可变流率团注追踪技术联合第三代双源 CT 双能量扫描对头颈血管 CT 血管造影成像质量的影响

本研究表明，可变流率团注追踪技术联合第三代双源 CT 双能量扫描用于头颈血管 CTA，可降对比剂用量、提升成像质量。

　　### 引言
计算机断层血管造影（CTA）在头颈血管疾病诊断中占据关键地位，可用于检测脑动脉、颈静脉畸形、狭窄、闭塞及动脉瘤等病症。然而，CTA 存在引发对比剂肾病（CIN）的风险，据研究，其患病率在 4.1% - 26.6% 之间波动。减少对比剂用量成为 CTA 研究的重要关注点。当前，临床进行头颈 CTA 时，常采用传统的单一流率注射方案，注射量通常在 40 - 100ml，但由于颅内动静脉循环迅速，动静脉峰值差异仅 6 - 8 秒，易导致动脉成像时受到静脉干扰，且锁骨下静脉和上腔静脉的对比剂残留会降低颈动脉和椎动脉开口等关键区域的成像质量。

分段可变流率团注追踪技术能通过调整对比剂注射流率，延长血管增强时间，优化成像质量，更好地显示病变或血管结构。第三代双源 CT 的双能量扫描模式产生的低千伏电子伏特（keV）图像，可增强头颈、肺部、冠状动脉和下肢的 CTA 成像效果，在降低对比剂用量的同时实现最佳血管增强。双能量去骨软件还能消除头颈部动脉图像上的骨骼和钙化干扰，操作比单源 CT 的双扫描减影去骨法更简便。本研究旨在探究可变流率团注追踪技术联合第三代双源 CT 双能量扫描，能否在降低对比剂用量的同时，为头颈血管 CTA 提供高质量图像。

材料和方法

本回顾性研究经福建医科大学附属漳州市医院伦理审查委员会批准。研究对象为接受头颈血管 CTA 检查的患者，排除标准涵盖对碘对比剂过敏、严重肝功能障碍（Child - Pugh 分级 C 级）、肾功能障碍（估算肾小球滤过率（eGFR）低于 30mL/min/1.73m2 ）、无法配合检查、不能仰卧、妊娠、体重超 90kg、年龄小于 18 岁、颅内压急剧升高、脑出血、严重心力衰竭、成像时运动伪影严重、严重脑颈部狭窄、右上肢无静脉通路、锁骨下静脉置管及颈静脉反流等情况。

从电子病历系统获取患者性别、年龄、体重等临床信息，从影像系统收集检查方法、对比剂用量和影像学结果数据，通过实验室信息系统采集 CTA 检查前后的血清肌酐水平（检查后 48 - 72h 内记录的最高血清肌酐水平）。根据检查顺序和对比剂注射技术，202 例患者被分为两组：A 组 100 例，采用可变流率团注追踪注射法；B 组 102 例，使用传统单一流率团注追踪技术。检查前后评估两组患者的肾功能，以使用对比剂后 48 - 72h 内血清肌酐升高≥0.3mg/dL（≥26.5μmol/L）或升高至基线值的 1.5 - 1.9 倍作为对比剂诱导的急性肾损伤（PC - AKI，即以往认知的 CIN）的诊断标准。

两组均使用第三代双源 CT 扫描仪（SOMATOM Force，西门子医疗）进行标准化头颈 CTA 检查。扫描协议包括从头顶至心脏下缘的前后位和侧位定位像，扫描启动时间通过团注追踪技术确定。团注追踪扫描参数为：监测层面位于主动脉弓水平的升主动脉附近，管电压 100kVp，固定管电流 23mAs。A 组采用可变流率团注追踪技术，低碘流率下触发阈值设为 60HU；B 组触发阈值设为 100HU。双能量扫描方向为足到头，覆盖气管分叉下缘至头顶范围，达到触发阈值后延迟 3s 扫描，采用 80/sn150kVp 双能量扫描模式，采集参数为 192×0.6mm，螺距 0.7，旋转时间 0.25s，器官特征设为 NECK，80kV 时质量参考 mAs 为 129mA，sn150kVp 时为 72mA，并激活 CARE Dose 4D 进行剂量优化。重建参数包括层厚 0.75mm，增量 0.5mm，视野（FOV）涵盖整个颅骨，矩阵大小 512×512，重建核为 Qr40，采用 CTA 窗设置，系列为 A + B，DE Comp 设为 0.5，ADMIRE 强度设为 3，以提升图像质量、降低噪声。

使用德国 Ulrich Medical 的整体观注射器 XD200x 高压注射器，经右侧肘正中静脉穿刺置入 20G 留置针注射对比剂。对比剂为江苏恒瑞医药股份有限公司生产的碘佛醇，浓度 350mg I/ml。根据患者体重调整对比剂流率，体重 40 - 49kg、50 - 64kg、65 - 79kg、80 - 90kg 时，流率分别设为 4.5ml/s、5ml/s、5.5ml/s、6ml/s。

