雙低劑量聯(lián)合增加掃描時(shí)間間隔對(duì)頭顱320排CT灌注的灌注參數(shù)和放射劑量影響分析

向勇生 徐衛(wèi)國(guó) 史鷹勤 于吉利

腦卒中又稱腦中風(fēng)，是一種嚴(yán)重的腦血管系統(tǒng)疾病。目前，我國(guó)每年因卒中死亡人數(shù)達(dá)170萬，高居全國(guó)居民死因首位。而顱腦CT灌注掃描CTP是腦卒中患者常用的影像學(xué)檢查方法。它是一種功能影像學(xué)技術(shù)，可以給出血流動(dòng)力學(xué)信息，可用于評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)區(qū)域腦組織灌注的變化情況[1]。然而，隨著CT設(shè)備技術(shù)的猛進(jìn)發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來越廣，隨之引發(fā)的輻射劑量也在增加。而如何優(yōu)化掃描方案，使其在低劑量條件下獲得滿足診斷的影像圖像一直都是臨床研究重點(diǎn)。降低輻射劑量的方法有降低X線的管電壓、管電流、曝光時(shí)間及螺距等參數(shù)，但是隨著這些的參數(shù)的降低，圖像噪聲則隨之相應(yīng)的增高，圖像的綜合質(zhì)量將逐漸降低，當(dāng)噪聲增高到一定程度，圖像將不能滿足診斷需求。根據(jù)醫(yī)療照射必須遵守劑量限制體系的正當(dāng)化和最優(yōu)化的原則。我們應(yīng)該對(duì)所有的掃描程序進(jìn)行優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)這種平衡，根據(jù)臨床不同的要求，在圖像質(zhì)量和輻射劑量之間找到最佳的結(jié)合點(diǎn)，達(dá)到劑量和圖像的和諧統(tǒng)一[2]。因此，本文根據(jù)以往文獻(xiàn)資料分析，在保證圖像質(zhì)量的前提下，采用雙低，即低管電壓、低管電流，以及增加時(shí)間間隔的方法，對(duì)最大程度地降低腦灌注CT掃描輻射劑量的影響進(jìn)行對(duì)比研究。

方 法

1.臨床資料

20名患者隨機(jī)平均分成甲乙兩組，甲組行常規(guī)灌注掃描，乙組行雙低劑量聯(lián)合增加掃描時(shí)間間隔法掃描。男12例，女8例，年齡30～65歲。檢查前均簽署了知情同意書。

2.掃描方法

使用Toshiba Aquilion one 320排CT行腦灌注掃描，雙定位像掃描，覆蓋范圍16cm，掃描層厚0.5mm。常規(guī)方案：延遲7s開始第一次掃描，獲得第1個(gè)數(shù)據(jù)包；12～28s行動(dòng)脈期間隔掃描，32～40s行靜脈期間隔掃描，時(shí)間間隔均為2s，共掃描14次；45～60s行血管末期間隔掃描，時(shí)間間隔為5s，掃描4次(圖1)。掃描參數(shù)：管電壓為100kV（定位相掃描管電壓為120kV）；第1次及第5～10次掃描管電流為300mA，第2～4次及第11～19次掃描管電流為150mA；每圈旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.5s。低劑量腦灌注掃描方案：延遲7s開始掃描，獲得第1個(gè)容積數(shù)據(jù)包；14～38s間隔3s掃描一次，共9次；44～54s間隔5s掃描一次，掃描3次(圖2)。掃描參數(shù)：管電壓為80kV；管電流均為150mA；每圈旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.5s。

3.圖像處理

將每例患者掃描獲得的腦CT掃描數(shù)據(jù)包傳至Vitreafx圖像處理工作站，進(jìn)入頭顱灌注界面，將數(shù)據(jù)包導(dǎo)人4D-Perfnsion特有軟件包進(jìn)行后處理。選擇左或右側(cè)大腦中動(dòng)脈為輸入動(dòng)脈，軟件自動(dòng)默認(rèn)上矢狀竇為輸入靜脈，并由分析軟件自動(dòng)獲取所選區(qū)域動(dòng)態(tài)時(shí)間-密度曲線( time-density curve，TDC)，自動(dòng)生成VR(Volume Rendering)和MIP(Maximum Intensity Projection)圖像以及自動(dòng)重建出多個(gè)灌注PCT參數(shù)圖，包括腦血流量圖（cerebral blood flow，CBF）、腦血容量（cerebral blood volume，CBV）、平均通過時(shí)間（mean transit time，MTT）、達(dá)峰時(shí)間（time to peak，TTP）、延遲圖（delay map）。

