双源CT Flash模式肺动脉成像技术中对比剂应用的优化方案研究

时间：2024-07-28

乔红艳QIAO Hongyan

王锡明2WANG Ximing

程召平2CHENG Zhaoping

姜建威1JIANG Jianwei

刘群1LIU Qun

刘丽1LIU Li

双源CT Flash模式肺动脉成像技术中对比剂应用的优化方案研究

乔红艳1QIAO Hongyan

王锡明2WANG Ximing

程召平2CHENG Zhaoping

姜建威1JIANG Jianwei

刘群1LIU Qun

刘丽1LIU Li

目的探讨双源CT Flash模式在肺动脉成像中对比剂应用的优化方案。资料与方法收集临床疑诊为肺动脉栓塞的90例患者，行双源CT Flash模式肺动脉成像，采用人工智能触发扫描，选定肺动脉主干为感兴趣区，随机分为A、B、C组，每组各30例，分别给予35、40、45 ml对比剂，注射速度5.0 ml/s，然后以相同速度注射生理盐水30 ml，测量3组肺动脉干、S1段肺动脉、S10段肺动脉、上腔静脉的CT值，并对3组肺动脉图像质量及上腔静脉硬化伪影进行评价。结果A组各段肺动脉增强CT值>250 HU者占73.33%~90.00%，低于B、C组的93.33%~100.00%（P<0.05）。A组平均肺动脉图像质量评分为（4.37±0.63）分，低于B、C组的（4.91±0.68）分和（4.88±0.54）分（P<0.05），B、C组间评分差异无统计学意义（P>0.05）。上腔静脉硬化伪影分析：C组伪影明显多于A、B组（P<0.05）。结论应用双源CT Flash模式肺动脉成像时，使用较低剂量对比剂（40 ml对比剂+30 ml生理盐水）及较高的注射速度（5.0 ml/s）可以得到满足诊断要求的图像。

肺栓塞；体层摄影术，X线计算机；双源CT；Flash模式；肺动脉成像；造影剂

肺动脉栓塞（pulmonary embolism, PE）是急诊常见病，死亡率高，CT肺动脉成像（CT pulmonary angiography, CTPA）是诊断本病的主要检查方法。随着CT扫描速度的加快，合理使用对比剂越来越引起人们的关注，头颈部血管及主动脉的对比剂优化方案已有认识[1]，CTPA中如何合理优化对比剂应用也应得到重视。尤其随着第二代双源CT的应用，凭借其更宽的探测器与更快的扫描速度，使得肺动脉成像时间明显缩短，也为减少对比剂用量提供了技术支持[2,3]。本研究拟探讨第二代双源CT Flash模式行CTPA的扫描方案，通过分组对照重点探索对比剂的合理使用剂量，以获得符合诊断要求的图像。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集2012-08~2013-10在山东省医学影像学研究所临床拟诊为PE的90例患者，均行CTPA检查，男48例，女42例；年龄23~82岁，平均（56.7±4.5）岁，体重指数（body mass index, BMI）20.2~28.1 kg/ m2。纳入标准：无碘过敏，无心、肾功能不全，随机分成3组，每组30例；A组：35 ml对比剂+30 ml生理盐水；B组：40 ml对比剂+30 ml生理盐水；C组：45 ml对比剂+30 ml生理盐水；注射速度均为5.0 ml/s。所有患者均签署知情同意书。

1.2 检查方法

1.2.1 仪器与对比剂采用Siemens Somatom Defnition Flash，肺动脉成像采用大螺距Flash-embolism模式；双筒高压注射器（MEDRAD, Stellant），18G套针管于肘静脉建立静脉通道；采用350 mgI/ml非离子型对比剂碘海醇（北陆药业）。

