|
摘要：随着CT技术的迅速发展，CT血管成像（CT angiography，CTA）技术的应用越来越广泛。近年来提出的“双低”CTA技术逐步受到重视，即降低辐射剂量和对比剂用量。本文对如何降低辐射剂量和对比剂用量，以及其在临床中的应用进行了阐述。 关键词：“双低”CTA，CT血管成像，低辐射剂量，低对比剂用量，低渗对比剂 随着CT技术的迅速发展，CT血管成像（CT angiography，CTA）技术在很多疾病的诊断、治疗以及随诊过程中发挥着越来越大的作用。但随着CT的广泛应用，随之而来的是人体接受的X线辐射剂量明显增多，例如冠状动脉CT血管成像的辐射剂量已达到（17.96±1.71）mSv。在CT扫描检测中减少对患者辐射剂量的新技术已经成为医学领域的迫切需要。虽然CTA使用碘对比剂的不良反应比较少，但对比剂肾病的防治一直受到广泛关注[1]，降低对比剂的用量可显著减少对比剂肾病的发生率[2]。 近年来提出的“双低”CTA技术逐步受到重视。所谓的“双低”CTA技术即同时采用低辐射剂量及低对比剂用量的CTA技术，使用该技术可在保证诊断影像质量的基础上降低CT检查中病人所受的辐射剂量及对比剂用量。 那么，如何能在降低CT辐射剂量和降低对比剂用量的同时，保证“双低”CTA的图像质量呢？其在临床中的应用情况是怎样的？ 一、如何降低CT辐射剂量？ 根据靶部位不同，应用降低辐射剂量的技术亦不同。目前，临床常用的降低辐射剂量的技术包括：低管电压、采用迭代重建算法及大螺距扫描等。 1、低管电压技术 管电压决定了射线的穿透能力，X线照射剂量和管电压的平方呈正比，因此降低管电压是降低CTA检查辐射剂量的一种常用方法。Jun等[3]研究表明，当管电压从100 kV降至80 kV时，CTCA的辐射剂量降低了70%。但降低管电压会降低X线穿透力，增大影像噪声（特别是对于肥胖的病人），从而会影响诊断准确性。适当提高管电流可减少影像噪声：Tang等[4]进行的模型研究显示，80 kV、150~500 mAs获得的影像对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）低于120 kV、300 mAs时获得的影像；但当管电流升至550~650 mAs时，其影像CNR与120 kV、300 mAs时无显著差异，但辐射剂量分别下降了58%、63%及68%。 2、采用迭代重建算法 它是基于统计学原理进行数据空间和图像空间的迭代运算，在某种程度上解决了噪声的问题，降低了图像噪声。迭代重建算法联合低管电压技术，可以在减少病人（特别是肥胖病人）辐射剂量的同时提高影像质量。Eisentopf等[5]采用前瞻性心电门控、低管电压（80 kV）和基于原始数据域迭代重建算法（sinogram-affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）技术，可将CTCA的平均有效剂量降至0.32 mSv，且诊断结果有一定的精确性。Wang等[6]对该技术在肥胖病人中的应用进行了研究，结果表明在体质量指数（body mass index，BMI）>30 kg/m2的患者中，100 kV、SAFIRE组可在辐射剂量减少50%的情况下获得与120 kV、滤过反投影（filtered backprojection，FBP）重建算法组相同的影像质量。因此，迭代重建法联合低管电压技术可以在保证CTA影像质量的前提下降低病人的辐射剂量。 3、大螺距扫描 当扫描范围一定时，增大螺距可缩短扫描时间，相应降低辐射剂量。既往因探测器层数较少等限制，CT扫描时常使用较小的螺距以保证Z轴分辨力，但辐射剂量较高。随着成像设备的改进，探测器列数的增加、各种插值算法的提出，使螺距大幅度增大。如以往CTCA扫描时为了尽可能地减少Z轴方向上的运动伪影，扫描螺距常为0.2~0.5，存在较大范围扫描层面的重叠，而现在CTCA扫描螺距最大增至3.4仍可获得满足诊断的影像，大幅度降低了辐射剂量。De Zordo等[7]进行的研究表明，与较小螺距（0.55）CT及传统的单源CT（螺距1.2）肺动脉成像相比，大螺距（3.2）CT肺动脉成像的辐射剂量明显减少，并且两者影像质量无差别。 二、如何降低对比剂用量？ CTA检查时影响靶血管的强化程度主要有3个因素：CT扫描因素（扫描时间、扫描方法、对比剂到达及延迟时间等）、病人因素（身体质量指数、心输出量、年龄等）及对比剂因素（对比剂用量、对比剂浓度和渗透压、对比剂注射流速及对比剂持续注射时间）[8]。在保证靶血管足够的强化程度的条件下，可采用多种技术降低CTA检查所用对比剂用量。 1、低管电压技术 由于碘的K边缘值约未33 keV，当X线的平均能量越接近其K值时，光电作用会越大，强化效果也越好。因此，降低管电压不但能降低病人的辐射剂量，而且可以增加靶血管的强化程度。所以，在达到满足诊断的相同强化程度时，使用低管电压技术可以适当降低对比剂用量。Waaijer等[25]研究显示，90 kV时每毫克碘的CT值比120 kV及140 kV时分别增加了43%及74%，低管电压条件下血管强化更加明显。Viteri-Ramírez等[9]分别采用80 kV管电压、60 mL对比剂与100 kV管电压、80 mL对比剂行CT肺动脉成像，结果显示80 kV、60 mL扫描方案可以在对比剂减少25%及辐射剂量减少60%的情况下获得与100 kV、80 mL扫描方案相同的影像质量，故低电压技术的应用可以在降低辐射剂量的同时减少对比剂的用量。 2、减少注射持续时间 CT扫描时间是决定对比剂使用量的主要影响因素之一。以往因CT扫描时间较长，所以需要通过持续注射对比剂以使靶血管扫描时血管内对比剂浓度处于峰值，以达到较好的对比效果。目前的CT设备时间分辨力明显提高，大螺距扫描能大幅度地减少扫描时间，即在血管内对比剂浓度达到高峰值后短时间内完成扫描，无需持续注射对比剂来维持血管内对比剂的浓度，也可以降低对比剂用量。