楊萌， 張璋， 李鋒坦， 梁蓉， 姜英健， 任雯， 李睿君， 李東

肺動(dòng)脈栓塞(pulmonary embolism，PE)是一類引起循環(huán)功能、呼吸功能障礙的常見臨床疾病，其常見病因包括深靜脈血栓形成、凝血功能異常和惡性腫瘤等[1]，具有潛在致死性，嚴(yán)重危害人類生命健康[2]。目前，CT肺動(dòng)脈成像(CT pulmonary angiography，CTPA)是疑似PE患者的首選影像學(xué)檢查方法[3]。CTPA圖像上充盈高濃度對(duì)比劑的上腔靜脈系統(tǒng)所產(chǎn)生的線束硬化偽影通常會(huì)影響鄰近結(jié)構(gòu)的觀察[4-5]，易造成對(duì)其鄰近的肺動(dòng)脈分支內(nèi)栓子的漏診和誤診。本研究的目的是使用第三代雙源CT探究低管電壓、低對(duì)比劑用量的雙低CTPA掃描方案的可行性及其對(duì)減少線束硬化偽影的價(jià)值。

材料與方法

1.一般資料

將2016年10月-2017年2月臨床疑似肺栓塞擬行CTPA檢查的連續(xù)60例患者納入本研究。主要臨床表現(xiàn)為胸悶、憋氣和冠心病等。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡>18歲、臨床懷疑肺動(dòng)脈栓塞、無(wú)碘對(duì)比劑過敏史、無(wú)心腎功能不全、生命體征平穩(wěn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：注射過程中出現(xiàn)對(duì)比劑外滲、有肺實(shí)變、肺不張、肺氣腫或肺內(nèi)腫瘤性病變等、對(duì)比劑過敏、合并其它系統(tǒng)嚴(yán)重疾病以及不能良好配合者。將所有患者隨機(jī)均分為常規(guī)組和雙低組。常規(guī)組中男11例、女19例，年齡31～81歲，平均66.7歲；雙低組中男13例、女17例，年齡22～93歲，平均62.2歲。本研究獲得本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者知情同意并簽署知情同意書。

2.CTPA檢查

使用Siemens Somatom Force第三代DSCT機(jī)。經(jīng)肘前靜脈注射對(duì)比劑碘普羅胺(370 mg I/mL)和生理鹽水。常規(guī)組對(duì)比劑用量為30 mL，雙低組對(duì)比劑用量為20 mL，注射流率均為3.0 mL/s；然后以相同流率注射生理鹽水30 mL。在肺動(dòng)脈干設(shè)置興趣區(qū)(region of interest，ROI)，當(dāng)ROI內(nèi)CT值達(dá)200 HU時(shí)延遲3 s啟動(dòng)CTPA掃描。于平靜呼氣末屏氣掃描，掃描范圍自肺尖至膈底水平。掃描參數(shù)：90 kV(常規(guī)組)或70 kV(雙低組)，管電流自動(dòng)調(diào)制，192×0.6 mm，0.25 s/r，螺距0.55。重建參數(shù)：層厚2 mm，層間距1.6 mm，矩陣512×512，采用新型迭代重建算法(advanced modeled iterative reconstruction，ADMIRE)，級(jí)別3，軟組織卷積核(Bf 40)。

將所有CT掃描數(shù)據(jù)傳輸至Siemens Syngo VA30工作站進(jìn)行圖像觀察、后處理和相關(guān)指標(biāo)測(cè)量。后處理方法包括容積再現(xiàn)(VR)和多平面重組(MPR)等。

分別在肺動(dòng)脈干(pulmonary trunk，PT)、右肺動(dòng)脈(right pulmonary artery，RPA)、左肺動(dòng)脈(left pulmonary artery，LPA)及右肺上葉肺動(dòng)脈(right upper lobe pulmonary artery， RULPA)、右肺葉間肺動(dòng)脈(right interlobar pulmonary artery，RILPA)、右肺中葉肺動(dòng)脈(right middle lobe pulmonary artery，RMLPA)、右肺下葉肺動(dòng)脈(right lower lobe pulmonary artery，RLLPA)、左肺上葉肺動(dòng)脈(left upper lobe pulmonary artery，LULPA)、左肺下葉肺動(dòng)脈(left lower lobe pulmonary artery，LLLPA)等肺動(dòng)脈主要分支的最大層面測(cè)量各支血管的CT值(CT血管)及標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。ROI為圓形，直徑取管腔直徑的1/2～2/3，并置于血管顯示清晰處，避開邊緣、栓子及線束硬化偽影；其中，RPA內(nèi)ROI的大小以鄰近的上腔靜脈管徑作為參考。在同一層面測(cè)量空氣的CT值，以其SD值(SD空氣)作為圖像噪聲(noise，N)；測(cè)量?jī)蓚?cè)胸肌的CT值并取其平均值(CT胸肌)。計(jì)算圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括信號(hào)噪聲比(signal-noise ratio，SNR)、對(duì)比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)和線束硬化偽影指數(shù)(artifact index，AI)，計(jì)算公式如下[6]：

