引用本文： 李万江, 张凯, 彭礼清, 李真林. 70kV颅脑CT灌注成像的可行性研究. 华西医学, 2015, 30(10): 1910-1913. doi: 10.7507/1002-0179.20150546 复制
颅脑CT灌注成像是一种高效、无创且能定量测量脑组织的血流量、血容量、平均通过时间等灌注参数的影像学检查方法[1]。颅脑CT灌注成像技术不仅对脑组织缺血性改变有较高的临床诊断价值 [2]，而且还可以对颅内肿瘤性病变进行定性评估[3]。然而，限制CT灌注成像在临床的应用辐射剂量太高，而且连续多次的扫描使得患者的累积剂量明显增加[4]。国内外放射医务工作者一直致力于通过各种手段降低患者灌注检查的辐射剂量，比如迭代重建技术、降低扫描的时间分辨率、降低管电压或管电流等[5-6]，这些研究均取得了不错的成果。西门子双源CT推行最新70 kV管电压技术，是迄今为止所有CT设备中最低的管电压[7]。若使用70 kV管电压技术用于CT颅脑灌注检查，患者的辐射剂量必将会有所降低，但使用70 kV管电压技术能否保证灌注参数的准确性且图像质量能否满足诊断要求？本文基于此假设，初步研究70 kV低管电压技术对颅脑灌注参数及辐射剂量的影响。
1 资料与方法
1.1 一般资料
2013年10月－2014年2月拟行CT灌注检查的患者，将这些患者按检查时间分为A、B两组，分别从A、B两组中筛选出15例经CT检查未见颅脑疾病患者的图像数据进行分析。其中男17例，女13例；年龄37～68岁，平均（55.0±13.2）岁。两组患者性别、年龄差异均无统计学意义（P＞0.05）。所有患者均无碘对比剂过敏及严重的心肾功能不全等增强CT检查的禁忌证。
1.2 CT扫描参数
两组患者均行西门子128层双源CT（Siemens Definition flash）4D摇篮床扫描模式进行扫描。标准头部前后位摆放患者的头部，同时对患者的头部进行固定，选择具有一定倾斜角度的头架，使听眉线垂直于检查床，以避免患者的眼睛晶状体在检查过程中受到较大的辐射。A组扫描剂量为管电压80 kV，管电流200 mAs；B组扫描的剂量为管电压70 kV，管电流200 mAs。灌注扫描范围包括颅底以上为100 mm，扫描时间分辨率为1.5 s，总共扫描28次，层厚5 mm，球管旋转时间0.28 s，准直器选择32.0 mm×1.2 mm。经肘前静脉使用高压注射器以6 mL/s速度注入碘帕醇（含碘370 mg/mL）42 mL，对比剂注射完毕后再以5 mL/s的速度注入20 mL生理盐水。
1.3 灌注数据处理及图像质量评价
将A、B两组灌注数据传入西门子后处理工作站[syngo MMWP（VE40A），Siemens Healthcare]进行处理，利用去卷积法计算出脑血流量灌注图、血容量灌注图、平均通过时间灌注图。在A、B两组患者头部的额叶室旁、尾状核、壳、丘脑、颞枕叶选取大小为80 mm2的感兴趣区进行测量，分别测量出感兴趣区内脑血流量值、脑血容量值、平均通过时间值（图 1）。同时测量丘脑及额叶室旁脑白质的CT值和标准差计算出图像的对比噪声比（CNR）和信噪比（SNR）。其中CNR=（丘脑平均CT值-脑白质平均CT值） /标准差，SNR=脑组织平均CT值/标准差。由2名高年资神经影像学诊断医生采用双盲法对A、B组灌注图像进行主观评分，依据在最大密度投影图像上灰白质的分界、脑室、脑沟及图像的锐利度将图像质量分为5个等级，分别评定为1～5分，1分=图像质量差，无法满足诊断要求；2分=图像质量较差，基本可以满足诊断要求；3分=图像质量尚可，可以满足诊断要求；4分=图像质量较好，能很好地满足诊断要求；5分=图像质量好，完全能满足诊断要求。评分≥3分的图像满足诊断要求。主观评分取两位医生评分的平均值。
图1
额叶室旁（1a）、尾状核（2a）、壳（3a）、丘脑（4a）、颞枕叶（5a）感兴趣区的CT灌注检查像
a. 最大密度投影图像 b. 脑血流量灌注图 c.脑血容量灌注图 d. 平均通过时间灌注图
1.4 辐射剂量评价
利用西门子双源CT设备自带辐射评估软件记录A、B两组患者灌注检查后接受的辐射剂量。记录的辐射参数值包括CT剂量指数（单位mGy）、CT剂量长度乘积（单位mGy·cm），根据公式E=DLP×W计算出两组患者的吸收剂量，单位为mSv，其中E为吸收剂量，DLP为CT剂量长度乘积，W为组织的权重因子（颅脑为0.002 3）[8]。
