2018, Vol. 16引用本文 |
| 16排螺旋CT低管电压联合迭代重建技术头颈部血管成像的研究 |  [PDF全文] |
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李宇晴,
章逸平,
史成程,
陈晓琳 ,
LI Yuqing,
ZHANG Yiping,
SHI Chengcheng,
CHEN Xiaolin 头颈部CTA作为临床上常用的无创性检查方法，在筛查和诊断头颈部血管病变中发挥着重要作用[1]。但大范围的CTA成像常需较大剂量对比剂维持血管内的浓度，增加了辐射剂量[2]。CT检查导致的射线辐射和对比剂肾病（contrast-induced nephropathy，CIN）越来越受到关注。头颈部CTA“双低”（低剂量对比剂和低X线辐射量）成像亦成为近期CT研究的热点，但研究多集中在64排及以上高档CT[3-4]，而对16排CT研究的不多。本研究探讨16排CT低管电压（90 kV）联合迭代重建技术行头颈部血管CTA的可行性。
1 资料与方法 1.1 一般资料收集2015年10月至2016年3月我院怀疑头颈部血管疾病行头颈部CTA的连续16例患者，其中男11例，女5例；年龄25~83岁，平均（65.9±15.3）岁；体质量指数（body mass index，BMI）20.1~29.9 kg/m2，平均（24.8±3.0）kg/m2。本研究经我院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。
1.2 仪器与方法采用Philips Ingenuity Flex 16排CT行头颈部螺旋扫描。扫描参数：90 kV，200 mAs，扫描速度每圈0.5 s，探测器宽度1.5 mm×16，螺距1.188，重建层厚2 mm，间隔1 mm，触发式扫描，监测层面为主动脉弓，触发阈值80 HU，扫描方向由足侧向头侧，扫描时间6.26~7.74 s，平均（7.02±0.38）s；对比剂采用碘海醇（300 mgI/mL），使用双筒高压注射器，注射对比剂50 mL，后注射生理盐水30 mL，流率均为4 mL/s。记录剂量长度乘积（dose length product，DLP）。
1.3 图像处理和评价将原始图像分别采用滤波反投法（filtered back projection，FBP）、iDose 1、iDose 2、iDose 3、iDose 4、iDose 5重建传至工作站进行图像评价。
客观评价：测量主动脉、颈总动脉、颈内动脉和大脑中动脉各组CT值及标准差（SD），SD作为噪声值（N）。测量时避开明显狭窄侧，如无狭窄取对比剂注射侧的对侧颈总动脉、颈内动脉和大脑中动脉。测量点于颈总动脉选取近端并避开上腔静脉伪影，于颈内动脉选取起始段，于大脑中动脉选取M1段。ROI大小为测量层面管腔面积的1/2，避开狭窄、钙化、软斑块等。
测量同侧颞肌CT值，计算SNR、对比噪声比（CNR），其中，SNR=血管CT值/N，CNR=（血管CT值-颞肌CT值）/N。
主观评价：由2名有经验的影像诊断医师对6组重建图像进行主观评价，意见不一致时协商取得一致。采用5分法评价图像锐利度、噪声、诊断信心：1分，动脉边缘模糊，噪声大，诊断信心不足；2分，动脉边缘较模糊，图像噪声较大，诊断信心受限；3分，动脉边缘尚锐利，图像噪声小，诊断信心可；4分，动脉边缘较锐利，图像噪声较轻，诊断较有信心；5分，动脉边缘锐利，图像几乎无噪声，诊断有信心。
1.4 统计学分析采用SPSS 17.0软件进行统计学分析。年龄和BMI以x±s表示，各组图像N、SNR、CNR采用随机区组设计资料先行方差齐性检验，方差齐时行方差分析，方差不齐时行非参数秩和检验（Kruskal-Wallis H检验）。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 CT射线剂量报告16例DLP范围为411.7~460.5 mGy·cm，中位数452.4 mGy·cm，平均（442.7±17.7）mGy·cm。
2.2 图像质量客观评价结果（表 1）| 表 1 不同节段血管腔、不同重建方法CT值、图像噪声、SNR、CNR比较（x±s） |
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① 主动脉节段：各组CT值差异无统计学意义（P>0.05）；噪声、SNR和CNR差异均有统计学意义（均P < 0.05）。以FBP法重建图像噪声最大，iDose 5图像最小；SNR和CNR以FBP法重建图像最小，iDose 5图像最大。②颈总动脉节段：各组CT值、噪声、SNR和CNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。iDose 5图像噪声、SNR、CNR与FBP图像两两比较差异均有统计学意义（均P < 0.05）。FBP法重建图像噪声最大，iDose 5图像最小；FBP法重建图像SNR和CNR最小，iDose 5法重建图像最大（图 1）。③颈内动脉节段：各组CT值、噪声、SNR和CNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。两两比较发现，SNR和CNR以FBP法重建图像最小，iDose 5图像最大，差异均有统计学意义（均P < 0.05）。④大脑中动脉节段：各组CT值、噪声、SNR和CNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。两两比较发现，iDose 1图像SNR和CNR最小，iDose 5图像最大，差异均有统计学意义（均P < 0.05）。