Yang等[10]研究显示，大螺距扫描可使CTCA的对比剂用量减少至30 mL而不影响血管的强化程度。由于扫描时间缩短，对比剂用量减少。Beeres等[11]进行大螺距（3.0）扫描研究发现，主动脉成像检查中在降主动脉达140HU触发后延迟10 s扫描影像最佳。 3、个体化选择对比剂用量 由于病人的体型不同，其对比剂用量也应不同。有研究者提出可以根据不同的身体特征指数，如体质量（body weight，BW）[12]、体表面积（body surface area，BSA）[13]、BMI[14]等实现对比剂用量的个体化选择。Szucs-Farkas等[15]比较了依据指标（BW、BSA、BMI、CT影像上横断面面积及前后直径）选择对比剂剂量在80 kV管电压CT肺动脉成像的影像质量，结果表明选择对比剂用量BW（R=-0.585）是最简单合适的指标，其次是BSA（R=-0.582）。 4、使用低渗或等渗的对比剂，使用最小剂量的对比剂 对比剂浓度与其渗透压及黏稠度均有关，与低渗透压及低黏稠度的对比剂相比，高渗透压及高黏稠度的对比剂的肾毒性要大，可能会增加对比剂肾病的发生概率[16]。降低对比剂浓度的方法有：a、适当提高对比剂的注入速度。研究表明，碘的注入速度（与对比剂的浓度和注入速度有关）是血管强化程度的主要决定因素，主要是因为碘的注入速度越大，对团注碘的压缩也越大，其强化效果越明显。在降低对比剂的浓度时，可以通过提高对比剂的注入速度来保证碘的注入速度。随着大螺距技术的应用，影像采集时间明显缩短，为提高对比剂注入速度提供了基础。但由于血管所能承受的压力有限，对比剂注入速度不能无限增大，特别是对于血管弹性较差的病人如老年人等，对比剂注入速度过快会引起对比剂的外渗。b、降低管电压。应用低管电压技术可以弥补低浓度对比剂引起的靶血管强化程度的降低。Faggioni等[17]研究结果表明80 kV下低浓度的碘克沙醇（320 mg I/mL，5 mL/s）的强化效果优于同等容积高浓度的碘美普尔（400 mg I/mL，5 mL/s），而前者碘负荷（对比剂的浓度与对比剂用量的乘积）较后者下降了25%。 三、“双低”CTA在临床中的应用 实现“双低”CTA技术的前提条件是要保证用于诊断的影像质量。为达到此目的，临床上往往需要联合应用上述多种技术。以下介绍“双低”CTA的临床应用现状。 1、冠状动脉 与常规冠状动脉造影相比，CTCA是一种无创性评价冠状动脉病变的技术，在临床应用较广泛，但是其辐射剂量较高。降低辐射技术CTCA常用的有大螺距、迭代重建算法、低管电压技术等，多种技术联用可将辐射剂量降至最低。Schuhbaeck等[18]联合应用以上几种技术后将辐射剂量降至0.1 mSv以下。CTCA常用的“双低”技术主要是多种低辐射剂量技术与低对比剂用量的联合应用。如Liu等[19]联合应用前瞻性心电门控、大螺距及低对比剂用量技术使得对比剂用量降至0.5 mL/kg，辐射剂量降至1 mSv以下。胡刚等[20]联合应用低管电压（100kV）,等渗对比剂（270 mg/ml威视派克）及自适应迭代算法重建（ASiR）技术，在辐射剂量和碘负荷显著降低的情况下，获得了与标准条件（120 kV）下相同的影像质量。目前，尚未见有关双低CTCA诊断冠状动脉疾病的准确性的文献报道。 2、头颈部血管 对于头颈部血管的病变，CT由于其无创性、简单、快速且准确率高等优点在临床应用越来越多。但低辐射剂量也存在潜在的危害[21]，降低头颈部血管检查的辐射剂量至关重要。头颈部血管成像最常用的“双低”技术主要是联合应用低管电压与低对比剂用量及浓度技术。Cho等[16]对头颅模型及临床病人进行研究，比较了120kV、70mL、370mgI/mL与80kV、70mL、300mgI/mL的影像质量，结果表明80 kV时血管的强化程度、SNR及CNR均优于120 kV时，且有效剂量降低了22.2%，碘的用量减少了18.9%。 3、肺动脉 CT作为一种无创性的检查手段已成为肺栓塞首选的检查方法。肺栓塞是肾病综合征病人最常见的静脉血栓栓塞事件的并发症。而对于肾病病人，对比剂对其肾功能的影响更大，更容易发展成为对比剂肾病，故降低对比剂的用量对于肺栓塞病人，特别是肾病综合征伴有肺栓塞的病人是非常有意义的。 CT肺动脉成像最常用的“双低”技术是联合应用大螺距技术、低管电压等低辐射技术与低对比剂用量。低管电压技术的最大缺点是影像噪声太大，而肺组织对X线的吸收较少，适合CT肺动脉成像。Faggioni等[17]在80 kV下仅用40 mL对比剂就能够很好地显示从主肺动脉到亚段肺动脉的各级分支，平均辐射剂量为（4.24±1.51）mSv。Szucs-Farkas等[22]还研究了双低技术在肺栓塞应用中的准确性，结果表明，双低组（80 kV，75mL）与标准组（120 kV，100mL）的影像质量及对肺栓塞诊断的准确性差异无统计学意义，正常组及双低组的敏感度及特异度分别为79.9%与81.3%、98.0%与98.2%。 4、胸腹主动脉 CT在胸腹主动脉疾病诊断和治疗后复查中的应用越来越多，由于其扫描范围广，导致辐射剂量相应较大。尤其对于胸腹主动脉瘤支架植入术后随访复查的病人，其5年内复查的辐射剂量高达200 mSv[23]，因此应有效降低辐射剂量。胸腹主动脉最常用的“双低”技术为联合应用低管电压、大螺距、自动管电压调节技术等低辐射技术与低对比剂用量。Schindera等[24]研究了80 kV、45 mL对比剂在CT胸腹主动脉成像中的应用。结果表明，虽然该条件下影像质量稍差于120 kV、60 mL对比剂的影像，但不影响影像的诊断，而辐射剂量降低了27.9%，对比剂用量降低了25%。 总之，“双低”CTA技术可在保证影像质量的前提下大幅度减少病人的辐射剂量及对比剂用量。我们在临床实践中要在保证诊断要求的基础上，正确认识理解“双低”CTA的临床应用价值，最终降低患者在CTA检查过程中的辐射剂量及碘摄入量，达到“鱼和熊掌”两者兼得。 参考文献： [1] 张龙江,祁吉.对比剂肾病:一个值得关注的问题[J].