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70kVp结合个性化对比剂注射方案在糖尿病足下肢CTA检查中的可行性研究

发布人:哪里网 来源:哪里网 http://www.tel35.com更新日期: 2018-11-07 14:05:18



作者单位:100034 北京,北京大学第一医院医学影像科(郭丽、林志勇、杨敏、刘建新、王霄英),糖尿病足病防治中心(郭丽、杨敏),介入血管外科(杨敏)

糖尿病足是糖尿病最常见、且最严重的并发症之一,其与血管病变、神经病变及感染密切相关,其中动脉狭窄、闭塞性病变是引起糖尿病足的主要因素,严重者需截肢,甚至可致死[1]。多层螺旋CT血管成像(CTangiography,CTA)是一种准确、安全、无创的检查技术,在评价糖尿病足下肢动脉病变中具有很高的价值。如何在保证临床诊断要求的前提下,尽可能地减少X线辐射量及对比剂用量已成为当今研究热点之一。本文拟探索低管电压(70 k Vp)结合个性化对比剂注射方案在糖尿病足下肢CTA检查中的可行性。

材料与方法


1.患者资料

此项前瞻性研究获得机构伦理委员会的批准,受试者检查前均签署知情同意书。入组标准:①经临床综合评估疑诊下肢血管闭塞症,并进行70 k Vp下肢CTA检查的糖尿病足患者;②患者体质量指数(BMI)为18~30 kg/m2;③患者年龄≥40岁。排除标准:①有严重的对比剂超敏反应史;②肾功能不全(eGFR<45 m L/min/1 .73 m2);③患明显甲状腺病变;④对研究中所使用的对比剂有禁忌症。

2 .CTA检查方法

使用双源CT进行扫描。患者取仰卧位,扫描范围自膈下至足尖。扫描方案:常规预扫描后,采用对比剂追踪激发扫描,把感兴趣区域(region of interest,ROI)放置在降主动脉,阈值为150 HU,延迟8 s后,进行下肢动脉CTA扫描。扫描参数:管电压70 k Vp,管电流调制技术选择CAREDose 4 D,Semi(参考值200 m As),螺距0 .9,转速1 .0 r/s,准直器宽度128× 0 .6 m m;使用正弦确定迭代重建(sinogra m afirmed iterative reconstruction,SAFIRE)技术进行重建(等级为3),重建层厚1 .0 m m,间距0 .7 m m。采用曲面重组(CRP)、最大密度投影(MIP)、容积再现(VR)以及多平面重组(MPR)等后处理技术,结合横轴面图像(调整合适的窗宽、窗位)对下肢动脉病变进行分析。

采用高压注射器经静脉注射非离子型对比剂(碘佛醇320 m g I/m L)和30 m L生理盐水(相同注射流率)。参考患者身高(cm)、体重(kg)及年龄(岁),使用个性化的对比剂注射方案计算对比剂的总量和注射流率,具体如下:个性化的对比剂注射方案基于患者的去脂体重(lean body weight,LBW),以一个体重75 kg、身高175 cm及年龄<60岁的男性为标准,其LBW是59(公式①),对应的对比剂总量为100 m L(公式②),注射流率为4 m L/s(公式③)。

LBW的计算公式:  ①

LBW男= 1 .1×体重- 128×(体重/身高)^2

LBW女= 1 .07×体重- 148×(体重/身高)^2

对比剂总量(个人)= 100 m L×LBW/59  ②

注射流率(个人)= 4 m L/s×LBW/59  ③

如果患者年龄>60岁

最终对比剂总量=对比剂总量(个人)×0 .9

最终注射流率=注射速率(个人)×0 .9

3 .图像分析

由两位5年以上工作经验的外周血管影像诊断医师共同对图像进行分析。当两位医师的诊断意见不一致时,由另一位有10年外周血管影像诊断经验的医师进行判断,并得出最终结论。

动脉分段、分部:扫描范围内动脉分为膝上动脉和膝下动脉两部分,共26段。膝上动脉包括:腹主动脉近段及远段,双侧髂总动脉、股动脉主干、股深动脉、股浅动脉(图1a)和腘动脉,共12段;膝下动脉(图1b)包括:双侧胫前动脉(图1a)、胫后动脉、腓动脉、足背动脉、足底动脉、足底内侧动脉和足底外侧动脉,共14段。

图像质量的主观评估。根据4分法对动脉血管的显示情况进行主观评估:1分为无法诊断(诊断信息差,无法检出或排除血管病变,或有严重硬化伪影/运动伪影影响图像显示);2分为中等诊断质量(血管管腔内强化不均匀,评估血管病变诊断信心较低,硬化伪影或运动伪影不影响图像显示);3分为图像质量良好(血管管腔内强化良好且基本均匀,可评估血管病变,仅有轻微硬化伪影或呼吸运动伪影);4分为图像质量非常好(血管管腔内强化好且完全均匀,完全能评估血管病变,无硬化伪影或运动伪影)。

