低辐射剂量和低对比剂用量在门静脉血管成像技术的应用

李剑,石磊,刘豹,王栋,杨红兵,刘从伟,吴志斌,石明国

第四军医大学西京医院 放射科,陕西西安 710032

[摘 要]目的 应用双能量扫描模式进行门静脉期图像采集,并用融合系数重建模式进行门静脉期图像重建,实现在低剂量、低造影剂下获得最佳门静脉血管的图像。方法 选取进行门静脉血管成像的病人60例,随机分为A、B两组,每组30例。A组采用双能量扫描,造影剂用量1 mL/kg。B组采用常规120 kV,造影剂用量1.2 mL/kg。对各组所得图像进行分析,并测量门静脉CT值,噪声,计算SNR、CNR。由两位放射科医师对两组图像质量进行5分评价。对 所得到的图像数据运用SPSS 17.0软件进行统计学分析。结果 A和B组的门静脉强化CT值分别为175 HU以上和124 HU以上,两组间有统计学差异性。A组所得图像在图像质量方面较B组常规组有明显的提高,图像得分均明显高于B组。A组图像得分(4.4±0.5),B组得分(3.8±0.38),低于A组,P值<0.05,差异有统计学意义。A组在辐射剂量明显低于B组,较B组降低35%。结论 采用双能量扫描并进行融合图像模式重建图像,可以获得高质量的门静脉血管图像且辐射剂量得到降低,对比剂用量减少近35%,而门静脉血管平均CT值较常规组提高60 HU以上,值得临床推广。

[关键词]双能量扫描;低辐射剂量;低对比剂;门静脉;能谱CT

引言

在我国患有肝脏疾病的患者居于首位,每年有数以千计的患者需要进行肝脏增强和CT肝脏门静脉成像检查。门静脉主要由肠系膜上静脉和脾静脉汇合而成,且肝硬化以及其他肝脏疾病有可能会导致门静脉变性,致使门静脉分支细小,或高压扩张。以往CT门静脉成像检查存在成像所需药量较大,成像时间难以掌握。患有门静脉系统及肝炎,肝硬化,肝癌的病患,在治疗前后需要几次的CT肝脏门脉检查,导致患者接受的辐射剂量增加。近年来,门静脉CT血管成像进行低对比剂用量和低辐射剂量扫描的研究势在必行,本研究试图通过双能量门静脉成像技术,在低对比剂用量的情况下降低辐射剂量,而保证图像质量的可行性。

1 资料与方法

1.1 资料收集

随机选取我院2014年12月~2015年3月进行CT门静脉成像的病人60例,其中男性30例,女性30例,年龄28~76岁,平均年龄(47±12)岁。随机分为A、B两组,各30例。

1.2 检查方法

扫描采用西门子Somatom Def i nation Flash双源CT机(Somatom Def i nition,Siemens Medical Solutions,Forchemi,Germany)进行扫描。先做上腹部定位像扫描,再行增强血管成像。扫描范围起自横膈顶至髂前上棘,对比剂注射采用德国欧利奇高压注射器,在肘前静脉注入非离子型造影剂欧乃派克350 mgI/mL,造影剂注射完立即以相同的流率注射40 mL生理盐水。A组注射流率3.0 mL/s,注入造影剂1 mL/kg和生理盐水40 mL。B组注射流率3.5 mL/s,注入造影剂1.2 mL/kg和盐水40 mL。应用对比剂追踪技术(Blous-Tracking),在门脉层面处选择腹主动脉监测CT值。当ROI内CT值达到150 HU时,延迟6 s自动触发扫描,扫描方向头至足侧,动脉期扫描结束后20 s进行门脉期扫描。A组采用双能量扫描80/140 kV,280/50 mAs,融合系数0.8重建;B组探测器64 mm×0.6 mm,螺距0.8,图像层厚1 mm,层厚0.75 mm。采用常规单能量120 kV,caredose 4D 400 mAs常规反滤波函数B45f重建。重建层厚均为1 mm,间隔0.75 mm。

