中国中西医结合影像学杂志   2018, Vol. 16 Issue (5): 468-471
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引用本文
雷雨欣, 贺太平, 张喜荣, 任占丽, 马春玲. CT能谱成像减少对比剂用量在肝脏增强扫描中的应用[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2018, 16(5): 468-471. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2018.05.009
LEI Yuxin, HE Taiping, ZHANG Xirong, REN Zhanli, MA Chunling. Application of spectral CT in reducing contrast medium dosage in liver enhancement[J]. Chinese Imaging Journal of Integrated Traditional and Western Medicine, 2018, 16(5): 468-471. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2018.05.009
CT能谱成像减少对比剂用量在肝脏增强扫描中的应用[PDF全文]
雷雨欣1, 贺太平1, 张喜荣2, 任占丽2, 马春玲1
1. 陕西中医药大学附属医院医学影像科，陕西 咸阳 712000;
2. 陕西中医药大学，陕西 咸阳 712000
收稿日期: 2017-12-05
通信作者: 贺太平, E-mail:htp89956@163.com.
摘要：目的: 探讨能谱CT降低对比剂用量在腹部增强扫描中的可行性。方法: 收集50例行腹部增强扫描的患者，排除肝癌、肝硬化等，随机分为2组。A组（25例）：行CT能谱增强扫描（个性化选择能谱扫描协议），对比剂用量350 mgI/kg体质量，重建60 keV 40%（ASIR）图像。B组（25例）：传统120 kV扫描协议（根据NI 10~5 mm自动选择），对比剂用量500 mgI/kg体质量。2组注射流率依据对比剂总量和总注射时间25 s而定。分别记录2组CT剂量容积指数（CTDIvol）。在120 kV和60 keV图像上分别测量动脉期腹主动脉、门静脉期门脉主干、正常肝实质、竖脊肌的CT值及SD值，并计算相应的对比噪声比（CNR）。测量结果采用独立样本t检验。结果: 2组体质量指数无明显差异（P>0.05）。A组腹主动脉CT值及CNR值和门静脉主干CT值及CNR值均高于B组（均P < 0.05）。2组肝实质CT值及CNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。2组竖脊肌SD值差异无统计学意义（P>0.05）。2组CTDIvol相比，差异无统计学意义（P>0.05）。A组对比剂碘摄入量较B组约减少22%（P < 0.05）。结论: 能谱CT在不增加辐射剂量和不影响图像质量的同时可显著减少对比剂碘摄入量。
关键词：体层摄影术, X线计算机    造影剂    
Application of spectral CT in reducing contrast medium dosage in liver enhancement
LEI Yuxin, HE Taiping, ZHANG Xirong, REN Zhanli, MA Chunling
Department of Medical Imaging, Affiliated Hospital of Shaanxi University of Chinese Medicine, Xianyang, 712000, China
Abstract: Objective: To evaluate the feasibility of using spectral CT in contrast-enhanced abdominal scans to reduce the total iodine dosage while maintaining image quality. Methods: Prospectively randomized 50 patients with contrast-enhanced abdominal CT to 2 groups. 25 cases of group A underwent spectral CT with 350 mgI/kg contrast injection protocol, spectral CT images at 60 keV reconstructed with 40%ASiR, and 25 cases of group B underwent the conventional 120 kVp CT with 500 mgI/kg contrast injection. The injection rate was adjusted to have the total injection time of 25 s for both groups. For the 120 kVp scan, tube current (mA) was automatically adjusted to achieve noise index (NI) of 10 HU at 5 mm image slice; and for spectral CT, a mA was selected to produce similar CT dose index (CTDI) as the 120 kVp protocol for NI=10 HU. CTDI were recorded. CT value and standard deviation (SD) of the abdominal aorta in arterial phase (AP), main portal vein in venous phase (VP), liver parenchyma and erector spinae on the 120 kVp images and 60 keV spectral CT images were measured to calculate contrast-noise-ratio (CNR). Measurements were compared with independent sample t-test. Results: The body mass index between 2 groups showed no difference (P>0.05). CT value and CNR for the abdominal aorta and the main portal vein of group A were higher than those of group B (all P < 0.05). CT value and CNR for the liver parenchyma, SD value for the erector spinae and the CTDIvol of the 2 groups had no differences (all P>0.05). Group A with spectral CT achieved 22% iodine dose reduction compared with group B (P < 0.05). Conclusion: Spectral CT can reduce the total iodine dosage at the same image quality and without radiation dose increase.
Key words: Tomography, X-ray computed    Contrast agent    

