CT肺动脉血管成像(CT pulmonary angiography,CTPA)已成为临床诊断肺动脉病变，特别是肺动脉栓塞(pulmonary embolism,PE)的首选方法^[1]。目前，临床上常用的CTPA检查方法多采用高管电压、高碘浓度对比剂，该方法不仅辐射剂量较大，随着对比剂剂量的增加，对比剂肾病的发生率亦随之上升^[2]。对于降低辐射剂量，国内外学者通过降低管电压等方法进行了大量探索研究^[3-5]，而如何降低碘负荷的研究则相对较少。本研究拟通过应用正常碘浓度和稀释低浓度对比剂，并联合降低管电压进行CTPA成像，比较其图像质量和辐射剂量，探讨稀释低碘浓度对比剂在CTPA应用中的可行性及价值。

1. 一般资料：前瞻性选取温州医科大学附属第一医院2010年10月至2012年5月临床怀疑肺动脉栓塞而行CTPA检查的患者共72例，剔除标准：心肝肾功能严重不全者；造影剂过敏者；病情危急无法制动致呼吸移动伪影较多者及孕妇和过度肥胖者。最终入选60例，其中男30例，女30例，平均年龄(56.9±13.3)岁。根据随机数字表法分为A、B、C 3组，每组20例。所有检查者的体质量指数(BMI)＜28 kg/m²(排除过度肥胖患者)。所有检查均经过温州医科大学附属第一医院和北京协和医院伦理委员会批准，并取得患者的知情同意并签署知情同意书。

2. 扫描方法：采用320排容积CT扫描(日本东芝公司Aquilion one)。患者取仰卧位平躺于CT检查床上，上肢上举。对比剂为非离子型碘对比剂(碘海醇，350 mgI/ml)，采用Medrad双筒双流高压注射器经肘静脉留置针注入。CTPA扫描利用智能示踪触发(bolus tracking)技术实时监控触发层面肺动脉主干感兴趣区(region of interest,ROI)的CT值，当达到预设值250 Hu时自动移床至扫描起始位置并触发扫描，触发层面选取气管隆突下肺动脉主干层面，扫描范围自肺尖至肺底，方向自头侧向足侧。螺旋扫描方式，准直器宽度160×0.5 mm，单圈旋转时间0.5 s，螺旋因子0.869，重建层厚和层间距均为0.5 mm，视野350 mm，管电流自动。3组患者的扫描管电压、对比剂注射方案及图像重建算法分别为：A组(120 kV，350 mgI/ml组)120 kV扫描，对比剂40 ml(碘含量350 mgI/ml)，生理盐水20 ml，注射速率为4 ml/s，滤波反投影(filtered back projection,FBP)[JP2]重建算法；B组(100 kV，280 mgI/ml组)100 kV扫描，利用高压注射器的双流软件功能按20%的生理盐水和80%的碘海醇配比稀释对比剂(碘含量280 mgI/ml)，总量为40 ml，再注射生理盐水20 ml，三维自适应迭代剂量降低重建(adaptive iterative dose reduction 3-dimensional,AIDR3D)，标准水平重建算法；C组(80 kV，245 mgI/ml组)80 kV，利用高压注射器的双流软件功能按30%的生理盐水和70%的碘海醇配比稀释对比剂(碘含量245 mgI/ml)，总量为40 ml，再注射生理盐水20 ml，AIDR3D高水平重建算法。记录每例患者扫描时设备自动生成的容积CT剂量指数(CTDI_vol)。

3. 图像处理与分析评价：将所有图像传至Vitrea Advanced 6.1后处理工作站，利用多平面重组(MPR)、最大密度投影(MIP)及容积重建技术(VR)进行后处理重建。

CTPA图像质量客观评价：在原始横轴位图像上对肺动脉及背景组织进行测量。测量肺动脉主干，左、右肺动脉干增强后的CT值，取其平均值作为肺动脉主干CT值，取其标准差平均值作为背景噪声值。测量左右各叶肺动脉干增强后的CT值，取其平均值作为各叶肺动脉干CT值，取其标准差平均值作为背景噪声值。ROI设置为圆形，直径取目标血管直径的1/2，避开肺动脉栓子及上腔静脉线束硬化伪影。另外，测量肺动脉主干层面两侧椎旁肌肉的CT值并取平均值。根据公式计算图像信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)，计算公式如下：SNR_a=ROI_a/SD_a；CNR_a=(ROI_a-ROI_c)/SD_a；SNR_b=ROI_b/SD_b；CNR_b=(ROI_b-ROI_c)/SD_b。式中，ROI_a、SD_a为肺动脉主干的CT值平均值和背景噪声平均值，Hu；ROI_b、SD_b为各叶肺动脉干的CT值平均值和背景噪声平均值，Hu；ROI_c为椎旁肌肉CT值平均值，Hu；SNR_a和CNR_a为肺动脉主干的信噪比和对比噪声比；SNR_b和CNR_b为各叶肺动脉干的信噪比和对比噪声比。以上工作由一名放射科具有丰富经验的医师独立完成。

