赵欣耘, 李曼
苏州市第九人民医院, 江苏 苏州 215200
2020-11-02 收稿, 2021-02-26 录用
^*通讯作者: 赵欣耘

摘要: 本研究选取了86例因颈动脉病变引起脑供血不足的患者，均行颈动脉CTA检查，其中43例作为对照组，行常规扫描模式，另选43例作为研究组，配合能谱CT双低减影法行大螺距扫描，以探讨大螺距扫描配合能谱CT双低减影法在颈动脉CT血管成像（CTA）过程中的应用效果及对辐射剂量、对比剂用量的影响。结果显示，研究组颈动脉各段血管腔CT值均高于对照组（P < 0.05）；研究组颈总动脉、颈内动脉信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）均高于对照组（P < 0.05）；研究组图像质量平均分值高于对照组（P < 0.05）；研究组鞍上骨皮质差值低于对照组，去骨效果评分高于对照组（P < 0.05）；研究组剂量长度乘积（DLP）、容积CT剂量指数（CTDlvol）、有效剂量（ED）、碘摄入量均小于对照组（P < 0.05）。由此可见，采用大螺距扫描配合能谱CT双低减影法行颈动脉CTA，能显著改善检查效果，提高图像质量，且能减少辐射剂量和对比剂用量。
关键词: 颈动脉病变脑供血不足CT血管成像大螺距扫描能谱CT双低减影法图像质量
Effect of Large-pitch Scanning Combined with Energy Spectrum CT Double-low Subtraction in Carotid CTA and the Influence on the Dose of Radiation and Contrast Medium
ZHAO Xinyun, LI Man
Suzhou Ninth People's Hospital, Suzhou 215200, Jiangsu, P. R. China
^*Corresponding author: ZHAO Xinyun
Abstract: In this paper, the application effect of large-pitch scanning combined with energy spectrum CT double-low subtraction in the process of carotid CT angiography (CTA) were explored, as well as the influence on the radiation dose and the dose of contrast agent. We chose 86 cases of cerebral insufficiency caused by carotid artery disease, and all patients underwent carotid CTA. Among them, 43 cases underwent conventional scanning mode as the control group, and the other 43 cases underwent large-pitch scanning combined with energy spectrum CT double low subtraction method as the study group. The results showed that the CT values of each segment of the carotid artery CTA in the study group were higher than those in the control group (P < 0.05). The signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) of the common carotid artery and internal carotid artery in the study group were higher than those in the control group (P < 0.05). The average score of image quality in the study group was higher than that of the control group (P < 0.05). The difference of suprasellar cortex in the study group was lower than that of the control group, 375 and the score of bone removal effect was higher than that of the control group (P < 0.05). The dose length product (DLP) of the study group were less than those of the control group (P < 0.05), as well as CT dose index (CTDlvol), effective dose (ED) and iodine intake. It can be seen that the application of large-pitch scanning and energy spectrum CT double-low subtraction for carotid CTA can significantly improve the inspection effect and the image quality, and reduce the radiation dose and the amount of contrast agent.
Key words: carotid artery diseasecerebral insufficiencyCT angiographylarge pitch scanenergy spectrum CT double low subtractionimage quality
脑梗死是临床最常见脑血管疾病之一，资料显示，颈动脉狭窄程度越严重，脑供血不足越明显，脑梗死发生风险越高^{[1, 2]}。因此，早期评估颈动脉狭窄情况有助于预防和诊断脑梗死。CT血管成像(computed tomography angiography，CTA)是筛查、诊断头颈血管性疾病的常用方法，但在骨质和血管区分方面存在一定难度，血管显示清晰度欠佳，影响诊断准确率^{[3, 4]}。随着CT技术不断发展，有报道指出能谱CT双低减影法在保证良好图像质量的前提下，可有效降低辐射剂量和对比剂用量，同时获得更佳去骨效果^{[5, 6]}。此外，新近研究发现大螺距扫描可明显减少扫描时间，缩短维持扫描所需血管内对比剂峰值的时间，有利于减少对比剂用量^{[7, 8]}。基于此，本研究首次分析了大螺距扫描配合能谱CT双低减影法在颈动脉CTA中的应用效果及对辐射剂量、对比剂用量的影响。
1 资料与方法1.1 一般资料选取2019年5月~2020年4月我院86例因颈动脉病变引起脑供血不足的患者，均行颈动脉CTA检查，其中43例作为对照组，行常规扫描模式，另43例作为研究组，行大螺距扫描配合能谱CT双低减影法。对比两组性别、年龄、心率、体质量指数、吸烟、饮酒、居住地，均无显著差异(P＞0.05)。见表 1。
表1