1.5 统计学方法
采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析。两组计量资料采用均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；采用Kappa值评价两位医生的主观评价一致性。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 A组与B组的灌注参数值比较
对A、B两组患者头部的额叶室旁、尾状核、壳、丘脑、颞枕叶选取感兴趣区大小为80 mm2进行测量。测量的5个感兴趣区内的灌注参数值组间差异无统计学意义。见表 1～3。
表1
A组与B组脑血流量比较[n=15，
表2
A组与B组脑血容量比较（n=15，
表3
A组与B组平均通过时间比较（n=15，2.2 A组与B组图像质量比较
两位高年资诊断医生对图像主观评价一致性较好（Kappa值=0.81）。A组（80 kV组）主观评分为4.53分，B组（70 kV组）主观评分为4.46分，A组的主观评分略高于B组，但两组图像平均分都＞3分，两组图像都能满足诊断要求 。两者图像质量客观比较结果见表 4。A组图像仅丘脑的SNR高于B组，差异有统计学意义（P＜0.05）。
表4
A组与B组图像质量客观比较（n=15，2.3 A组与B组辐射剂量比较
A组患者的CT剂量指数为244.65 mGy，CT剂量长度乘积2 884 mGy·cm，有效剂量为6.63 mSv；B组患者的CT剂量指数为159.13 mGy，CT剂量长度乘积为1 876 mGy·cm，有效剂量为4.31 mSv。B组患者的CT剂量指数、CT剂量长度乘积、有效剂量较A组患者均降低了35%。
3 讨论
随着CT检查技术的迅猛发展，越来越多的患者接受CT检查，有些患者甚至需要多次检查，这些患者累积的辐射剂量也随之增加。如今人们也越来越关注CT检查所带来的辐射问题[8-10]。根据美国学者Brenner等[11]的研究认为未来约有1.5%～2.0%的肿瘤与CT检查有关。CT颅脑灌注检查是经静脉注入对比剂的同时对选定区域进行连续多次的重复扫描，以获得该区域内每一个像素的时间-密度曲线，为了保证灌注数据的准确性，CT颅脑灌注检查的时间至少需要40 s，如果每次扫描的时间分辨率为1.5 s，扫描次数最少为28次。即使在使用较低的80 kV管电压的情况下，CT颅脑灌注检查仍然是普通检查的5～6倍[12-13]。因此，放射科医务工作者如今最主要的任务是如何在图像不影响诊断疾病的前提条件下，降低患者CT扫描的辐射剂量。
Wintermark等[14]的研究表明使用80 kV比120 kV用于CT灌注成像能获得更佳的灌像对比，且患者的辐射剂量也明显降低。这说明80 kV的管电压技术用于颅脑灌注检查也得到很多放射医务工作人员的认可。西门子128层双源CT推出最新70 kV 管电压技术，对于以往80 kV的研究带来了新的挑战，因此，本文将以前学者的研究剂量80 kV，200 mAs作为标准来研究70 kV低管电压技术是否可以用于颅脑CT灌注检查。而本研究的结果表明，70 kV对于颅脑灌注参数与80 kV比较无明显差异，这说明70 kV是可以用于颅脑CT灌注检查。然而在辐射剂量方面，70 kV组能使患者的辐射剂量较80 kV组降低35%。
众所周知，CT检查剂量的降低必然导致CT图像质量的下降[14-15]，图像质量的客观评价上虽然70 kV组的SNR、CNR较80 kV组有所下降，但仅丘脑SNR差异有统计学意义（P＜0.05），而CNR和额叶室旁SNR组间差异无统计学意义（P＞0.05）。从本研究结果中的图像主观评分也说明适当的降低CT检查的剂量并不影响诊断医生对于图像的评价，这说明图像质量的下降范围是可以接受的。本研究也有不足之处，首先是由于伦理道德的限制，我们不可能在同一个患者使用两组剂量进行研究，这可能导致我们的研究结果会有所偏差。根据国内学者罗沛霖等[16]的研究表明在相同管电压的条件下，管电流为150 mAs与200 mAs不会影响颅脑的CT灌注参数，也就是说还可能将本研究200 mAs的管电流量降低到150 mAs，这样就可以进一步地降低颅脑CT灌注检查的辐射剂量，当然还需要未来更深入的研究。