两组均采用智能追踪触发的对比剂注射方法。A 组实施可变流率团注追踪注射，第一阶段以 2ml/s 的流率注射 3s；第二阶段根据患者体重调整流率，注射 4s；第三阶段以与第二阶段相同的流率注射生理盐水 10s。B 组采用传统单一流率团注追踪注射方案，第一阶段根据患者体重确定流率，注射对比剂 8s；第二阶段以相同流率注射生理盐水 10s。两组对比剂注射均连续进行，各阶段无中断，对比剂注射开始 8s 后启动监测扫描。

检查完成后，图像传输至西门子后处理工作站（syngo.via，版本 VB40B，西门子医疗）。双能量软件利用融合系数（M）为 0.5 创建线性融合（LB）自动去骨数据，可直接从数据集生成容积再现（VR）图像，无需手动调整。对图像进行 360° 顺时针旋转，每次旋转 10°，共生成 36 幅图像；同时利用未去骨的薄层图像生成左右颈内动脉和左右椎动脉的曲面重建（CPR）图像。

在分析阶段，将受试者血管中心线分别旋转 0°、45°、90°、135°，从多个角度评估分支血管狭窄情况，采用北美症状性颈动脉内膜切除术试验（NASCET）标准评估血管狭窄程度。对于有病变的血管段，根据血管走行和病变分布选择特定角度，以更好地展示血管病变特征，便于主观和客观评估。

由经验丰富且经过专业培训的放射技师在工作站上测定客观评价指标，主要测量各分支血管的 CT 衰减值，包括气管分叉水平的升主动脉、双侧颈动脉分叉处的颈总动脉、双侧大脑中动脉（M1 段），以及静脉的测量指标，如大脑中动脉 M1 段水平的颅内静脉窦汇合处、双侧颈动脉分叉处的颈静脉、起始水平的上腔静脉、最大直径处的右锁骨下静脉。测量时避开斑块和狭窄区域，聚焦管腔中心，测量面积约为管腔大小的一半，每个测量点测量两次，取平均值作为最终结果以确保数据准确性。

由两名具有十年以上经验的头颈放射科医生以双盲方式独立评估原始图像和重建图像的质量。图像质量评估采用 5 分主观评分标准，≥3 分表示满足临床诊断要求，4 分表示诊断质量良好，5 分表示图像质量优秀。同时，对右锁骨下静脉的对比剂残留和伪影采用 4 级评分系统评估。

实验数据利用 Excel（微软公司）和 SPSS 23.0 版本（IBM SPSS 公司）进行处理和分析。符合正态分布的连续变量以均值 ± 标准差表示，采用成组 t 检验分析；分类变量以频率（百分比）表示，使用卡方检验分析。不符合正态分布的数据以中位数 [四分位数间距] 总结，采用非参数 Wilcoxon 检验。使用 Kappa 检验评估两名放射科医生主观图像质量评分的一致性，κ < 0.40 表示一致性差，0.40 ≤ κ < 0.75 表示中度一致，κ ≥ 0.75 表示一致性良好。P 值小于 0.05 被认为具有统计学意义。

结果

本研究共纳入 202 例患者，A 组 100 例，B 组 102 例。两组患者在性别、年龄、体重方面无显著统计学差异（P > 0.05），具有可比性。所有 CTA 检查均顺利完成，无不良反应报告。A 组对比剂用量比 B 组减少 35%（P <0.001）。检查前，A 组平均血清肌酐水平为 69.4±15.1μmol/L，B 组为 65.8±11.2μmol/L；检查后 48 - 72h，A 组为 71.3±16.0μmol/L，B 组为 72.4±15.4μmol/L，两组无显著差异（P> 0.05），且两组均未发生 CIN。

对 202 例患者的 1010 个动脉段（202 个主动脉弓和 808 个颈总动脉 - 大脑中动脉）以及 202 个右锁骨下静脉段、202 个上腔静脉段、404 个颈静脉段和 202 个上矢状窦进行客观图像质量评估。两组动脉衰减值比较显示，A 组各动脉段增强程度均低于 B 组，如主动脉弓平面升主动脉 CT 值，A 组为 357±35.7，B 组为 411±52.2（P < 0.001）；右颈动脉分叉 CT 值，A 组为 375±39.0，B 组为 451±63.6（P < 0.001）等。

静脉段衰减值比较发现，A 组静脉段增强程度显著低于 B 组，尤其是上腔静脉和锁骨下静脉，A 组衰减值分别降低 32.6% 和 43.4%。例如上矢状窦衰减值，A 组为 112 [93.3; 143]，B 组为 153 [122; 182]（P < 0.001）；右锁骨下静脉衰减值，A 组为 146 [98.0; 209]，B 组为 258 [187; 386]（P < 0.001）。