表 1 两组一般资料比较 项目 研究组(n=43) 对照组(n=43) t/χ2 P 性别(女/男) 18/25 20/23 0.189 0.664 年龄/岁 25~64(45.38±9.30) 23~65(44.76±10.11) 0.296 0.768 心率/(次·min-1) 65~87(76.12±5.42) 64~88(76.83±5.58) 0.599 0.551 体质量指数/(kg·m-2) 19.8~27.5(24.83±1.33) 19.5~27.1(24.29±1.40) 1.834 0.070 吸烟(是/否) 17/26 15/28 0.199 0.656 饮酒(是/否) 13/30 10/33 0.534 0.465 居住地 ??城镇 26(60.47%) 24(55.81%) 0.191 0.662 ??农村 17(39.53%) 19(44.19%) 注：饮酒定义：每日饮白酒≥2两或啤酒≥2瓶，每周饮酒≥1次；吸烟定义：每天抽烟≥1支，连续吸烟时间＞6月

表 1 两组一般资料比较

1.2 选例标准纳入标准：①均存在颈动脉病变引起的脑供血不足，需行颈动脉CTA检查；②无CTA检查禁忌症；③自主行为能力良好，能配合完成研究；④患者知晓本研究，已签署同意书。
排除标准：①不能正常沟通交流者；②对比剂过敏体质者；③恶性肿瘤患者；④严重感染性疾病患者；⑤甲状腺功能亢进者；⑥凝血功能障碍或有出血倾向者；⑦妊娠期或哺乳期女性；⑧心律不齐、屏气不佳者。
1.3 方法仪器选用德国西门子第二代双源能谱CT扫描仪，对照组行常规扫描模式，单球管1×64层，螺距1.0，管电压120 kV，管电流200 mA，以5 mL/s速度注射适量碘普罗胺(370 mgI/mL)，采用40 mL生理盐水冲管，图像常规重组处理。研究组行大螺距扫描配合能谱CT双低减影法，增强扫描采用能谱扫描模式，双球管2×64层，螺距2.0，管电压80 kV，管电流自动调节，以5 mL/s速度注射适量碘克沙醇(270 mg/mL)，采用40 mL生理盐水冲管，采用自适应性统计迭代重组后处理算法进行计算。扫描后将图像传入AW4.6工作站进行减影，由两名资深放射医师评估，测量主动脉弓、双侧颈总动脉近段和远段、颈内动脉近段和远段及空气CT值，以及双侧颈总动脉、颈内动脉和空气的背景噪声标准差(SD)值，计算颈总动脉和颈内动脉信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)，SNR=目标血管CT值/目标血管SD值，CNR=(目标血管CT值－空气CT值)/空气SD值^{[9, 10]}，并记录两组容积CT剂量指数(CTDlvol)、剂量长度乘积(DLP)、有效剂量(ED)。
1.4 观察指标(1) 两组主动脉弓、双侧颈总动脉近段和远段、颈内动脉近段和远段CT值。(2)两组图像质量客观指标，即颈总动脉、颈内动脉的SNR和CNR。(3)两组图像质量主观评价，采用图像质量评分^[11]评估，分值范围1~5分，3~5分表示检查符合诊断要求，1~2分表示检查不符合诊断要求。(4)两组图像去骨效果，包括鞍上骨皮质差值、去骨效果评分^[12]，鞍上骨皮质差值为CT增强值与CT平扫值之间的差值，去骨效果评分：1分：大量骨残留，远端分支显示不清，不能满足诊断要求；2分：骨残留较多，远端分支显示稀疏，部分不能显示；3分：骨残留较少，血管结构尚清晰，边缘略模糊，远端分支尚清晰；4分：无骨残留，血管壁显示良好，远端分支显示清晰。(5)两组辐射剂量、对比剂用量，即DLP、CTDIvol、ED、碘摄入量。
1.5 统计学方法采用SPSS 22.0软件进行数据处理，计数资料以例数描述，采用χ²检验，等级资料行Ridit检验；计量资料以平均数±标准差描述，两组间比较采用独立样本t检验；α=0.05。采用Kappa检验评价一致性，Kappa≥0.750表示一致性较高。
2 结果2.1 颈动脉CT值研究组颈动脉CTA各段血管腔CT值均较对照组高(P＜0.05)。见表 2。
表2

