中国中西医结合影像学杂志   2020, Vol. 18 Issue (1): 90-93
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引用本文
雷雨欣, 赵文勇, 任占丽, 韩冬, 马春玲, 张敏, 于楠, 于勇. 半量对比剂能谱单能量成像在肾动脉CTA中的可行性研究[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2020, 18(1): 90-93. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2020.01.026
Lei Yuxin, Zhao Wenyong, Ren Zhanli, Han Dong, Ma Chunling, Zhang Min, Yu Nan, Yu Yong. A feasibility study of half-dose contrast agent with dual-energy spectral CT in renal artery CTA: compared with conventional 120 kV[J]. Chinese Imaging Journal of Integrated Traditional and Western Medicine, 2020, 18(1): 90-93. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2020.01.026
半量对比剂能谱单能量成像在肾动脉CTA中的可行性研究[PDF全文]
雷雨欣 , 赵文勇 , 任占丽 , 韩冬 , 马春玲 , 张敏 , 于楠 , 于勇
陕西中医药大学附属医院，陕西 咸阳 712000
收稿日期: 2019-09-11
通信作者: 赵文勇, E-mail:417002089@qq.com.
摘要：目的: 探讨半量对比剂能谱单能量成像在肾动脉成像中的可行性。方法: 收集行肾动脉CTA的患者41例，随机分为对照组（A组）21例和研究组（B组）20例。A组采用常规扫描，120 kV，对比剂用量600 mgI/kg体质量。B组采用能谱扫描，140和80 kV瞬时切换，对比剂用量300 mgI/kg体质量。A组重建1.25 mm、滤波反投影（FBP）图像，B组分别重建40、45、50、55、60、65、70 keV单能量、层厚为1.25 mm、40% ASIR单能量图像。将所有图像行MPR、VR、CPR，比较2组图像质量主观评分，并应用Kappa检验比较2名医师主观评价的一致性。计算肾动脉的SNR、CNR，对2组图像的CT值、SD值、SNR、CNR进行统计学分析。结果: 2组一般资料和辐射剂量相比差异均无统计学意义（均P>0.05）。B组比A组对比剂用量降低了51.6%（P=0.000）；B组55 keV时的CT值与A组等效，55、60 keV的SD值与A组最接近，55 keV的SNR与A组最接近，50~65 keV的CNR与A组最接近。结论: 在能谱CT单能量肾动脉成像中，半量对比剂55~60 keV的能量点接近常规剂量的图像质量。
关键词：造影剂    体层摄影术, X线计算机    肾动脉    
A feasibility study of half-dose contrast agent with dual-energy spectral CT in renal artery CTA: compared with conventional 120 kV
Lei Yuxin , Zhao Wenyong , Ren Zhanli , Han Dong , Ma Chunling , Zhang Min , Yu Nan , Yu Yong
Affiliated Hospital of Shaanxi University of Chinese Medicine, Xianyang 712000, China
Abstract: Objective: To explore the feasibility of half-dose contrast agent with dual-energy spectral CT in renal artery imaging when compared with conventional 120 kV. Methods: Forty-one patients with renal artery imaging were collected and randomly divided into two groups with Group A as the control group and Group B as the study group. Group A used conventional scan protocol, tube voltage 120 kV, while Groups B used dual-energy spectral imaging mode. The contrast dosages were 600 mgI/kg in Group A and 300 mgI/kg in Group B. The images in Group A were reconstructed at 1.25 mm and FBP while Group B was reconstructed at 40 keV, 45 keV, 50 keV, 55 keV, 60 keV, 65 keV and 70 keV, with 40%ASIR images. All the images were reformated with MPR, VR, CPR. The subjective image scores of the two groups were assessed blindly by two experienced physicians using a 5-point system and the score consistency was compared by the Kappa test. The signal noise ratio (SNR) and contrast noise ratio (CNR) were calculated. The single factor analysis of variance was used to analyze the differences between Group A and 7 subgroups of Group B with P < 0.05 being statistically significant. Results: The basic datas and radiation dose between two groups were not significantly different (P>0.05) while the contrast agent dosage in Group B decreased by 51.6% compared with Group A (P < 0.05). The CT value of Group B with was similar to Group A while the SD value of Group B with 55 keV and 60 keV monochromatic energy was similar to Group A. The images of Group B with 55 keV monochromatic energy can obtain the similar SNR with Group A and the CNR of Group B with 50 keV to 65 keV monochromatic energy were nearest to that of Group A. Conclusion: In renal artery imaging with spectral CT monochromatic energy, half-dose contrast agent combined with 55 keV to 60 keV monochromatic energy images can obtain the similar image quality with that of conventional contrast-agent dose.
Key words: Contrast agent    Tomography, X-ray computed    Renal atrery    