1.2.2 检查方法患者取仰卧位，双手置于头上，扫描范围为肺尖至膈顶，扫描方向从脚到头。采用人工智能触发扫描（Bolus-Tracking）模式，延迟4 s监测，选定气管隆嵴突水平肺动脉主干为监测感兴趣区（ROI），监测阈值100.00 HU，触发后4 s移床启动扫描。1.2.3 扫描参数 Flash模式：利用2个球管，其中A球管视野（FOV）50 cm，B球管FOV 33 cm，两个球管夹角94°。扫描时开启实时自动曝光剂量调节自动曝光，管电压80~100 kV，管电流70~150 mA，并记录扫描时间。准直0.6，螺距3.0，球管旋转0.28 s/r。原始数据重建层厚1.0 mm，重建间隔0.7 mm，重建矩阵512×512，重建算法B30f。记录延迟时间及扫描时间、辐射剂量。

1.3 图像评价方法由2名胸部影像诊断副主任医师采用双盲法对3组图像进行评价分析，并最终协商达成一致意见。所有CT图像均传输至后处理工作站，运用多平面重组（MPR）、最大密度投影（MIP）和容积再现（VR）等重建技术完成图像处理。

1.3.1 图像质量客观评价首先结合MIP、MPR图像判断中央及外周肺动脉有无栓塞。然后测定以下血管的CT值[4]：肺动脉干（main pulmonary arteries, MPA）、S1段肺动脉（A1）、S10段肺动脉（A10）、上腔静脉（SVC；主动脉根部层面）。选定所测血管的ROI尽可能包括血管最大直径，A1、A10测量左、右两取平均值。肺动脉及其分支CT值>250 HU即可满足诊断要求[5]。

1.3.2 图像质量主观评价 ①结合轴位、矢状位和冠状位MIP、MPR图像，采用5分法对肺动脉进行分级[6]：5分，肺动脉段及亚段强化极佳，相邻肺静脉未见强化；4分，肺动脉段及亚段强化尚可，相邻肺静脉略有强化；3分，肺动脉段及亚段显示一般，与相邻肺静脉同等强化；2分，肺动脉段及亚段轻度强化，弱于伴行肺静脉强化；1分，肺动脉显示不良，需重做。②上腔静脉硬化伪影[7]分为2级：0级，未见明显伪影；1级，可见周围存在伪影。

1.4 统计学方法采用SPSS 15.0软件，2名医师的评分一致性采用Kappa检验；计量资料组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用SNK-q检验；计数资料比较采用χ2检验，P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较 3组患者均顺利通过CTPA检查，确诊肺栓塞的例数分别为7例、5例、4例（图1）。3组患者在年龄、性别、BMI、延迟时间、扫描时间、CT容积剂量指数、剂量长度乘积上差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 3组患者一般资料比较（n=30）

2.2 图像质量客观评价 3组所测肺动脉及SVC平均CT值见表2。3组所测肺动脉平均CT值均>250 HU；A组所测SVC CT值低于B、C组（F=24.62, P<0.05）。各段肺动脉平均CT值分布见表3。A组患者MPA增强CT值>250 HU的比例低于B、C组，但差异无统计学意义（P>0.05）。A组患者A1及A10增强CT值>250 HU的比例明显低于B、C组，差异有统计学意义（χ2=67.6, P<0.05），B、C两组间差异无统计学意义（χ2=2.34, P>0.05）。

表2 3组所测血管平均CT值（HU）

表3 各段肺动脉平均CT值分布[n(%)]

2.3 图像质量主观评价采用Kappa一致性检验，2名医师评分具有较好的一致性（Kappa=0.84, P<0.01）。A、B、C组肺动脉评分分别为（4.37±0.63）分、（4.91±0.68）分、（4.88±0.54）分，3组间肺动脉评分差异有统计学意义（χ2=39.2, P<0.05），B、C组评分高于A组，B、C两组间差异无统计学意义（P>0.05），见图2。SVC周围硬化伪影（表4）：3组间差异均有统计学意义（χ2=258.8, P<0.05），C组伪影最多，A组最少（图3）。

表4 3组患者上腔静脉硬化伪影分级[n(%)]

图2 采用40 ml对比剂所得VR（A）、冠状位MIP（B）及矢状位MIP（C）肺动脉图像，肺动脉及其分支显示清晰，肺静脉未见明显显影，评分为5分，上腔静脉周围未见明显硬化伪影