興趣區(qū)灌注參數(shù)值測(cè)量：有兩名診斷醫(yī)師單獨(dú)完成，選取枕頂葉、基底節(jié)區(qū)固定ROI（圖3A/3B）作為相應(yīng)的感興區(qū)進(jìn)行灌注參數(shù)測(cè)量，各ROI面積基本一致，以腦中線為鏡像，左右兩側(cè)等距離放置ROI。計(jì)算代表枕頂葉和基底節(jié)區(qū)兩側(cè)的灌注參數(shù)值；

圖像質(zhì)量測(cè)量：選擇基底節(jié)核團(tuán)灰質(zhì)區(qū)和顳葉白質(zhì)區(qū)的感興區(qū)測(cè)量（圖4），分別計(jì)算兩組圖像的噪聲（SD）、對(duì)比度噪聲比（CNR）、變異系數(shù)（CV）及信噪比（SNR）。

有效輻射劑量：有效輻射吸收劑量E=DLP×轉(zhuǎn)換因子（轉(zhuǎn)換因子：0.0023）。

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

1.甲乙兩組掃描的輻射劑量

常規(guī)掃描甲組的有效輻射吸收劑量為9.74mSv，低劑量掃描乙組的有效輻射吸收劑量為2.66mSv（表1）。乙組的輻射劑量約為甲組的1/5（27.31%）。

2.甲乙兩組圖像質(zhì)量評(píng)估

常規(guī)掃描甲組和低劑量掃描乙組的灌注參數(shù)值和圖像質(zhì)量指標(biāo)結(jié)果見表2和表3。甲乙兩組枕頂葉、基底節(jié)區(qū)固定ROI所測(cè)得的CBF、CBV、MTT、TTP值之間無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表2）。甲乙兩組圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)SD、CNR、CV。SNR之間沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表3）。兩組圖像均能滿足診斷需求。

表1 甲乙兩組有效輻射劑量比較結(jié)果

表2 甲乙兩組灌注參數(shù)值比較結(jié)果

表3 甲乙兩組客觀圖像質(zhì)量指標(biāo)比較結(jié)果

圖1 甲組常規(guī)腦灌注掃描方案：管電壓為80kV，第1次及第5～10次掃描管電流為300mA，第2～4次及第11～19次掃描管電流為150mA。延遲7s掃描；12～40s間隔2s掃描；45～60s間隔5s掃描。圖2 乙組低劑量腦灌注掃描方案：管電壓為80kV，管電流均為150mA。延遲7s掃描；14～38s間隔3s掃描；44～54s間隔5s掃描。

圖3 灌注參數(shù)值測(cè)量：選取基底節(jié)(A)、區(qū)枕頂葉(B)固定ROI作為相應(yīng)的感興區(qū)進(jìn)行灌注參數(shù)測(cè)量，各ROI面積基本一致，以腦中線為鏡像，左右兩側(cè)等距離放置ROI。計(jì)算代表枕頂葉和基底節(jié)區(qū)兩側(cè)的灌注參數(shù)值。圖4 圖像質(zhì)量指標(biāo)測(cè)量：選擇基底節(jié)核團(tuán)灰質(zhì)區(qū)和顳葉白質(zhì)區(qū)的感興區(qū)測(cè)量，分別計(jì)算兩組圖像的SD、CNR、CV及SNR。