CTPA图像主观评价：由两名经验丰富的医师对3组病例图像质量进行双盲目测主观评分，评分标准采用5分评价法对肺动脉血管边缘形态、6级以上肺动脉小分支显示、静脉干扰、整体图像质量及诊断信心进行评价。取两名医师评分的平均值作为最终评分结果。具体评分标准列于表 1。

表 1(Table 1)

表 1 图像主观质量评分标准 Table 1 Subjective score standard of image quality 评价项目 5分 4分 3分 2分 1分 血管边缘形态 锐利 较锐利 较毛糙 毛糙 模糊 细小分支显示 好 较好 一般 较差 差 静脉干扰 无 较小 一般 较大 大 整体图像质量 好 较好 一般 较差 差 诊断信心 充足 较充足 一般 不足 无法诊断

表 1 图像主观质量评分标准 Table 1 Subjective score standard of image quality

4. 统计学处理：各项测量数据以x±s表示。采用SPSS 19.0统计软件进行统计分析。两名医师图像质量主观评分一致性分析采用组内相关系数(intraclass correlation coefficients，ICC)。ICC≥0.8认为一致性较好。3组图像间的肺动脉平均CT值、背景噪声值、SNR、CNR、CTDI_vol及主观评分比较采用单因素方差分析及多重比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

1. CTPA图像质量客观评价：3组患者的性别、年龄、BMI之间差异均无统计学意义(P>0.05)。3组CTPA图像质量评价结果列于表 2。3组图像肺动脉主干及各叶肺动脉干平均CT值A组最低，C组最高，A组与C组间差异有统计学意义(F=2.65，P＜0.05)，但A组与B组间、B组与C组间差异无统计学意义(P＞0.05)。背景噪声值A组明显高于B、C组(F=16.38，P＜0.001)，B组略低于C组，但B组与C组间差异无统计学意义(P＞0.05)。对于SNR和CNR，A组明显均低于B、C两组，差异具有统计学意义(F=17.17、19.13，P＜0.001)，但B、C两组间SNR、CNR差异均无统计学意义(P＞0.05)。

表 2(Table 2)

表 2 3组CTPA图像质量评价(x±s) Table 2 Evaluation of CTPA image quality(x±s) 组别 例数 肺动脉主干(Hu) SNRa CNRa 主观评分 平均CT值 背景噪声 A组 20 416.6±122.0 40.65±9.06 11.21±6.59 8.38±5.27 21.85 B组 20 492.2±149.2 24.00±4.28b 21.30±7.18b 22.95±9.05b 23.04 C组 20 524.0±144.1a 28.06±7.05b 19.86±7.10b 21.55±9.09b 22.50 组别 例数 各叶肺动脉(Hu) SNRb CNRb CTDIvol(mGy) 平均CT值 背景噪声 A组 20 412.3±121.9 41.96±10.52 11.24±6.06 8.99±4.12 5.75±1.69 B组 20 436.3±144.8 28.37±9.57b 24.79±10.44b 15.10±5.15b 5.78±1.50 C组 20 515.9±128.0a 25.32±6.64b 22.02±5.86b 17.30±5.09b 4.92±0.89 注：A组.120 kV,350 mgI/ml组；B组. 100 kV,280 mgI/ml组；C组. 80 kV,245 mgI/ml组；SNRa.肺动脉主干的信噪比；CNRa.肺动脉主干的对比噪声比；SNRb.各叶肺动脉干的信噪比；CNRb.各叶肺动脉干的对比噪声比；CTDIvol.容积CT剂量指数。与A组比较，aF=2.65，P＜0.05；bF=16.38、17.17、19.13，P＜0.001

表 2 3组CTPA图像质量评价(x±s) Table 2 Evaluation of CTPA image quality(x±s)

2. CTPA图像质量主观评价：不同对比剂注射方案及不同kV扫描条件下CTPA冠状位MIP图如图 1所示。两名医师对于3组图像质量的主观评分结果的一致性较好(ICC=0.88、0.91、0.86)。对于肺动脉边缘形态、6级以上小动脉细节显示、静脉干扰、整体图像质量及诊断信心的评分尽管A组略低于C组，B组最高，但各组间差异均无统计学意义(P＞0.05)。

图 1 不同对比剂注射方案及不同kV扫描条件下CT肺动脉血管成像(CTPA)冠状位最大密度投影(MIP)图 A. 120 kV，碘含量350 mgI/ml； B. 100 kV，碘含量280 mgI/ml； C. 80 kV，碘含量245 mgI/ml Figure 1 Coronal MIP under different scan conditions of iodine contrast medium concentration and tube voltage A. 120 kV,iodine contrast medium concentration 350 mgI/ml; B. 100 kV,iodine contrast medium concentration 280mgI/ml; C. 80 kV,iodine contrast medium concentration 245 mgI/ml

3. 辐射剂量：A、B、C 3组CTDI_vol分别为(5.75±1.69)、(5.78±1.50)、(4.92±0.89)mGy。3组间CTDI_vol差异无统计学意义(P＞0.05)。