中华放射学杂志,2007,41:882-884. [2] From AM, Bartholmai BJ, Williams AW, et al. Mortality associated with nephropathy after radiographic contrast exposure[J]. Mayo Clin Proc, 2008,83:1095-1100. [3] Jun BR, Yong HS, Kang EY, et al. 64 -slice coronary computed tomography angiography using low tube voltage of 80 kV in subjects with normal body mass indices:comparative study using 120 kV[J]. Acta Radiol, 2012,53:1099-1106. [4] Tang K, Wang L, Li R, et al. Effect of low tube voltage on image quality, radiation dose, and low-contrast detectability at abdominal multidetector CT: phantom study [J]. J Biomed Biotechnol,2012, 2012: 130169. [5] Eisentopf J, Achenbach S, Ulzheimer S, et al. Low-Dose dual-source CT angiography with iterative reconstruction for coronary artery stent evaluation[J]. JACC Cardiovasc Imaging, 2013,6:458-465. [6] Wang R, Schoepf UJ, Wu R, et al. Image quality and radiation dose of low dose coronary CT angiography in obese patients: sonogram affirmed iterative reconstruction versus filtered back projection [J]. Eur J Radiol, 2012,81:3141-3145. [7] De Zordo T, von Lutterotti K, Dejaco C, et al. Comparison of image quality and radiation dose of different pulmonary CTA protocols on a 128 -slice CT: high -pitch dual source CT, dual energy CT and conventional spiral CT[J]. Eur Radiol,2012,22:279-286. [8] 张龙江, 卢光明.CT 血管成像静脉注射碘对比剂的原则和策略[J].中华放射学杂志,2011,45:597-600. [9] Viteri -Ramírez G, Garcia -Lallana A, Simon -Yarza I, et al. Low radiation and low -contrast dose pulmonary CT angiography: comparison of 80 kVp/60 ml and 100 kVp/80 ml protocols[J]. ClinRadiol,2012,67: 833-839. [10] Yang WJ, Chen KM, Liu B, et al. Contrast media volume optimization in high -pitch dual -source CT coronary angiography: feasibility study[J]. Int J Cardiovasc Imaging, 2013 ,29:245-252. [11] Beeres M, Loch M, Schulz B, et al. Bolus timing in high-pitch CT angiography of the aorta[J].Eur J Radiol,2013,82:1028-1033. [12] Tatsugami F, Matsuki M, Inada Y, et al. Feasibility of low-volume injections of contrast material with a body weight-adapted iodinedose protocol in 320-detector row coronary CT angiography[J]. Acad Radiol,2010,17: 207-211. [13] Pazhenkottil AP, Husmann L, Buechel RR, et al. Validation of a new contrast material protocol adapted to body surface area for optimized low-dose CT coronary angiography with prospective ECG-triggering [J]. Int J Cardiovasc Imaging,2010,26: 591-597. [14] Husmann L, Herzog BA, Burkhard N, et al. Low-dose coronary CT angiography with prospective ECG triggering: validation of a