表 2 两组患者颈动脉CT值对比(HU) 颈动脉分段 研究组(n=43) 对照组(n=43) t P 主动脉弓 478.12±90.25 361.24±60.37 7.059 ＜0.001 颈总动脉近段 ????右 522.46±89.41 375.72±88.14 7.664 ＜0.001 ????左 531.74±78.69 373.41±61.24 10.412 ＜0.001 颈总动脉远段 ????右 493.25±90.84 375.36±66.37 6.870 ＜0.001 ????左 475.69±80.16 375.62±74.26 6.005 ＜0.001 颈内动脉近段 ????右 511.42±89.25 389.74±81.25 6.611 ＜0.001 ????左 510.36±95.24 396.41±72.85 6.232 ＜0.001 颈内动脉远段 ????右 503.41±57.82 387.52±57.82 8.194 ＜0.001 ????左 489.57±57.82 405.26±57.82 5.509 ＜0.001

表 2 两组患者颈动脉CT值对比(HU)

2.2 图像质量客观评价研究组颈总动脉、颈内动脉的SNR和CNR均较对照组高(P＜0.05)。见表 3。
表3

表 3 两组图像质量客观评价对比 组别 例数 颈总动脉 颈内动脉 SNR CNR SNR CNR 研究组 43 44.07±7.43 59.87±11.14 37.63±8.05 54.37±12.41 对照组 43 39.52±9.54 52.31±14.64 33.27±7.94 48.63±10.27 t 2.467 2.695 2.529 2.337 P 0.016 0.009 0.013 0.022

表 3 两组图像质量客观评价对比

2.3 图像质量主观评价经两名资深影像诊断医师以双盲法对图像质量进行评分，研究组图像质量高于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)，研究组图像质量平均分值(4.57±0.20)分高于对照组(4.10±0.22)分，差异有统计学意义(t=10.366，P＜0.001)，两名医师对图像质量评估的一致性较高(Kappa值=0.812)，见表 4。
表4

表 4 两组图像质量比较 组别 例数 1分 2分 3分 4分 5分 医师A 研究组 43 0(0.00%) 0(0.00%) 2(4.65%) 11(25.58%) 30(69.77%) 对照组 43 1(2.33%) 3(6.98%) 8(18.60%) 11(25.58%) 20(46.51%) U 2.380 P 0.017 医师B 研究组 43 0(0.00%) 0(0.00%) 1(2.33%) 15(34.88%) 27(62.79%) 对照组 43 0(0.00%) 4(9.30%) 7(16.28%) 12(27.91%) 20(46.51%) U 1.989 P 0.047

表 4 两组图像质量比较

2.4 鞍上骨皮质差值、去骨效果评分研究组鞍上骨皮质差值较对照组低，去骨效果评分较对照组高，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 5。
表5

表 5 两组患者鞍上骨皮质差值、去骨效果评分对比 组别 例数 鞍上骨皮质差值/HU 去骨效果评分/分 研究组 43 9.98±4.83 3.54±0.42 对照组 43 21.46±6.25 3.12±0.57 t 9.531 3.890 P ＜0.001 ＜0.001

表 5 两组患者鞍上骨皮质差值、去骨效果评分对比

2.5 辐射剂量和对比剂用量研究组的DLP、CTDIvol、ED和碘摄入量均较对照组少，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表 6。
表6

表 6 两组辐射剂量、碘摄入量对比(x±组) 组别 例数 DLP/(mGy·cm) CTDIvol/mGy ED/mSv 碘摄入量/g I 研究组 43 699.14±135.26 17.74±3.51 2.98±0.56 13.52±2.26 对照组 43 1485.36±345.36 34.63±6.26 6.13±0.65 21.20±3.25 t 13.900 23.120 24.076 12.722 P ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