1.3 图像分析

测量门静脉各分支及主干CT值及SD,取其平均值,计算SNR;所有图像在西门子工作站进行多平面重组(Multiplanar Reformation,MPR),最大密度投影(Maximum Intensity Projection,MIP)及容积再现技术(Volume Rendering Technique,VRT)等后处理。对所得图像的各项数据收集整理。SNR(信噪比)=强化值/噪声,CNR(对比噪声比)=(强化值-肌肉CT值)/噪声。

1.4 图像质量及评分

将所得两组图像、MIP图、MPR图以及VR图像调入西门子工作站viewing中,由两位放射科主治医师采用非盲法独立对两组组图像质量进行评价。根据欧洲CT图像质量标准[1],评价内容包括肿瘤可见度,图像主观噪声、诊断接受度、伪影。以5分制对图像质量评分:1分,图像噪声大,伪影较重,组织结构显示不清,不能满足诊断要求;2分,图像噪声较大,组织结构显示不清,不能满足诊断要求;3分,图像噪声较大,部分组织结构显示欠佳,但基本能满足诊断要求;4分,图像噪声尚可,结构显示清楚,完全满足诊断要求;5分,图像噪声小,组织结构显示清晰,对比良好,完全满足诊断要求。评分者根据习惯自行调整窗宽窗位,取两位医师评分的平均值作为图像的最终评分,3~5分的图像认为可以接受。

1.5 辐射剂量

采用扫描结束后CT机自动计算生成的剂量报告,每位病例的CT剂量指数(CTDI),由于每位病人的扫描范围不相同,而且剂量长度乘积(DLP),以及进一步计算有效辐射剂量(ED),ED=DLP×C,C为换算因子,采用欧洲CT质量标准指南[1]提出的腹部平均值0.015 mSv/(mGy.cm)。所以由CTDI来说明辐射剂量能尽量减少变量对剂量的影响。

1.6 统计学分析

采用SPSS 17.0软件对所得到的图像数据及所得分数进行统计学分析,两两比较采用SNK-q检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料

患者基本信息见表1,两组患者在性别、年龄、体重指数和扫描长度方面比较没有统计学差异性。

表1 患者个体资料数据

2.2 强化CT值及噪声

低剂量组(A组)与常规剂量组(B组)相比门脉强化值提高约60 HU,噪声相差不大(P>0.05),差异无统计学意义。低剂量组(A组)图像质量较常规组(B组)图像质量有明显提高(图1),且两组数据比较差异有统计学意义,P<0.05(表2)。

图1 强化CT值

注:a~b.男,81岁,1.68 m,55 kg,BMI 19.5 kg/m2,120 kV/400 mAs,CTDIvol13.9 mGy;c~d.男,57岁,1.70 m,60 kg,BMI 20.7 kg/m2,80/140 kV,280/50 mAs,CTDIvol7.3 mGy。下图中门静脉等血管密度高于上图。

表2 两组患者图像质量主管和客观数据

2.3 辐射剂量结果比较

两组患者的辐射剂量比较有差异性,低剂量组(A组)容积剂量指数为(8.02±1.6),常规组(B组)容积剂量指数为(12.35±2.41),两组比较有统计学差异性P<0.05。A组相比较B组容积剂量指数减少约35%。

3 讨论

双源CT在机架内安装了两套球馆和探测器系统,通过设置A、B球馆的不同管电压和管电流进行扫描,能实现一次扫描靶器官得到A和B两球馆不同能量的图像,通过对双能量数据的融合,以更利于病变的显示[2-3]。本研究利用了双源CT双能量扫描在腹部扫描中所产生的的融合图像进行临床诊断,增强碘对比效应,以利于病变检出[4]

根据辐射防护的最优化合理使用剂量原则(As Low As Reasonably Achievable,ALARA)[5-6],在满足诊断需求的前提下,尽可能减低辐射剂量。双能量扫描中其中一个球馆采用的是低管电压,能有效的降低患者的辐射剂量。并且低千伏CT扫描可提高增强后图像的对比度、噪声比、CT值,使造影剂增强效应相对突出,提高了少血供病变的检出率[7],同时减少了造影剂的注射量,避免了大剂量造影剂的使用所造成的造影剂肾病危险性提高[8-9]。肝脏属于相对均质的器官,低千伏图像的噪声对图像的影像是致命的,会是诊断效果降低,相应的高千伏图像恰好能弥补这一不足,根据文献报道,双能量融合图像,可以达到高对比度、高信噪比的双赢[10]。本文中通过改变图像的融合系数,改变低能量射线束在融合图像中的比例,达到升高血管CT值得意义。这也是A组图像质量比B组常规剂量组图像质量提高的原因。