(1)

(2)

(3)

由兩位從事胸部放射診斷3年以上的放射科醫(yī)師獨(dú)立完成肺動(dòng)脈圖像質(zhì)量評(píng)分，采用五級(jí)評(píng)分法[3]：1分，圖像質(zhì)量不可接受；2分，圖像質(zhì)量使可診斷性顯著減低；3分，圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；4分，圖像質(zhì)量良好；5分，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)秀。在實(shí)際評(píng)估中，若兩位醫(yī)師的評(píng)分不一致，則通過相互討論達(dá)成一致意見。

記錄CT掃描儀劑量報(bào)告中的CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)和劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product，DLP)，計(jì)算有效劑量(effective dose，ED)，轉(zhuǎn)換系數(shù)k=0.014 mSv/(mGy·cm)。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 19.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。兩組中肺動(dòng)脈及其分支的CT值、SNR、CNR、AI值及輻射劑量的比較采用Student獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，各組內(nèi)不同肺動(dòng)脈分支間AI值的比較采用ANOVA單因素分析；頻數(shù)資料以百分率表示，采用χ2檢驗(yàn)；兩組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.兩組患者的基本臨床資料

兩組患者的基本臨床資料及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表1。對(duì)兩組的性別構(gòu)成、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)和肺栓塞患者的比例進(jìn)行比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 兩組患者的基本臨床資料

2.圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)

兩組圖像上肺動(dòng)脈及其主要分支的CT值、SNR和CNR均略高于常規(guī)組(圖1a～c)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

兩組圖像上肺動(dòng)脈及其各段分支的AI值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表2。雙低組中RPA和RULPA的AI值小于常規(guī)組(圖1d)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；其它肺動(dòng)脈分支的AI值在兩組間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。常規(guī)組內(nèi)肺動(dòng)脈各段分支間AI值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=11.54，P<0.001)，其中RPA和RULPA的AI值高于其它分支；而雙低組內(nèi)肺動(dòng)脈各段分支間AI值的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.92，P=0.499)。

表2 兩組圖像上各段肺動(dòng)脈AI值的比較

3.圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)

主觀評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。雙低組中RPA和RULPA的圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于常規(guī)組(圖2～5)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，其余肺動(dòng)脈分支的圖像質(zhì)量評(píng)分在兩組間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

4.兩組輻射劑量的比較

兩組中輻射劑量各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量值及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果見表4。雙低組的CTDIvol、DLP和ED均低于常規(guī)組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

表3 常規(guī)組、雙低組圖像主觀評(píng)分比較

表4 常規(guī)組、雙低組圖像輻射劑量比較

討 論

CTPA不僅能及時(shí)準(zhǔn)確地診斷肺動(dòng)脈栓塞，而且能較好地識(shí)別病變血管的受累情況[7]。近些年來(lái)，隨著CT技術(shù)的不斷進(jìn)步，針對(duì)如何有效降低CT掃描中輻射劑量的研究取得了較好的進(jìn)展[8]，低輻射劑量CT掃描成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。常用的降低輻射劑量的方法包括降低管電壓、降低管電流及采用迭代重建算法等。理想狀態(tài)下，輻射劑量與管電壓的平方呈正比。因此，降低管電壓是降低輻射劑量的有效方法。然而，管電壓降低的同時(shí)會(huì)伴隨著圖像噪聲的增加，使圖像的診斷質(zhì)量下降。第三代DSCT具有強(qiáng)大的硬件性能，并使用新型迭代重建算法(ADMIRE)進(jìn)行圖像重建，能夠在降低管電壓的同時(shí)保證圖像質(zhì)量，且降低了患者心率變化對(duì)圖像質(zhì)量的影響[9]。