表 6 两组辐射剂量、碘摄入量对比(x±组)

2.6 典型案例女，46岁，采用大螺距扫描配合能谱CT双低减影法扫描模式进行扫描，医师评估图像质量评分为5分，图像清晰显示颈动脉病变引起脑供血不足。CT扫描图像、冠状面、矢状面及VR图像见图 1。
图 1

图 1 大螺距扫描配合能谱CT双低减影法扫描图像 a.扫描图像；b.冠状面；c.矢状面；d.VR图像

3 讨论目前脑血管疾病呈现高发趋势，颈动脉粥样硬化斑块引起的颈动脉狭窄是其主要危险因素之一，可增加脑供血不足、脑梗死等发生风险^[13]。早期行颈动脉CTA检查，为保证图像质量，一般需采用高浓度、高剂量对比剂进行增强扫描，对比剂不良反应较多，且增大了X射线辐射剂量^[14]。如何在确保图像质量且不影响诊断的前提下降低CTA检查的对比剂不良反应和辐射剂量，成为了影像学研究的热点。有****通过降低管电压而减小了X射线辐射剂量，但单纯降低管电压会影像图像质量^[15]。降低管电流也是减少CTA辐射剂量的常用方法，但会延长颈部扫描曝光时间，而肩部、头部曝光不足，易导致颈部血管两端图像质量下降^[16]。张小勇等^[17]研究指出，采用大螺距扫描可加快扫描速度、降低辐射剂量。李骋等^[18]研究也发现，大螺距扫描模式能有效减少患者屏气时间，预防并发症，且能减少图像运动伪影。此外，头颈CTA减影也能缩短图像处理时间，尤其是能谱CT双低减影法的应用，在同等条件下可以获得更好的图像质量，同时能明显降低扫描剂量^[19]。本研究分析了大螺距扫描配合能谱CT双低减影法在颈动脉CTA检查中的应用效果，结果发现，大螺距扫描配合能谱CT双低减影法能明显提高颈动脉CTA各段血管腔CT值及图像质量分值，同时能有效提高颈总动脉、颈内动脉SNR和CNR，进一步改善鞍上骨皮质差值及去骨效果评分，提示大螺距扫描配合能谱CT双低减影法可有效降低背景噪声干扰，更准确地测量血管腔CT值，从而获得更高质量的扫描图像。CT值、SNR、CNR是影响CTA图像质量的主要因素，而能谱CT既能减少X线的余晖效应，又可提升发射速度，有效提高图像质量^[20]。而且大螺距扫描的管电压设置较低，有助于提高CT值，获取更好去骨效果^[21]。
本研究还发现，大螺距扫描配合能谱CT双低减影法能明显减少颈动脉CTA检查的DLP、CTDlvol、ED及碘摄入量，即减少辐射剂量和对比剂用量。目前降低辐射剂量的方法主要从X线产生部分、X线探测部分及计算机成像部分入手，X线产生部分可通过调节管电流、管电压、螺距等实现；而通过改良探测器材料、宽度及几何结构，提高X线探测部分的性能和效率，同样可降低辐射剂量；同时通过改进重组算法也具有减少辐射剂量的作用。大螺距扫描配合能谱CT双低减影法采用双球管2×64层扫描，螺距提高至2.0，管电压降低至80 kV，管电流自动调节。有研究显示，每降低20 kV的管电压可降低约50%的辐射剂量，且合理适当调节管电流，也可降低头颈CTA的辐射剂量^{[22, 23]}。且检查过程中采用自适应迭代重组算法，为降低辐射剂量及对比剂浓度成像提供了软件基础。因此大螺距扫描配合能谱CT双低减影法可从X线产生部分及计算机成像部分进行调节，能在确保图像质量的前提下有效减少辐射剂量和对比剂用量，提高了颈动脉CTA检查的安全性。
综上可知，大螺距扫描配合能谱CT双低减影法能明显提高颈动脉CTA检查的图像质量，且能减少辐射剂量和对比剂用量，提高颈动脉CTA检查效率及安全性，具有较高应用价值。本研究也存在一定不足，如样本量较少、样本选取范围有限，一定程度上限制了研究结果的推广，有待日后增加样本量、拓展研究范围进一步探究。

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