两名头颈放射科医生对主观图像质量评估的一致性良好（kappa = 0.775），所有原始图像和重建图像质量均较高，适合临床诊断。A 组 78% 的图像评分为 5 分，20% 为 4 分，2% 为 3 分；B 组 80.4% 的图像评分为 5 分，17.6% 为 4 分，2% 为 3 分，两组主观图像质量评分无显著差异（P > 0.05）。

在右锁骨下静脉对比剂残留和伪影方面，A 组 1 级图像比例显著增加，3 级图像比例显著降低，表明 A 组对比剂残留和伪影率明显减少。A 组第一次评估时，60% 的图像为 1 级，33% 为 2 级，7% 为 3 级；B 组 26.5% 的图像为 1 级，58.8% 为 2 级，14.7% 为 3 级（P < 0.001）。

讨论

头颈血管 CTA 对于评估颈部血管疾病至关重要，在保证临床使用的高质量图像同时，需尽量减少患者的不良反应和 CIN 风险。CIN 在肾功能不全、充血性心力衰竭、糖尿病患者及老年人中发生风险更高。而且，减少对比剂使用还能降低医疗成本。

目前，降低头颈血管 CTA 对比剂用量的研究方向包括低管电压技术、双能量扫描方法和优化对比剂注射方案。低管电压技术用于头颈血管 CTA 时，可能在高体重患者肩部区域产生光子饥饿伪影，影响肩部动脉成像质量。双能量扫描方法虽可重建虚拟单能量图像以降低对比剂浓度需求，但可能与后处理工作站的双能量去骨功能不兼容，导致后处理时间延长、去骨效率降低。本研究利用第三代双能量扫描图像，避免了部分患者因减少对比剂用量可能带来的诊断难题，可重建低 keV 图像增强成像效果。研究中融合系数（M）为 0.5（相当于约 120kVp 图像），确保所有患者动脉图像的衰减值满足诊断标准，且单次扫描即可直接去骨，简化扫描流程，降低辐射暴露。

在血管成像中，实现最佳对比增强需使对比剂峰值增强时间与到达靶血管时间精确匹配，但实际对比剂到达靶血管是一个逐渐积累的过程。传统高碘流率注射对比剂，在扫描颅内动脉时，易使对比剂快速回流至静脉，影响颅内和颈部静脉成像，且扫描启动后，生理盐水冲洗可能无法充分清除锁骨下静脉和上腔静脉的对比剂，导致残留。本研究 A 组采用可变流率团注追踪技术，先以低碘流率和低触发阈值注射对比剂，使感兴趣区域（ROI）更平缓地达到阈值，有效启动增强扫描程序。扫描颅内动脉时，该方法能减少对比剂对动脉的静脉污染。随后采用高碘流率注射对比剂，实现靶血管的最佳成像。该方法显著减少了右锁骨下静脉的对比剂残留，提升了图像质量，降低了静脉污染。

这种在保持碘浓度恒定的同时调整注射速度的创新方法，在减少静脉对比剂残留、提升靶血管图像质量方面效果显著。减少静脉污染有望提高头颈 CTA 扫描的诊断准确性，还能降低成本和 CIN 风险。

与通过改变生理盐水 - 对比剂混合比例调整碘流率的双流注射法相比，本研究的可变流率团注追踪技术具有优势。它避免了对比剂与生理盐水混合，保证碘流率稳定，减少了混合注射时因对比剂和生理盐水注射压力差异导致的碘输送不一致问题；操作相对简单；与高压注射器的兼容性更广，因为并非所有注射器都支持双流技术，限制了其在部分临床环境中的应用。

本研究存在一定局限性。排除了体重超 90kg 的患者，这可能影响动脉段衰减值，部分患者动脉段衰减值超 500HU，可能与基于体重的对比剂注射方案有关。肥胖患者体内脂肪含量使对比剂的稀释和扩散效应减弱，影响动脉增强效果。动脉增强受多种因素影响，包括 CT 扫描参数（管电压、扫描持续时间、方向、延迟时间）、患者因素（体重、体表面积（BSA）、体重指数（BMI）、心血管循环时间）、对比剂特征（注射速率、持续时间、体积、团注方式、生理盐水冲洗）以及性别、年龄、静脉通路、肝肾功能等。虽然 A 组颅内静脉窦衰减值低于 B 组，但未详细研究两组的后处理时间，也未探讨不同 keV 水平的差异。未来研究将深入分析这些因素对动脉增强的影响、后处理时间以及不同 keV 水平图像的差异。此外，本研究两组均未发生 CIN，可能与样本量较小、纳入患者术前肾功能较好有关。

本研究主要采用回顾性分析方法，虽统计效力低于前瞻性研究，但研究结果仍具有临床意义。作为单中心回顾性研究，其结果有待不同地区的多中心研究进一步验证。

结论

可变流率团注追踪技术联合第三代双源 CT 双能量扫描应用于头颈血管 CTA，可获得高质量图像，显著降低对比剂用量，增强颅内动静脉的衰减对比度，减少右锁骨下静脉高密度对比剂的残留和伪影。