MSCT腹部3期增强扫描在肝脏疾病诊断中的应用已非常广泛，碘对比剂的合理使用是影响图像质量的关键因素，患者接受的辐射剂量、碘对比剂的不良反应也逐渐受到重视[1]。CT能谱成像是多参数CT成像，基物质图像、能谱曲线、单能量图像是其显著特征[2]，其中单能量图像可实现40~140 keV能量范围内任意能量点的单能量图像提取，并通过优化病灶与背景的对比、减少硬化伪影和金属伪影，改善图像质量[3]。本研究探讨能谱CT单能量成像技术对降低腹部增强扫描对比剂用量的应用价值。

1 资料与方法 1.1 一般资料

收集陕西中医药大学附属医院2016年10月至2017年3月行上腹部增强扫描患者50例，排除肝癌、肝硬化等，随机分为2组。A组25例，男13例，女12例，年龄34~82岁，平均(57.18±12.51)岁；B组25例，男16例，女9例，年龄33~83岁，平均(57.22±11.58)岁。均获得医院伦理委员会的批准和患者的知情同意。

1.2 仪器与方法

采用GE Discovery CT 750 HD(GE Healthcare)扫描仪，Ulrich missouri高压注射器，对比剂使用非离子型低渗对比剂碘海醇(350 mgI/mL)，由22 G套管针经肘静脉注入。A组行能谱增强扫描：140 kV和80 kV瞬时双能切换，扫描参数选择个性化方案，首先在获取定位像后采用常规平扫的噪声指数(noise index，NI)10、层厚5 mm时获得其平均管电流数值，再根据常规CT扫描的管电流与能谱扫描的参数对应表[4]选择相应的能谱扫描协议，对比剂用量350 mgI/kg体质量。B组行常规增强扫描：120 kV，管电流根据NI 10~5 mm自动调节，旋转速度0.6 s/r，对比剂用量500 mgI/kg体质量。其余扫描参数均一致，螺距1.375，准直0.625 mm×64，层厚、层距均为5 mm。注射对比剂总时间均为25 s，根据总量计算流率，以相同流率注射生理盐水20 mL，注射对比剂后30、65 s分别行动脉期、门静脉期延迟扫描。

1.3 图像采集与分析

扫描结束后分别重建A组60 keV 40%(ASIR)图像及B组常规动脉期、门脉期图像，获得层厚为0.625 mm的图像，将重建后图像发送GE AW4.6工作站进行观察和分析。在腹腔干层面的腹主动脉、肝门层面的门静脉主干和肝实质放置类圆形ROI(平均面积50~150 mm2)，获得三者的CT值(肝实质ROI以距肝脏边缘1 cm处正常肝实质为准，避开血管区，取其3个ROI均值)。在肝门层面竖脊肌密度较均匀区域放置类圆形ROI(平均面积约50 mm2)，获得CT值。以被测竖脊肌的标准差(standard deviation，SD)作为图像的背景噪声，计算对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)，CNR=(CT对比组织- CT竖脊肌)/SD竖脊肌。记录仪器自动生成的CT剂量容积指数(CT dose index volume，CTDIvol)。

1.4 统计学方法

使用SPSS 17.0统计软件分析数据，以x±s表示，行两独立样本t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 2组基本资料比较(表 1)
表 1 A、B组患者特征、X线剂量和对比剂用量的对比（x±s）

2组年龄、体质量、体质量指数(BMI)的比较差异均无统计学意义(均P>0.05)。

2.2 2组测量数据比较(表 2)
表 2 2组测量数据对比（x±s）

2组腹主动脉CT值及CNR值，差异均有统计学意义(均P < 0.05)。2组门静脉主干的CT值及CNR值，差异均有统计学意义(均P < 0.05)。2组肝实质的CT值和CNR值差异均无统计学意义(均P>0.05)。2组竖脊肌SD值差异无统计学意义。常规120 kV、500 mgI/kg扫描和能谱60 keV单能量、350 mgI/kg扫描均能达到诊断要求(图 1，2)。