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| 图 1 男，55岁，右颈总动脉、颈内动脉的MPR图像（窗宽400 HU，窗位80 HU）。随迭代等级的增加，图像噪声逐渐降低，图像质量改善 图 1a 滤波反投影法（FBP）的重建图像，颈总动脉SD为32.3 HU，SNR为12.9 图 1b iDdose 1的重建图像，颈总动脉SD为30.8 HU，SNR为13.6 图 1c iDose 2的重建图像，颈总动脉SD为27.1 HU，SNR为15.7 图 1d iDose 3的重建图像，颈总动脉SD为25.9 HU，SNR为16.5 图 1e iDose 4的重建图像，颈总动脉SD为24.4 HU，SNR为17.4 图 1f iDose 5的重建图像，颈总动脉SD为22.8 HU，SNR为18.6 |
2.3 图像质量主观评价结果（表 2）
| 表 2 6种重建方法图像质量总体主观评价结果 |
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16例中，每例得到6组重建图像，其中5分61组，4分29组，3分6组，无3分以下的重建图像，所有图像质量均满足临床要求。
3 讨论头颈部CTA已广泛应用于筛查和诊断头颈部血管病变，但由此产生的辐射剂量、潜在的CIN风险及重要并发症也越来越受到临床关注[5]。目前“双低”技术在64排以上CT头颈部血管成像中得到广泛运用，但仍有许多基层医院使用16排CT，无法使用“双低”技术行头颈CTA检查，而目前16排CT随着机器性能提高，越来越多的配置了迭代技术。16排CT可在不影响影像诊断质量的前提下降低头颈部CTA辐射剂量及对比剂用量。
理论上，CT的辐射剂量与管电压的平方呈线性相关，因此，降低管电压能有效降低CT辐射剂量。曹国全等[6]研究了80、100和120 kV管电压条件下脑血管CT成像中的容积CT剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）、DLP及有效剂量，结果发现管电压为100 kV时的上述指标较120 kV条件下分别降低39.29%、39.52%和39.42%；而当管电压降至80 kV时，上述指标则分别降低66.88%、67.02%和67.31%。Sun等[7]也有类似的研究结果。由此可见，低管电压CT成像是一种降低CT辐射剂量的有效方法。本研究采用16排CT机，选择90 kV的管电压，患者的DLP平均值为（442.7±17.7）mGy·cm。在后续研究中，可进一步降低管电压，观察并比较CT辐射剂量。
降低管电压不可避免地增加CT图像噪声，而图像噪声是影响图像质量的重要因素，尤其是对脑动脉这种小血管CT成像影响更明显[8]。因此，如何合理降低管电压以减少CT辐射剂量，同时减少噪声对图像质量的影响亦是重要的研究课题。迭代重建算法是CT图像重建的2种方法之一（另一个方法是解析重建，FBP），通常使用最大似然-期望最大化法进行计算[9]，能有效去除噪声并加强组织结构的显示。本研究比较了FBP和迭代重建技术iDose 1、iDose 2、iDose 3、iDose 4和iDose 5重建图像的噪声、SNR、CNR及血管腔内的CT值变化情况。结果发现，各血管节段运用不同图像重建方法重建的图像中，血管腔内的CT值均无明显差异（均P>0.05），这是因为相同物质CT值的大小变化主要与管电压相关，当降低管电压，X线光子能量降低，高原子序数元素的组织或结构（如血管中的含碘对比剂）光电效应显著增强，导致该组织对X线的衰减增加，表现为其CT值显著升高。而本研究管电压固定为90 kV，理论上各种图像重建算法对CT值无影响，结果也证明了这一点。
降低管电压不但能减少患者的辐射剂量，还能增加含碘对比剂的CT值，降低对比剂用量[10]，相对64排以上CT，16排CT头颈部CTA需更长的扫描时间，减少更多的对比剂使用量，具有更重要的意义。本研究图像满意，既减少了对比剂用量、降低了CIN发生率，又为基层患者节约了医疗费用。
本研究中迭代重建算法图像噪声、SNR、CNR普遍优于FBP重建算法图像，尤以主动脉段明显，上述3个指标在不同重建算法图像中的差异均有统计学意义（均P < 0.05），而在迭代重建图像中，随着迭代水平的提高，噪声逐步减小，以iDose 5算法图像噪声、SNR、CNR为佳。
16排CT因为探测器数目及扫描速度的影响，参数选择受到限制。本研究扫描速度每圈0.5 s，螺距1.188，探测器宽度1.5 mm，扫描完头颈时间约7 s，层厚2 mm，间隔1 mm重建，较薄层扫描使用更少的对比剂用量及较轻的脑静脉伪影，但在细节显示方面仍有差距。本组在颈内动脉及大脑中动脉节段不同重建方法图像上噪声、SNR、CNR差异均无统计学意义。
本研究表明，在16排CT上相对于FBP图像算法，迭代重建算法能有效减少图像噪声，提高横断面图像质量及脑血管的三维图像质量，同时减少了对比剂用量。因此，在高水平迭代重建时，其强大的降噪能力对低管电压扫描噪声水平升高进行弥补，使得由于降低管电压而引起的噪声变化相对不明显，今后笔者将进一步研究更低管电压联合迭代重建应用于16排头颈部血管CTA的可行性。
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