CTPA檢查需經(jīng)靜脈注射一定量的碘對(duì)比劑。碘對(duì)比劑使用過程中的常見危害為對(duì)比劑過敏反應(yīng)，更嚴(yán)重者是碘對(duì)比劑對(duì)腎功能的潛在危害，腎功能不全或受損的患者在注射大量對(duì)比劑后甚至可能導(dǎo)致對(duì)比劑腎病[10]。此外，慢性腎病和急性腎功能不全還是PE的常見危險(xiǎn)因素，這類患者常常需要排除PE。因此，在臨床實(shí)踐中應(yīng)盡可能地減少CTPA檢查過程中的對(duì)比劑用量[11]。

CTPA檢查主要是觀察肺動(dòng)脈管腔內(nèi)對(duì)比劑的充盈情況。肺組織內(nèi)含有大量氣體，在CT圖像上表現(xiàn)為相對(duì)較低密度，為肺動(dòng)脈的顯示提供了良好的天然背景，這也是減少CTPA對(duì)比劑用量的解剖學(xué)基礎(chǔ)[12]。此外，隨著管電壓的降低，X線的有效光能更接近碘的衰減K緣，從而使肺動(dòng)脈腔內(nèi)的CT值升高[13]。因此，低管電壓技術(shù)在降低輻射劑量的同時(shí)，還有助于進(jìn)一步減少對(duì)比劑用量。此前研究已證實(shí)，使用90 kV管電壓、30 mL對(duì)比劑的CTPA檢查具有良好的圖像診斷質(zhì)量，適合作為PE檢查的常規(guī)檢查方案[10]。以往工作中，青少年及體弱消瘦患者因疑診PE而行CTPA檢查的情況時(shí)有發(fā)生；針對(duì)此種情況，本著減少患者輻射劑量的目的，檢查中曾使用70 kV管電壓，20 mL對(duì)比劑，所得圖像質(zhì)量可以滿足診斷要求。在此基礎(chǔ)上，本研究嘗試將此雙低方案應(yīng)用于日常非選擇性患者的CTPA檢查，檢查過程中管電流自動(dòng)調(diào)制(本研究患者實(shí)際管電流自動(dòng)調(diào)制范圍為78～1299 mA)，以適應(yīng)不同體型患者的檢查需求，保證較肥胖患者的圖像可診斷性。重建參數(shù)選擇日常工作中常用的層厚2 mm，可能會(huì)造成外周小的肺動(dòng)脈分支顯示欠佳，但基本可以保證常規(guī)CTPA檢查中需要觀察的肺動(dòng)脈主干及肺段及以上肺動(dòng)脈分支的顯示。

圖1 兩組圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的柱形分析圖，雙低組中CT值、SNR和CNR略高于常規(guī)組，AI值低于常規(guī)組。a) CT值； b) SNR； c) CNR； d) AI值。

圖2 常規(guī)組患者(女，19歲，PE陰性)，CTPA圖像顯示右肺動(dòng)脈及上腔靜脈旁可見偽影(箭)。 圖3 雙低組患者(男，57歲，PE陰性)，CTPA圖像顯示上腔靜脈旁和右肺動(dòng)脈等處未見明顯線束硬化偽影。圖4 常規(guī)組患者(女，64歲，兩肺多發(fā)PE)，CTPA圖像顯示肺動(dòng)脈內(nèi)多發(fā)栓子(黑箭)，上腔靜脈旁可見偽影(白箭)。 圖5 雙低組患者(女，77歲，兩肺多發(fā)PE)，CTPA圖像顯示肺動(dòng)脈內(nèi)多發(fā)栓子(白箭)，上腔靜脈旁和右肺動(dòng)脈等處均未見明顯線束硬化偽影。

常規(guī)組的BMI為13.67～29.30 kg/m2，雙低組為15.35～33.43 kg/m2。因樣本量有限，雙低組中僅有2例患者的BMI>30 kg/m2，其CTPA圖像質(zhì)量較好，符合診斷要求。雙低組的檢查方案成功率較高，基本可以認(rèn)為對(duì)采用這種方法無(wú)需對(duì)患者的BMI進(jìn)行嚴(yán)格要求，可以進(jìn)一步推廣適用于其它設(shè)備。但若臨床中患者實(shí)際BMI較此數(shù)值進(jìn)一步增大，需結(jié)合患者自身基礎(chǔ)疾病史及實(shí)際情況謹(jǐn)慎減少對(duì)比劑用量，避免造成圖像質(zhì)量不符合診斷要求。本研究結(jié)果中雙低組的輻射劑量較常規(guī)組顯著降低(t=2.16，P=0.035)，而圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)(CT值、SNR、CNR)較常規(guī)組略增加，表明雙低CTPA掃描方案是可行的。