图 1 女，45岁  图 1a~1c  分别为常规扫描模式（120 kV）动脉期VR、门静脉期MIP及肝门层面的肝实质断层图像，肝实质CT值（121.44±9.93）HU，对比噪声比（CNR）9.69±3.18，对比剂用量500 mgI/kg体质量

图 2 男，53岁，右肾占位性病变 图 2a~2c  分别为能谱扫描模式（60 kev）动脉期VR、门静脉期MIP及肝门层面的肝实质断层图像，肝实质CT值（117.26±12.84）HU，CNR 9.52±2.57，对比剂用量350 mgI/kg体质量

2.3 对比剂碘摄入量和辐射剂量比较(表 1)

对比剂碘摄入量A组比B组降低22%(P < 0.05)。2组辐射剂量差异无统计学意义(P>0.05)。

3 讨论

随着医学影像学的发展及对比剂的使用，对比剂诱发肾病成为现在院内获得性急性肾功能衰竭的重要原因。多数研究[5]认为对比剂用量与对比剂肾病发生率成正比，对比剂肾病患者预后差，并发症发生率及死亡率高。因此，降低对比剂用量，减少对比剂诱发肾病风险成为影像工作者研究的课题。

对比剂用量影响强化幅度，其中对血管及肝实质期的强化幅度影响较大[5]。肝脏强化程度受多种体外因素影响，其中体质量被认为是肝脏强化重要的影响因素之一[6]。常规对比剂用量应使肝脏在门脉期CT值至少增加50 HU，对比剂最少用量应在600 mgI/kg体质量。大多数研究[7]认为常规增强扫描时对比剂剂量按1.4 mL/kg体质量计算，也有部分医院采用1.5~2.5 mL/kg体质量的标准。本研究A组根据患者的体质量、年龄及血液循环状况等，使用个性化合适的对比剂用量350 mgI/kg体质量(1.0 mL/kg体质量)，相比使用常规扫描B组对比剂用量降低了约22%，在获得优质图像质量的同时大大减少了对比剂对肾脏的损害。

能谱CT的成像模式有别于传统CT设备，它能够在管电压80 kV和140 kV之间瞬时切换获得101个不同keV的单能量图像及物质分离图像，这种单能量图像能够大大降低硬化伪影并获得相对纯净CT值的图像[8]，与常规CT图像相比，具有更高的图像质量、SNR和CNR。其中低keV单能量图像中碘对比剂密度增加，从而增加实质脏器与病灶的对比，提高实质脏器中病灶的检出率。研究[9]认为65 keV和70 keV图像噪声较低，并有较高的CNR。

本研究基于沈慧娟等[10]研究的结果，选择60 keV图像数据，将60 keV低单能量与低对比剂用量结合，取得了良好效果(A组)，不仅使血管内峰值强化程度增加，与常规增强扫描相比，腹主动脉、门脉主干的CT值明显升高，增强扫描肝实质CT值明显增加，且图像质量也能够达到甚至超过常规造影效果；单能量图像与120 kV的图像质量相比，腹主动脉、门静脉的CNR之间差异有统计学意义，肝实质的CNR之间差异无统计学意义，表明两者图像质量相当；在图像噪声方面，采用单能60 keV与常规图像差异无统计学意义(P>0.05)。

能谱扫描辐射剂量一直受到关注，本研究能谱个性化扫描与常规120 kV的螺旋辐射剂量相比，差异无统计学意义(P>0.05)，说明2种方法的辐射剂量相当，与文献[3]报道一致。

总之，CT能谱成像在不增加辐射剂量和不影响图像质量的同时可显著减少对比剂碘摄入量，在腹部增强扫描中很有临床价值。本研究的局限在于观察例数较少，未根据患者的BMI进行分组；另外，仅对脏器的正常实质进行强化值和CNR的评价，未涉及到病变的检出和诊断，有待于更大样本基础上做多性质病灶的深入研究。

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