图3 上腔静脉周围硬化伪影图，35 ml对比剂组未见明显硬化伪影（A），40 ml、45 ml对比剂组可见明显硬化伪影（B、C）

3 讨论

CTPA凭其较高的敏感性及特异性成为诊断PE的主要方法。MSCT技术发展迅速，从最初的16排、64排到现在的双源CT，扫描速度越来越快，因此以往的对比剂注射方案已不适用于现在最新的扫描仪。临床上应用的对比剂注射方案多依赖实践经验，往往缺乏科学的实验研究，本研究则利用双源Flash CT肺动脉成像技术重点研究对比剂应用的合理优化方案。

3.1 肺动脉强化程度的影响因素影响肺动脉强化主要有个体因素及对比剂注射相关因素[8]，本研究主要探讨后者对肺动脉强化的影响，其中重点关注对比剂剂量的合理使用。Ramadan等[4]研究表明，64层螺旋CT肺动脉成像中对比剂已用到50 ml，利用第二代双源CT Flash模式肺动脉成像时间缩短，本研究分成35、40、45 ml 3种剂量进行研究，同时每组追加30 ml生理盐水，双期注射冲刷残留在上肢静脉及SVC残留的对比剂，延长注射时间提供肺动脉一致性的强化[9]。本研究结果显示，40 ml对比剂既可得到满足诊断要求的图像，剂量又较以往明显降低，在减少不良反应的同时，降低了检查成本，减少了医疗风险的发生[10]。血管强化程度取决于每秒通过血管断面的碘含量，较高的注射速度可以明显提高单位时间碘含量。一般认为3~5 ml/s的流速用于CTPA检查较为合适[4,7]。本研究选择5.0 ml/s的注射速度，使对比剂达到团注，肺动脉强化程度高。延迟时间的把握：由于肺循环很快，可利用时间窗窄，这样准确把握延迟时间成为CTPA成功的关键。团注方式为常用技术[11]，操作简单快捷，可以减少对比剂的使用剂量。本研究选择肺动脉干作为ROI，延迟时间7.2 s，此时对比剂已全部进入肺循环，有利于采集肺动脉最佳增强效果的时间段，但应注意对于严重右心功能不全者慎用此技术[12]。

3.2 图像质量分析 PE的检出主要依靠肺动脉与栓子的密度差别[4]，良好的肺动脉图像应清晰显示主干及其分支。本研究中3组患者肺动脉及其分支平均CT值均>250 HU，但在分析肺动脉平均CT值分布比例时，在亚段水平（A1、A10），A组分别有7例、8例患者CT值<250 HU，且肺动脉评分低于B、C两组，提示35 ml对比剂组在亚段肺动脉显示上不能得到完全符合诊断需求的图像，可能与其剂量略少、远端分支充盈欠佳有关。本研究在分析SVC硬化伪影时，C组伪影最多，与其少量对比剂残余在上腔静脉内有关。本研究结果表明，采用40 ml对比剂联合30 ml生理盐水行CTPA扫描，既可以得到符合诊断要求的肺动脉图像，同时SVC硬化伪影较少。

3.3 本研究的限制与不足首先，本研究收集的病例数较少，且BMI均较小，需待进一步扩大样本量及研究范围；其次，本文着重研究肺动脉的强化特点，但患者中阳性率较低，需随访及扩大样本量来评价诊断肺栓塞的准确率；再次，Flash扫描模式无法评价心功能情况，无法兼顾主动脉病变的观察。

通过初步研究，双源CT Flash模式肺动脉成像技术中，使用较低剂量对比剂（40 ml对比剂+30 ml生理盐水双期注射）及较高的注射速度（5.0 ml/s），可以得到满足诊断要求的肺动脉图像，并达到降低对比剂剂量的目的，值得临床借鉴。

[1] 杨春燕, 侯新川, 梅友泉. 低剂量对比剂在64排CT头颈部血管联合成像中的应用. 中国医学影像学杂志, 2012, 20(5): 352-354.

[2] 孙宏亮, 胡莹莹, 王武. 256层螺旋CT肺动脉成像对比剂应用的优化方案研究. 医学影像学杂志, 2013, 23(3): 393-396.