A组低剂量组较之常规剂量组(B组),在图像质量方面,血管显影方面有很大改善和提高。这是因为双能量的融合图像是由低千伏和高千伏图像共同融合而成,本研究中采用0.8的融合系数提高了融合图像中低千伏图像所占比例,增加了造影剂显影的显影和利用率,减少了造影剂用量而维持同样的噪声比,检出血管小的内漏[11]。所以得到的图像质量无论在各个方面都要比常规扫描的得到的图像质量高。这也是低剂量组比常规组在造影剂用量方面要少的原因。这与张龙江等[12]的在双能量CT技术在腹部的研究相符。有研究对比不同融合系数0.1~0.9之间图像质量的不同,这点将在日后的研究中进一步验证。

综上所述,通过双能量门静脉成像技术,在低对比剂用量的情况下降低辐射剂量,保证了图像质量,并且通过临床验证取得了良好效果。同时两组数据也显示出,虽然双能扫描模式有这些优点,但对与体型特大的病人,为了能保证图像质量,会增加低千伏射线的管电流,导致病人的辐射剂量上升,因此对BMI>30 kg/m2的病人不建议行双能量扫描[10,13-16]。同时门脉海绵样变性的患者血管噪声偏大,这与病变对血管的影响密切相关,使两组图像质量下降,需要在以后进一步解决。

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本文编辑 苏欣

Applications of Low Radiation Dose and Low Contrast Agent in Portal Vein Vascular Imaging

LI Jian, SHI Lei, LIU Bao, WANG Dong, YANG Hong-bing, LIU Cong-wei, WU Zhi-bin, SHI Ming-guo

Department of Radiology, Xijing Hospital Affiliated to the Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China

Abstract:Objective To obtain optimal images for portal vein blood vessels under low radiation dose and low contrast agent condition, the present study performed image capturing via application of dual-energyportal venous phase scan mode, as well as reconstructing images via fusion coeff i cient reconstruction model. Methods Sixty patients that were going to undergo portal vein angiography were randomly divided into A, B groups, and each group contained 30 cases. Group A was conducted dual-energy scanning with the dosage of contrast agent of 1 mL/kg. Group B was conducted normal scanning with the traditional single energy of 120 kV, the contrast agent dosage of 1.2 mL/kg. The CT value of the portal vein and the noise of the images were measured, the value of the SNR and CNR were calculated. In addition, the quality of the images was evaluated by two radiologists under a model of fi ve points. Finally, SPSS 17.0 software were utilized to conducting statistical analysis on the data of the images. Results The CT value of the portal vein Group A and group B were separately more than 175 HU and 124 HU. There was a statistical difference between these two groups. Compared with group B, the image quality of group A was obviously improved, and the image scores were signif i cantly higher than that of group B. The image score of group A was (4.4±0.5), and the image score of group B was (3.8±0.38). It was statistically signif i cant between these two groups (P<0.05). The radiation dose of group A was lower than that of group B, with a decrease of 35%. Conclusion High quality of portal vein blood vessel image could be obtained by using double energy scanning and fusion coeff i cient reconstruction model to reconstructed images. Meanwhile, the radiation dose was lower and the contrast agent dosage was decreased nearly by 35%. However, compared with the traditional single energy scanning, the portal vein blood vessels average CT value of the dual-energy scanning was increased by more than 60 HU. Therefore, it is worthy of clinical expansion.

Key words:dual-energy scanning; low radiation dose; low contrast agent; portal vein; energy spectrum CT

[中图分类号]R816.6

[文献标识码]A

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2017.05.003

[文章编号]1674-1633(2017)05-0011-04

收稿日期:2017-02-11

通讯作者:石明国,教授。

通讯作者邮箱:smg2002@163.com