肾动脉CTA简单无创，是临床检查肾动脉狭窄及术前评估的首选方法。但CTA存在对比剂肾病的潜在风险，且与对比剂浓度呈正相关。因此，降低对比剂用量并保证图像质量一直是研究重点。能谱CT是多参数扫描模式，通过高低能瞬时切换，得到40~ 140 keV单能量图像，其中低单能量水平图像对比度高，可减少对比剂用量，但同时也会增加图像噪声，结合自适应统计迭代重组技术可抑制图像噪声，提高图像质量。本研究主要探讨对比剂用量减半时能谱单能量成像在肾动脉CTA中的可行性。

1 资料与方法 1.1 一般资料

收集2019年1—3月在我院行肾动脉CTA的患者41例，随机分为A组21例，其中男14例，女7例，平均年龄（58.71±10.47）岁；B组20例，其中男14例，女6例，平均年龄（64±10.19）岁。排除碘对比剂过敏、甲状腺功能亢进、心肾功能不全、育龄期女性及孕妇。本研究经我院伦理委员会的批准，患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用GE Healthcare Discovery CT750 HD能谱CT扫描仪。患者取仰卧位，扫描范围自肾上极至肾下极，训练呼吸屏气。扫描参数：A组采用常规扫描，120 kV smart mA，噪声指数12，螺距1.375，转速0.6 s/转，层厚5 mm。B组采用能谱扫描，140和80 kV瞬时切换，根据患者常规120 kV、噪声指数10~5 mm的平均mSA进行个性化选择。

2组均采用非离子低渗对比剂碘海醇（350 mgI/ mL），A组剂量600 mgI/kg体质量，B组剂量300 mgI/ kg体质量，流率均为4 mL/s；采用团注追踪触发技术，监测层面选择腹主动脉肾门水平，对比剂注射10 s开始监测，触发阈值设为180 HU，后延迟5.4 s触发扫描，对比剂注射后追加生理盐水30 mL冲洗。

1.3 图像采集与评价 1.3.1 客观评价

扫描后A组重建层厚1.25 mm、滤波反投影（FBP）图像；B组分别重建40、45、50、55、60、65、70 keV单能量、层厚均为1.25 mm、40% ASIR自适应统计迭代重建图像。将所有图像传入AW 4.6工作站，行MPR、VR、CPR。分别测量左、右肾动脉及同层面前腹壁脂肪的CT值及SD值（代表测量噪声），双肾动脉取其平均值，计算肾动脉SNR和对比噪声比（CNR）：SNR=CT值血管/SD值脂肪，CNR=（CT值血管 -CT值脂肪）/SD值脂肪。分别记录2组容积CT剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）。