[3] Bauer RW, Kramer S, Renker M, et al. Dose and image quality at CT pulmonary angiography-comparison of first and second Generation dual-energy CT and 64-slice CT. Eur Radiol, 2011, 21(10): 2139-2147.

[4] Ramadan SU, Kosar P, Sonmez I, et al. Optimisation of contrast medium volume and injection-related factors in CT pulmonary angiography: 64-slice CT study. Eur Radiol, 2010, 20(9): 2100-2107.

[5] Roggenland D, Peters SA, Lemburg SP, et al. CT angiography in suspected pulmonary embolism: impact of patient characteristics and different venous lines on vessel enhancement and image quality. Am Roentgenol, 2008, 190(6): W351-W359.

[6] 崔兴宇, 方向明, 蔡崧, 等. 单次对比增强双源CT双能量肺灌注成像对比剂注射方案的优化. 实用放射学杂志, 2013, 29(9): 1496-1499, 1536.

[7] Achenbach S, Marwan M, Schepis T, et al. High-pitch spiral acquisition: a new scan mode for coronary CT angiography. J Cardiovasc Comput Tomogr, 2009, 3(2): 117-121.

[8] Bae KT, Tao C, Gürel S, et al. Effect of patient weight and scanning duration on contrast enhancement during pulmonary multidetector CT angiography. Radiology, 2007, 242(2): 582-589.

[9] Kubo S, Tadamura E, Yamamuro M, et al. Thoracoabdominalaortoiliac MDCT angiography using reduced dose of contrast material. Am Roentgenology, 2006, 187(2): 548-554.

[10] Thomsen HS. European society of urogenital radiology. European Society of Urogenital Radiology guidelines on contrast media application. Curr Opin Urol, 2007, 17(1): 70-76.

[11] Henzler T, Meyer M, Reichert M, et al. Dual-energy CT angiography of the lungs: comparison of test bolus and bolus tracking techniques for the determination of scan delay. Eur Radiol, 2010, 81(1): 132-138.

[12] 周运锋, 史河水, 吴爱兰, 等. 选择MSCT肺动脉血管成像触发点位置及后处理技术. 中国医学影像技术, 2010, 26(8): 1561-1564.

（本文编辑冯婕）

Optimization of Contrast Medium Injection in Dual-source CT Flash Scan in Pulmonary Angiography

PurposeTo explore the optimum contrast medium injection protocol of dual-source CT Flash scan in pulmonary angiography.Materials and MethodsNinety cases suspected pulmonary embolism underwent CT pulmonary angiography using dualsource CT Flash scan. The region of interest of triggering position was set in the lumen of the main pulmonary artery (MPA). All the subjects were divided into group A, B and C, with each group of 30 cases. Patients in group A, B and C were injected 35 ml, 40 ml and 45 ml contrast medium respectively with an injection fow rate of 5.0 ml/s, followed by a saline chaser of 30 ml. CT value of pulmonary arteries (MPA, S1 artery and S10 artery) and superior vena cava were measured. Image quality of pulmonary arteries and artifact of superior vena cava were also analyzed.ResultsPercentage of optimal attenuation in pulmonary arteries (>250 HU) was lower in group A than that in group B and C (73.33%-90.00% vs. 93.33%-100.00%, P<0.05). The image quality score in group A (4.37±0.63) was lower than that of group B (4.91±0.68) and group C (4.88±0.54) (P<0.05). There was no signifcant difference between group B and group C (P>0.05). The artifact of superior vena in group C was much more than that in other groups (P<0.05).ConclusionPulmonary angiography using dual-source CT Flash scan with low dose contrast medium and relatively high fow rate can meet the requirement of the diagnosis.

Pulmonary embolism; Tomography, X-ray computed; Double-source CT; Flash mode; Pulmonary angiography; Contrast media

1.江苏省无锡市第三人民医院放射科江苏无锡 214041

2.山东省医学影像研究所CT室山东济南250021

王锡明

CT Room, Shandong Medical Imaging Research Institute, Ji'nan 250021, China

Address Correspondence to: WANG Ximing

E-mail: wxming369@163.com

山东省医药卫生科技发展计划项目（2013WS0180）。

R814.42

2014-02-26

修回日期：2014-06-19

中国医学影像学杂志