在CTPA檢查中，線束硬化偽影的產(chǎn)生也是影響圖像質(zhì)量和診斷效能的重要因素，其產(chǎn)生原因是由于X射線束具有一定的能量范圍，在穿透充盈著高濃度對(duì)比劑的靜脈系統(tǒng)時(shí)，低能量射線被吸收，線束由其余高能量射線組成，平均能量增高，射線逐漸變硬稱之為線束硬化效應(yīng)。表現(xiàn)為充盈高濃度對(duì)比劑的靜脈系統(tǒng)在其周圍產(chǎn)生低密度區(qū)，從而影響鄰近結(jié)構(gòu)的觀察[14]，易造成誤診或漏診。Trad等[15]使用50 mL對(duì)比劑及64排CT行CTPA檢查，Delesalle等[4]則利用DSCT行胸部血管成像檢查，這兩項(xiàng)研究均證實(shí)降低對(duì)比劑濃度和用量是減少線束硬化偽影影響肺動(dòng)脈成像質(zhì)量的重要方法。

本研究關(guān)注的重點(diǎn)是采用低管電壓、低對(duì)比劑劑量進(jìn)行CTPA檢查，在確保圖像質(zhì)量和可診斷性的基礎(chǔ)上，線束硬化偽影對(duì)肺動(dòng)脈成像質(zhì)量的影響。由于經(jīng)上肢靜脈注射后，對(duì)比劑流經(jīng)右心房和右心室后即充盈至肺動(dòng)脈內(nèi)，顯影利用率高，為探究低對(duì)比劑用量可行性提供了理論基礎(chǔ)。本研究中CTPA掃描開始的平均時(shí)間為肺動(dòng)脈干ROI內(nèi)CT值達(dá)200 HU后延遲3 s?？紤]注射安全及患者普遍血管情況，均以3 mL/s速率完成對(duì)比劑注射，雙低組采用20 mL對(duì)比劑(碘總量為7.4 g，碘注射流率約1.06 g/s[10])。后期采用同樣流率注射生理鹽水，不僅維持了對(duì)比劑的團(tuán)注流率，保證了肺動(dòng)脈的顯影，而且降低了對(duì)比劑在上腔靜脈內(nèi)滯留的時(shí)間和濃度，減少了高濃度對(duì)比劑所造成的線束硬化偽影。本研究結(jié)果顯示，雙低組中RPA和RULPA的AI值小于常規(guī)組，其主觀評(píng)分也優(yōu)于常規(guī)組。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所采用掃描延時(shí)方案廣泛應(yīng)用于本院日常工作中，可以較好地采集充盈對(duì)比劑的肺動(dòng)脈圖像，故兩組患者仍選用相同的延遲時(shí)間。因常規(guī)組中對(duì)比劑總量相對(duì)較多，延遲時(shí)間相同時(shí)，殘留于上腔靜脈內(nèi)的對(duì)比劑較雙低組多，產(chǎn)生的線束硬化偽影更顯著，這進(jìn)一步佐證了CTPA檢查中減少對(duì)比劑用量的價(jià)值。此外，本研究中還進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，常規(guī)組中肺動(dòng)脈各分支間AI值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=11.54，P=0.000)，RPA和RULPA的AI值明顯高于其它分支；而雙低組中RPA和RULPA的AI值則與其它分支間無(wú)明顯差異(F=0.92，P=0.499)。這一結(jié)果表明雙低CTPA方案所產(chǎn)生的線束硬化偽影對(duì)RPA和RULPA的影響微乎其微，是可以忽略的。主觀評(píng)估也表明在減少對(duì)比劑用量的情況下，CTPA圖像質(zhì)量并未減低，為及時(shí)診斷PE提供了可靠的影像學(xué)依據(jù)。

綜上所述，第三代DSCT低管電壓、低對(duì)比劑用量的CTPA掃描方案是可行的，且能有效減少、甚至忽略上腔靜脈系統(tǒng)所產(chǎn)生的線束硬化偽影的影響，有助于提高PE診斷的準(zhǔn)確性，降低誤診和漏診率，可在臨床實(shí)踐中推廣應(yīng)用。

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