contrast material protocol adapted to body mass index[J]. AJR, 2009, 193: 802-806. [15] Szucs-Farkas Z, Strautz T, Patak MA, et al. Is body weight the most appropriate criterion to select patients eligible for low –dose pulmonary CT angiography? Analysis of objective and subjective image quality at 80 kVp in 100 patients[J]. Eur Radiol,2009,19: 1914-1922. [16] Cho ES, Chung TS, Oh DK, et al. Cerebral computed tomography angiography using a low tube voltage & #40;80 kVp& #41; and a moderate concentration of iodine contrast material[J]. Invest Radiol, 2012, 47: 142-147. [17] Faggioni L, Neri E, Sbragia P, et al. 80 -kV pulmonary CT angiography with 40 mL of iodinated contrast material in lean patients: comparison of vascular enhancement with iodixanol & #40;320mg I/mL& #41;and iomeprol & #40;400 mg I/mL& #41;[J]. AJR,2012 ,199:1220-1225. [18] Schuhbaeck A, Achenbach S, Layritz C, et al. Image quality of ultralow radiation exposure coronary CT angiography with an effective dose <0.1 mSv using high -pitch spiral acquisition and raw data -based iterative reconstruction[J]. Eur Radiol,2013 ,23:597-606. [19] Liu J, Gao J, Wu R, et al. Optimizing contrast medium injection protocol individually with body weight for high-pitch prospective ECGtriggering coronary CT angiography [J]. Int J Cardiovasc Imaging, 2013, 29:1115-1120. [20] 胡刚 韩威 路军良 陈华,等. 冠状动脉CTA双低技术的临床应用[J]. 中国循证心血管医学杂志,2014,03: 51-533. [21] Hall P, Adami HO, Trichopoulos D, et al. Effect of low doses of ionizing radiation in infancy on cognitive function in adulthood: Swedish population based cohort study[J]. BMJ,2004,328:19. [22] Szucs-Farkas Z, Schibler F, Cullmann J, et al. Diagnostic accuracy of pulmonary CT angiography at low tube voltage: intraindividual comparison of a normal-dose protocol at 120 kVp and a low-dose protocol at 80 kVp using reduced amount of contrast medium in a simulation study[J]. AJR,2011,197: 852-859. [23] White HA, Macdonald S. Estimating risk associated with radiation exposure during follow-up after endovascular aortic repair & #40;EVAR& #41;[J]. J Cardiovasc Surg & #40;Torino& #41;,2010,51:95-104. [24] Schindera ST, Graca P, Patak MA, et al. Thoracoabdominal -aortoiliac multidetector -row CT angiography at 80 and 100 kVp: assessment of image quality and radiation dose [J]. Invest Radiol,2009, 44:650-655. [25] Waaijer A, Prokop M, Velthuis BK, et al. Circle of Willis at CT angiography: dose reduction and image quality --reducing tube voltage and increasing tube current settings[J]. Radiology,2007,242:832-829.
|