1.3.2 主观评价

由2名有经验的放射科医师对血管的清晰度、锐利度及肾动脉分级数量采用5分制进行双盲法主观评价（表 1）。

表 1 图像质量主观评分标准

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0统计软件，数据结果除特别注明外均以x±s表示；2组图像的CT值、SD值、SNR、CNR行单因素方差分析；应用Kappa检验比较观察者间评分的一致性，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2组一般资料和辐射剂量相比差异均无统计学意义（均P>0.05）。B组对比剂用量比A组降低了51.6%（P=0.000）（表 2）。B组55 keV时的CT值为（283.64±48.56）HU与A组的（292.51±74.76）HU等效，55、60 keV的SD（23.24±8.85，19.38±7.84）与A组（15.59±3.95）最接近，55 keV的SNR（14.34± 4.68）与A组（23.36±9.13）最接近，50、55、60、65 keV的CNR（20.57±6.51、19.41±6.39、20.88±5.87、20.85±5.84）与A组（29.94±10.27）最接近（图 3）。

表 2 A、B 2组基本资料、辐射剂量和对比剂用量的比较

图 1 女，40岁  图 1a，1b  分别为常规扫描模式（120 kV）肾动脉期MIP和VR图，对比剂剂量600 mgI/kg体质量  图 2  女，48岁，左肾小囊肿  图 2a~2d  分别为能谱扫描模式（55、60 keV）肾动脉期MIP和VR图，对比剂剂量300 mgI/kg体质量。与120 kV图像相比，55 keV图像肾动脉有相近的CT值，120 kV和55 keV、60 keV图像均能清晰显示肾动脉及分支，图像质量未见明显差异

图 3 分别为能谱扫描与常规扫描的CT值（图 3a）、噪声（图 3b）、SNR（图 3c）和CNR（图 3d）的比较。*P＜0.05. n.s.：差异无统计学意义。

3 讨论

随着影像技术的发展，肾动脉CTA将逐步取代肾动脉造影在临床广泛应用[1]。碘浓度是影响组织器官强化的主要原因，与图像质量呈正相关[2]。而对比剂的大量使用可引起对比剂肾病，甚至急性肾功能衰竭[3-4]。因此，应在保证图像质量的前提下合理使用对比剂，即遵循低浓度、低流速、低剂量[5]的“三低”原则。本研究通过减少对比剂用量降低对比剂肾病[5]，将使用300、600 mgI/kg体质量对比剂得到的图像进行比较，结果表明两者图像质量差异无统计学意义，但对比剂用量降低了51.6%，提高了肾动脉CTA的安全性。

本研究应用CT能谱智能匹配扫描模式，根据常规扫描使用的平均mAs选择相应的能谱模式行肾脏3期增强扫描发现，CT能谱智能匹配扫描模式与常规120 kV扫描模式的辐射剂量差异无统计学意义，与吕培杰等[6]的结果一致；CT能谱智能匹配扫描模式操作更简单、快捷，可实现个性化的选择。

能谱CT通过球管管电压80和140 kV瞬时切换获得40~140 keV单能量图像，低能量水平的X线穿透能力低于高能量水平的X线，在降低对比剂用量同时，增加组织的CT值和图像对比度，可满足临床诊断要求。但随着能量水平的降低，图像噪声也随之增加，研究[7]证实51 keV单能量图像肾动脉的CNR与传统模式组比较，差异无统计学意义，与本研究相符。本研究中50~65 keV的CNR与A组最接近，与之前研究[7-9]结果相似。研究[10]证实，51 keV单能图的应用，可使对比剂用量降低44.9%，而获得满意的肾动脉图像。

低单能量在增加组织CT值的同时也增加图像噪声，为保证可诊断的图像质量，应结合ASIR技术。研究[11]表明20%~40%ASIR与FBP噪声相当。本研究选择40%ASIR迭代重建算法，得到可接受的图像噪声，也不影响肾动脉CTA的成像质量和疾病的诊断。

综上所述，肾动脉成像中能谱扫描模式较常规扫描所用对比剂碘用量明显减少，即可保证图像质量，又可减少对患者肾功能的损伤，临床上可推荐。本研究不足之处：样本量较小，未对入选患者依据BMI值分组，可重复性还需进一步探讨。

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