综上所述，基于西门子双源CT最新70 kV管电压技术和参考以往学者对颅脑CT灌注检查技术的研究，选择70 kV管电压、200 mAs管电流行CT颅脑灌注检查不会明显影响颅脑灌注参数值和图像质量，而且辐射剂量明显降低。
颅脑CT灌注成像是一种高效、无创且能定量测量脑组织的血流量、血容量、平均通过时间等灌注参数的影像学检查方法[1]。颅脑CT灌注成像技术不仅对脑组织缺血性改变有较高的临床诊断价值 [2]，而且还可以对颅内肿瘤性病变进行定性评估[3]。然而，限制CT灌注成像在临床的应用辐射剂量太高，而且连续多次的扫描使得患者的累积剂量明显增加[4]。国内外放射医务工作者一直致力于通过各种手段降低患者灌注检查的辐射剂量，比如迭代重建技术、降低扫描的时间分辨率、降低管电压或管电流等[5-6]，这些研究均取得了不错的成果。西门子双源CT推行最新70 kV管电压技术，是迄今为止所有CT设备中最低的管电压[7]。若使用70 kV管电压技术用于CT颅脑灌注检查，患者的辐射剂量必将会有所降低，但使用70 kV管电压技术能否保证灌注参数的准确性且图像质量能否满足诊断要求？本文基于此假设，初步研究70 kV低管电压技术对颅脑灌注参数及辐射剂量的影响。
1 资料与方法
1.1 一般资料
2013年10月－2014年2月拟行CT灌注检查的患者，将这些患者按检查时间分为A、B两组，分别从A、B两组中筛选出15例经CT检查未见颅脑疾病患者的图像数据进行分析。其中男17例，女13例；年龄37～68岁，平均（55.0±13.2）岁。两组患者性别、年龄差异均无统计学意义（P＞0.05）。所有患者均无碘对比剂过敏及严重的心肾功能不全等增强CT检查的禁忌证。
1.2 CT扫描参数
两组患者均行西门子128层双源CT（Siemens Definition flash）4D摇篮床扫描模式进行扫描。标准头部前后位摆放患者的头部，同时对患者的头部进行固定，选择具有一定倾斜角度的头架，使听眉线垂直于检查床，以避免患者的眼睛晶状体在检查过程中受到较大的辐射。A组扫描剂量为管电压80 kV，管电流200 mAs；B组扫描的剂量为管电压70 kV，管电流200 mAs。灌注扫描范围包括颅底以上为100 mm，扫描时间分辨率为1.5 s，总共扫描28次，层厚5 mm，球管旋转时间0.28 s，准直器选择32.0 mm×1.2 mm。经肘前静脉使用高压注射器以6 mL/s速度注入碘帕醇（含碘370 mg/mL）42 mL，对比剂注射完毕后再以5 mL/s的速度注入20 mL生理盐水。
1.3 灌注数据处理及图像质量评价
将A、B两组灌注数据传入西门子后处理工作站[syngo MMWP（VE40A），Siemens Healthcare]进行处理，利用去卷积法计算出脑血流量灌注图、血容量灌注图、平均通过时间灌注图。在A、B两组患者头部的额叶室旁、尾状核、壳、丘脑、颞枕叶选取大小为80 mm2的感兴趣区进行测量，分别测量出感兴趣区内脑血流量值、脑血容量值、平均通过时间值（图 1）。同时测量丘脑及额叶室旁脑白质的CT值和标准差计算出图像的对比噪声比（CNR）和信噪比（SNR）。其中CNR=（丘脑平均CT值-脑白质平均CT值） /标准差，SNR=脑组织平均CT值/标准差。由2名高年资神经影像学诊断医生采用双盲法对A、B组灌注图像进行主观评分，依据在最大密度投影图像上灰白质的分界、脑室、脑沟及图像的锐利度将图像质量分为5个等级，分别评定为1～5分，1分=图像质量差，无法满足诊断要求；2分=图像质量较差，基本可以满足诊断要求；3分=图像质量尚可，可以满足诊断要求；4分=图像质量较好，能很好地满足诊断要求；5分=图像质量好，完全能满足诊断要求。评分≥3分的图像满足诊断要求。主观评分取两位医生评分的平均值。
图1
额叶室旁（1a）、尾状核（2a）、壳（3a）、丘脑（4a）、颞枕叶（5a）感兴趣区的CT灌注检查像
a. 最大密度投影图像 b. 脑血流量灌注图 c.脑血容量灌注图 d. 平均通过时间灌注图
1.4 辐射剂量评价
利用西门子双源CT设备自带辐射评估软件记录A、B两组患者灌注检查后接受的辐射剂量。记录的辐射参数值包括CT剂量指数（单位mGy）、CT剂量长度乘积（单位mGy·cm），根据公式E=DLP×W计算出两组患者的吸收剂量，单位为mSv，其中E为吸收剂量，DLP为CT剂量长度乘积，W为组织的权重因子（颅脑为0.002 3）[8]。
1.5 统计学方法
