異(P>0.05)，只有直竇和上矢狀竇處存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的不同(P<0.05)?？梢妼?shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在圖像的噪聲與對(duì)比度表現(xiàn)上基本一致。

4.圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)

主觀評(píng)分實(shí)驗(yàn)組40例病例中圖像質(zhì)量達(dá)到5分36例，4分2例，沒有3分及以下的病例；對(duì)照組26例病例中圖像質(zhì)量達(dá)到5分17例，4分8例，3分1例，沒有2分及以下病例。因此實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組均能滿足診斷要求。

Mann-WhitneyU檢驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組圖像有顯著差異(P<0.05)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組圖像質(zhì)量明顯好于對(duì)照組(圖1)。

圖1 a)實(shí)驗(yàn)組患者。女，51歲，身高160cm，體重58kg，對(duì)比劑總量50mL，DLP 451.4mGy·cm，圖像示頭頸部血管邊緣銳利光整，血管分支及遠(yuǎn)端顯示較好，主觀評(píng)價(jià)5分；b)對(duì)照組患者。女，55歲，身高162cm，體重60kg，對(duì)比劑總量60mL，DLP 513.1 mGy·cm，圖像示頭頸部血管、分支和血管遠(yuǎn)端顯示較好，有靜脈顯影，主觀評(píng)價(jià)4分。

表5 主觀評(píng)分結(jié)果

注:U值=0.030

討 論

1.對(duì)比劑劑量

頭頸CTA掃描范圍大，對(duì)比劑劑量多，對(duì)比劑注射流率快。較高的對(duì)比劑劑量與注射流率使得對(duì)比劑不良反應(yīng)發(fā)生率大大增加[7-9]。在滿足診斷要求的前提下減少對(duì)比劑劑量是減少包括對(duì)比劑腎病在內(nèi)的不良反應(yīng)發(fā)生率的重要舉措之一[8-11]。同時(shí)減少對(duì)比劑劑量也是降低患者輻射劑量的有效方法之一[12]。但是過低的對(duì)比劑劑量往往會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量變差，甚至無法滿足臨床診斷需要。因此低對(duì)比劑劑量注射后往往會(huì)通過注射生理鹽水的方法維持足夠的對(duì)比劑團(tuán)注時(shí)間。

對(duì)比劑劑量與患者的身高、體重、性別、年齡等都有關(guān)系，其中患者的體重是最重要的影響因素。但是患者的體重與對(duì)比劑劑量并不成簡單的線性關(guān)系。在考慮對(duì)比劑劑量時(shí)，考慮患者的體型比單純考慮患者體重更好。研究指出應(yīng)該考慮患者自身的身高、體重等因素，采用去脂體重或體表面積法計(jì)算對(duì)比劑劑量[13]。不過這種計(jì)算方法較為復(fù)雜，不易掌握。

本研究結(jié)合常規(guī)基于體重的對(duì)比劑計(jì)算方法和臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，首次提出采用同濟(jì)指數(shù)與相應(yīng)系數(shù)乘積[公式(1)]的方法計(jì)算對(duì)比劑劑量，采用定時(shí)法確定對(duì)比劑的注射流率。研究表明相比于以往方法，對(duì)比劑劑量有實(shí)質(zhì)性減少，圖像質(zhì)量更好，能夠滿足臨床診斷需要，而且方法簡單易用。

2.輻射劑量

在CT檢查中，患者難免會(huì)受到一定劑量的輻射照射。根據(jù)受照輻射有效劑量當(dāng)量從小到大，可以將輻射的生物效應(yīng)分為不確定性效應(yīng)和確定性效應(yīng)。其中不確定性生物效應(yīng)的發(fā)生不存在輻射閾值，發(fā)生概率隨劑量增加而增大；確定性生物效應(yīng)在輻射閾值之下不發(fā)生，但是超過閾值后一定會(huì)發(fā)生而且嚴(yán)重程度隨輻射劑量的增加而增加。因此在CT檢查中既需要時(shí)刻防范輻射的確定性生物效應(yīng)，也需要防范輻射的不確定性生物效應(yīng)。在CT檢查中降低患者所受輻射劑量具有重要意義[14-16]。降低管電壓、減少對(duì)比劑劑量均可以有效地降低輻射劑量，二者相輔相成[17]。研究表明當(dāng)管電壓接近于碘的K值時(shí)，碘的信號(hào)檢出率會(huì)出現(xiàn)躍升，從而增加與周圍軟組織的對(duì)比度[18]。本研究中實(shí)驗(yàn)組相對(duì)于對(duì)照組具有更低的對(duì)比劑劑量和更低的管電壓，因此DLP明顯低于對(duì)照組的DLP，兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此實(shí)驗(yàn)組采用的方法可以在一定程度上降低患者的受照輻射劑量，減少輻射損傷發(fā)生的可能性。

3.圖像質(zhì)量

研究中實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的圖像質(zhì)量均能滿足診斷要求。從客觀評(píng)價(jià)上分析，實(shí)驗(yàn)組患者的主動(dòng)脈弓、右頸總動(dòng)脈、右頸內(nèi)動(dòng)脈、右椎動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、大腦前動(dòng)脈CT值明顯高于對(duì)照組，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。實(shí)驗(yàn)組患者右頸總動(dòng)脈、右頸內(nèi)動(dòng)脈、右椎動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈的動(dòng)脈強(qiáng)化差值也明顯高于對(duì)照組，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這有利于采用減影法進(jìn)行血管重建與分析，同時(shí)也表明實(shí)驗(yàn)組能夠更好地避免靜脈強(qiáng)化的干擾，減少靜脈污染對(duì)圖像質(zhì)量的影響。實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的圖像質(zhì)量在噪聲與對(duì)比噪聲比上無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這表明在合理的范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)組采用更少的對(duì)比劑用量和輻射劑量可以達(dá)到與對(duì)照組相似的圖像噪聲水平與對(duì)比噪聲比水平。因此客觀評(píng)價(jià)表明實(shí)驗(yàn)組的圖像質(zhì)量總體上好于對(duì)照組。從主觀評(píng)價(jià)上分析，實(shí)驗(yàn)組的圖像主觀評(píng)分明顯高于對(duì)照組，說明在滿足診斷需要的前提下實(shí)驗(yàn)組的圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于對(duì)照組。圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)均表明實(shí)驗(yàn)組的圖像質(zhì)量明顯好于對(duì)照組。

圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)中實(shí)驗(yàn)組上矢狀竇的噪聲和對(duì)比噪聲比與對(duì)照組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，直竇的對(duì)比噪聲比與對(duì)照組的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能是因?yàn)殪o脈強(qiáng)化程度不同導(dǎo)致。如何在保證圖像質(zhì)量的前提下減少靜脈污染，避免靜脈強(qiáng)化對(duì)圖像質(zhì)量造成影響是未來值得研究的方向。

頭頸CTA掃描范圍廣，對(duì)比劑用量大，輻射劑量高。在滿足診斷需要的情況下研究如何降低對(duì)比劑用量和輻射劑量具有重要的臨床意義。本研究引入基于同濟(jì)指數(shù)的對(duì)比劑使用方法，結(jié)合低管電壓技術(shù)，在保證圖像質(zhì)量、滿足臨床診斷需要的前提下，降低了對(duì)比劑用量和輻射劑量。因此基于同濟(jì)指數(shù)和低管電壓技術(shù)的頭頸CTA 檢查是可行的，能夠滿足低對(duì)比劑用量、低輻射劑量的要求，具有一定的臨床實(shí)用價(jià)值。