討 論

眾所周知，CT檢查相對(duì)于普通的X線檢查有著較高的輻射劑量。為了盡量降低患者受X線輻射的傷害，根據(jù)“ALARA”原則，國(guó)內(nèi)外很多專家目前研究了數(shù)種顱腦CT灌注掃描的方法，以達(dá)到在不影響檢查管著參數(shù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性的情況下，最大程度降低患者的輻射劑量。320排CT以其探測(cè)器范圍達(dá)到160mm的特點(diǎn)成為目前掃描速度最快的CT機(jī)之一。旋轉(zhuǎn)一周便可以覆蓋全腦，是目前臨床上最有利于進(jìn)行腦灌注研究的掃描儀。既往業(yè)內(nèi)人士，如向永華等、潘宇寧等和孫鋼等均采用東芝320排CT行腦灌注容積掃描，各自產(chǎn)生的輻射劑量分別為4.4mSv、4.7 mSv和4.6mSv[10]。目前較為常見的腦CT灌注掃描降低輻射劑量的主要方法有三點(diǎn)：降低管電壓[3、5-6]、降低管電流[5]、增加時(shí)間間隔或減少掃描次數(shù)[6]。①降低管電壓：X射線輻射劑量和管電壓的平方成反比關(guān)系。當(dāng)管電壓120kV變?yōu)?00kV時(shí)，輻射劑量減少約47.1%。近年研究認(rèn)為，低電壓(80kV) 降低X線束能量，加大了含碘對(duì)比劑的血管和其周圍組織的對(duì)比程度，可放寬對(duì)噪聲或?qū)Ρ葎﹦┝康囊?，減低了輻射劑量及對(duì)比劑劑量[7]。②降低管電流：減少管電流，輻射劑量與mAs呈正相關(guān)。當(dāng)其他參數(shù)一定，管電流由260mAs降至50mAs，輻射劑量降低約81%[8]。由于降低管電流可以顯著降低輻射劑量，所以成為最常用的降低輻射劑量的方法。管電流降低的直接問題是圖像噪聲增加，主要影響圖像的低對(duì)比密度分辨率，使低對(duì)比的細(xì)節(jié)顯示困難。③增加時(shí)間間隔或減少掃描次數(shù)：CTP通過連續(xù)多次動(dòng)態(tài)掃描，獲得選定層面各個(gè)像素的時(shí)間密度曲線（TDC）。TDC反映了該器官中對(duì)比劑濃度隨時(shí)間的變化情況，間接反映了該器官內(nèi)組織的灌注量變化情況。灌注參數(shù)值是時(shí)間-密度曲線根據(jù)不同的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出來的，所以適當(dāng)增加掃描間隔，減少總掃描次數(shù)，如時(shí)間分辨率減少到1幀/3 s，而不影響圖像質(zhì)量[10]。這樣就可以降低輻射劑量，但間隔過大，就可能錯(cuò)過動(dòng)靜脈峰值時(shí)間點(diǎn)，從而相應(yīng)的腦灌注參數(shù)將會(huì)產(chǎn)生偏差。該如何選取合適的掃描間隔和掃描總次數(shù)？

本文通過對(duì)比參照以往文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)分析，采用雙低，即低管電壓80kV和低管電流150mAs，以及合理增加時(shí)間間隔來設(shè)計(jì)掃描方案。有文獻(xiàn)認(rèn)為為保證腦卒中患者灌注參數(shù)值的準(zhǔn)確性，允許最大的采樣時(shí)間間隔為4s，同時(shí)，有研究發(fā)現(xiàn)時(shí)間間隔增大到5s時(shí)，得到的TDC有可能錯(cuò)過達(dá)峰時(shí)間點(diǎn)而不完整，從而影響灌注參數(shù)值[5]，因此，為了保證灌注參數(shù)值的完整，將掃描間隔設(shè)置為3s。根據(jù)回顧性數(shù)據(jù)分析獲得腦動(dòng)靜脈最佳的掃描期相分別為20s和34s左右，因此，本實(shí)驗(yàn)將第二次掃描時(shí)間點(diǎn)設(shè)置為14s，之后間隔3s掃一次，共9次。最后間隔5s掃3次，以補(bǔ)全灌注圖像，共13個(gè)數(shù)據(jù)包。

甲乙兩組患者均通過右肘靜脈以5ml/s的注射速率注射對(duì)比劑60ml，并跟注20ml生理鹽水。將獲得的數(shù)據(jù)包傳輸至圖像工作站獲得各參數(shù)數(shù)值。選取每例枕頂葉、基底節(jié)區(qū)固定ROI作為相應(yīng)的感興區(qū)進(jìn)行灌注參數(shù)測(cè)量，得到感興區(qū)的CBF、CBV、MTT、TTP（表2）；并且分別計(jì)算兩組圖像的SD、CNR、CV及SNR（表3），以及有效輻射劑量（表4）。正常掃描甲組與低劑量掃描乙組的灌注參數(shù)值之間無明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。兩組圖像質(zhì)量的客觀指標(biāo)CNR、SNR、CV、SD之間也無明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。同時(shí)，由表3可以發(fā)現(xiàn)乙組的有效輻射吸收劑量（2.66mSv）為甲組（9.74mSv）的有效輻射吸收劑量的27.31%（約1/5）。兩組圖像均能夠滿足臨床的診斷需要。

通過本實(shí)驗(yàn)比較分析后發(fā)現(xiàn)，通過適當(dāng)降低管電壓80kV、管電流150mAs，增加時(shí)間間隔和減少掃描次數(shù)，在保證灌注參數(shù)圖像的質(zhì)量和參數(shù)準(zhǔn)確性的同時(shí)，可有效降低患者的有效輻射劑量，可以在臨床推廣應(yīng)用。與此同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)中依舊存在著一些不足之處，如樣本數(shù)較少，測(cè)量灌注參數(shù)值的感興區(qū)較少等，這些均可能對(duì)所得的結(jié)果產(chǎn)生偏差。在日后的深入實(shí)驗(yàn)中，將彌補(bǔ)這些不足，以獲得更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。