随着管电压的降低，X射线束能量降低并接近于碘对比剂K层的边缘能量，这时光电效应明显增强，碘对比剂的衰减增加使得充盈碘对比剂的肺动脉CT值升高，图像对比度增加^[6]。本研究显示，80及100 kV低管电压组(B、C组)肺动脉主干及其分支强化平均CT值均高于120 kV组(A组)。富青等^[7]的研究结果显示，80 kV组9个不同观察层面的肺动脉主干及分支平均强化CT值均显著高于120 kV组；Heyer等^[3]研究结果显示，120 kV标准管电压组肺动脉主干、段及亚段分支血管平均强化CT值均显著低于100 kV低管电压组。本研究结果与上述研究结论一致。

随着管电压的降低，在图像质量客观评估指标中，A组SNR和CNR 均低于B、C两组，但B、C两组间SNR、CNR差异均无统计学意义；另外，主观对于肺动脉边缘形态、6级以上小动脉细节显示、静脉干扰、整体图像质量及诊断信心的评分各组间差异均无统计学意义，这充分说明B、C两组扫描方案所得图像能够满足临床对于肺动脉栓塞的诊断要求。葛全序等^[4]应用80 kV进行肺动脉成像，结果显示图像质量无论在主观、客观评估指标上均与常规电压组无统计学差异；富青等^[7]及Heyer等^[3]的研究均得出类似结果。本研究结果与上述研究结论均相符。

本研究扫描方案使用了自动管电流调制技术，噪声指数设置为定值(SD=12.5)，这使得随着管电压的降低，mAs必然会大幅度增加，这也是3组尽管管电压逐渐降低，但CTDI_vol差异无统计学意义的原因所在。本研究中，A组采用FBP算法，B组采用标准水平迭代算法，C组采用高水平迭代算法，结果A与B、C组间背景噪声的差异具有统计学意义，但B与C组间背景噪声差异无统计学意义，充分说明迭代算法能够很好的降低图像噪声。夏巍等^[8]的研究显示，CTPA检查中应用迭代算法结合低管电压的方法能够大幅度降低图像噪声，提高图像质量。Mirsadraee等^[9]在对肺CT灌注的研究中比较了AIDR3D算法与FBP算法的对图像噪声的影响，结果显示前者较后者显著降低了图像噪声。上述研究结果与本研究结果相一致。

近年来随着碘对比剂使用的日益增多，其导致的急性肾损伤发病率不断提高。目前，碘对比剂使用已成为第3位医院收治的急性肾损伤患者的病因，随着对比剂浓度的增加，其影响也越来越严重，研究表明对比剂一旦引起患者肾功能损伤将会大大提高其住院并发症发生的风险，甚至有可能发展成长期肾功能衰竭，死亡率也将是普通患者的4～5倍^[10-11]。因此，减少对比剂使用、降低对比剂浓度已成为临床上越来越重视的问题。目前，CTPA检查临床上应用的碘对比剂浓度在270～370 mgI/ml之间，本研究利用高压注射器的双流注射功能按比例稀释将对比剂碘浓度最低降至245 mgI/ml(C组)，且获得的图像质量主观评分与B、C组间差异无统计学意义，SNR、CNR与B组间亦差异无统计学意义，这说明，在满足一定诊断要求的情况下，对于一定体质量指数的患者，临床上可以采用更低碘浓度的对比剂(如本研究中C组稀释至245 mgI/ml)联合更低的管电压(如80 kV)扫描来进行CTPA成像，这具有较好的临床价值。胡雪梅等^[12]比较了使用低浓度对比剂(270 mgI/ml)与常规浓度对比剂(370 mgI/ml)对于图像质量的影响，结果显示图像质量评分两组间差异无统计学意义，可以满足临床诊断要求，这与本研究结果相仿，但该研究是直接使用低浓度对比剂，由于低浓度对比剂并没有在临床上普及使用，所以这样不仅会额外增加患者费用，而且还会因需要更换对比剂而增加检查的时间。相比较而言，本研究通过稀释常规对比剂的办法来降低对比剂浓度则更便于操作，也不会增加患者额外的负担。尽管本研究结果显示各组间容积CT剂量指数差异无统计学意义，但由于本研究采用了不同稀释浓度的对比剂结合不同管电压及重建算法组合来进行CT肺动脉血管成像，从而为临床针对特定患者人群(如肝肾功能不全)提供了更为安全的成像方案选择，具有放射防护学意义。

本研究也存在一定的局限性。本研究对入选患者的体质量指数作了限制(BMI＜28 kg/m²)，因此，对于较肥胖患者是否能获得同样的结论尚有待进一步的研究。另外，本研究中缺乏各组对比剂注射后肾功能损伤的检验量化指标，缺乏随访比较数据，这也是后续研究的内容。

综上所述，在CTPA成像中，注射稀释低碘浓度对比剂，并联合低管电压扫描和迭代算法重建，可以在保证图像质量的同时，控制辐射剂量水平，具有较好的临床应用价值。