采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析。两组计量资料采用均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；采用Kappa值评价两位医生的主观评价一致性。检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 A组与B组的灌注参数值比较
对A、B两组患者头部的额叶室旁、尾状核、壳、丘脑、颞枕叶选取感兴趣区大小为80 mm2进行测量。测量的5个感兴趣区内的灌注参数值组间差异无统计学意义。见表 1～3。
表1
A组与B组脑血流量比较[n=15，
表2
A组与B组脑血容量比较（n=15，
表3
A组与B组平均通过时间比较（n=15，2.2 A组与B组图像质量比较
两位高年资诊断医生对图像主观评价一致性较好（Kappa值=0.81）。A组（80 kV组）主观评分为4.53分，B组（70 kV组）主观评分为4.46分，A组的主观评分略高于B组，但两组图像平均分都＞3分，两组图像都能满足诊断要求 。两者图像质量客观比较结果见表 4。A组图像仅丘脑的SNR高于B组，差异有统计学意义（P＜0.05）。
表4
A组与B组图像质量客观比较（n=15，2.3 A组与B组辐射剂量比较
A组患者的CT剂量指数为244.65 mGy，CT剂量长度乘积2 884 mGy·cm，有效剂量为6.63 mSv；B组患者的CT剂量指数为159.13 mGy，CT剂量长度乘积为1 876 mGy·cm，有效剂量为4.31 mSv。B组患者的CT剂量指数、CT剂量长度乘积、有效剂量较A组患者均降低了35%。
3 讨论
随着CT检查技术的迅猛发展，越来越多的患者接受CT检查，有些患者甚至需要多次检查，这些患者累积的辐射剂量也随之增加。如今人们也越来越关注CT检查所带来的辐射问题[8-10]。根据美国学者Brenner等[11]的研究认为未来约有1.5%～2.0%的肿瘤与CT检查有关。CT颅脑灌注检查是经静脉注入对比剂的同时对选定区域进行连续多次的重复扫描，以获得该区域内每一个像素的时间-密度曲线，为了保证灌注数据的准确性，CT颅脑灌注检查的时间至少需要40 s，如果每次扫描的时间分辨率为1.5 s，扫描次数最少为28次。即使在使用较低的80 kV管电压的情况下，CT颅脑灌注检查仍然是普通检查的5～6倍[12-13]。因此，放射科医务工作者如今最主要的任务是如何在图像不影响诊断疾病的前提条件下，降低患者CT扫描的辐射剂量。
Wintermark等[14]的研究表明使用80 kV比120 kV用于CT灌注成像能获得更佳的灌像对比，且患者的辐射剂量也明显降低。这说明80 kV的管电压技术用于颅脑灌注检查也得到很多放射医务工作人员的认可。西门子128层双源CT推出最新70 kV 管电压技术，对于以往80 kV的研究带来了新的挑战，因此，本文将以前学者的研究剂量80 kV，200 mAs作为标准来研究70 kV低管电压技术是否可以用于颅脑CT灌注检查。而本研究的结果表明，70 kV对于颅脑灌注参数与80 kV比较无明显差异，这说明70 kV是可以用于颅脑CT灌注检查。然而在辐射剂量方面，70 kV组能使患者的辐射剂量较80 kV组降低35%。
众所周知，CT检查剂量的降低必然导致CT图像质量的下降[14-15]，图像质量的客观评价上虽然70 kV组的SNR、CNR较80 kV组有所下降，但仅丘脑SNR差异有统计学意义（P＜0.05），而CNR和额叶室旁SNR组间差异无统计学意义（P＞0.05）。从本研究结果中的图像主观评分也说明适当的降低CT检查的剂量并不影响诊断医生对于图像的评价，这说明图像质量的下降范围是可以接受的。本研究也有不足之处，首先是由于伦理道德的限制，我们不可能在同一个患者使用两组剂量进行研究，这可能导致我们的研究结果会有所偏差。根据国内学者罗沛霖等[16]的研究表明在相同管电压的条件下，管电流为150 mAs与200 mAs不会影响颅脑的CT灌注参数，也就是说还可能将本研究200 mAs的管电流量降低到150 mAs，这样就可以进一步地降低颅脑CT灌注检查的辐射剂量，当然还需要未来更深入的研究。
综上所述，基于西门子双源CT最新70 kV管电压技术和参考以往学者对颅脑CT灌注检查技术的研究，选择70 kV管电压、200 mAs管电流行CT颅脑灌注检查不会明显影响颅脑灌注参数值和图像质量，而且辐射剂量明显降低。