下肢静脉污染情况的评估标准:1分为无静脉显影;2分为静脉轻度显影,不影响图像的评估;3分为静脉明显显影,影响图像的评估。

图像质量的客观评估:对主观评分为2~4分的病例,进一步行CT值的测量和图像质量的定量评估。

CT值测量及定量评估:将ROI放置在以上各段血管的中心,测量其CT值。此外,将ROI放在腰大肌来计算对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR)。CNR为血管腔和腰大肌之间的CT值差值与腰大肌CT值的标准差的比值。通过测量放置在腹主动脉管腔(腹腔干起始部以上)和胃腔的均匀区域内的圆形ROI的CT值的标准差进行图像噪声的客观评估。并记录读片时的窗宽、窗位。

血管病变程度的评估。对于膝上动脉,采用以下血管狭窄闭塞评分标准:1分为狭窄≤50 %(无或轻度血管狭窄);2分为狭窄≥50 %且<70 %(中度血管狭窄);3分为狭窄≥70 %(血管重度狭窄伴临床相关的疾病);4分为完全闭塞(血管腔100 %闭塞)。

对于膝下动脉,采用以下血管评分标准:1分为血管显影连续,无或仅有轻中度血管狭窄;2分为血管间断显影或完全不显影,管腔重度狭窄或闭塞。

其它:描述患者足部骨与软组织病变的显示情况。

4 .辐射剂量指标

记录CT机自动生成的容积CT剂量指数(CTdose index,CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length product,DLP),并计算扫描全长范围内的有效吸收剂量(effective dose,ED)值,ED= k×DLP,常数k取0 .015[m Sv/(m Gy·cm)]。

结 果


自2014年6月- 2015年1月共20例患者入组,其中男9例,女11例,年龄42~92岁,糖尿病史1~40年。20例患者均有足部皮肤溃疡、感染,其中2例有足部手术史(截肢/趾),1例曾行右髋关节置换,1例为腘动脉支架术后。

1 .图像质量的主观评估

20例患者中4例(20 %)图像质量评分为1分,其中2例(10 %)由于患肢运动伪影较重;1例(5 %)由于髋关节置换术后金属硬化伪影较重,影响图像观察;1例(5 %)由于硬化伪影影响血管显示。2例(10 %)图像质量评分为2分,骨硬化伪影中等;7例(35 %)图像质量评分3分,有轻度骨硬化伪影;7例(35 %)图像质量评分4分。

下肢静脉污染情况:10例评分为1分,无下肢静脉显影;6例评分为2分(图2a),4例评分为3分。

图1 男,65岁,糖尿病史5年,左足糖尿病足。a)下肢动脉MIP图清晰显示下肢动脉全长,左侧股浅动脉(箭)及双侧胫前动脉管腔狭窄、闭塞;b)下肢动脉MIP局部放大图清晰显示膝下血管,双侧胫前动脉病变(箭)。本例对比剂注射流率3 .2 m L/s,对比剂总量81 m L,血管内CT值为372~910 HU,ED仅3 .6 m Sv。 图2 女,64岁,血糖升高1年余,右足溃疡1年余。a)下肢动脉MIP图示左侧胫前动脉中段闭塞(箭),右侧膝下可见静脉显影(箭头);b)轴面重组图示右足第5跖骨远端骨质破坏(箭);c)矢状面重组图示足底局部软组织缺损(箭)。

2 .图像质量的客观评估

将图像质量主观评分为2~4分的16例患者纳入CT值的测量和图像质量的定量评估。下肢动脉各段血管的CT值测量见表1,腰大肌的CT值为(63± 15)HU,SD 值为(41±9)HU,CNR 为(13 .0± 2 .14)。胃腔的平均CT值为(- 946±31)HU,SD值为(27±7 .7)HU。读片时的窗宽为(348±123)HU,窗位为(1210±351)HU。

表1 下肢动脉各段血管的CT值

动脉分段  平均CT值(HU)SD值(HU)腹主动脉近段 617 125腹主动脉远段 701 129髂总动脉 684 126股动脉主干 702 150股深动脉 698 152股浅动脉 665 179腘动脉 603 177胫前动脉 521 199胫后动脉 451 188腓动脉 432 176足背动脉 319 147足底动脉 455 162足底内侧动脉 356 213足底外侧动脉346 171

3 .CTA显示病变程度评估

对于纳入评估的16例患者,膝上血管共192段,膝下血管共224段。膝上血管评分1分者129段(67 .2 %),2分者23段(12 .0 %),3分者28段(14 .6 %),4分者12段(6 .2 %);膝下血管评分1分者163段(72 .8 %),2分者61段(27 .2 %)。16例患者中12例(75 %)除观察到血管异常外,CTA还显示足部软组织病变,包括软组织肿胀(图2b、c)、脓肿及积气,其中9例伴足部骨质缺损(关节变形1例)。

4 .CTA的辐射剂量指标

20例患者平均CTDIvol为(2 .15±0 .58)m Gy,DLP为(265±73 .7)m Gy·cm,扫描全长范围内的ED为(3 .99±1 .1)m Sv。

讨 论


糖尿病是一种日益严重的、全球性疾病,我国糖尿病发病率正呈逐渐增高的趋势,约12 %~25 %糖尿病在病程进展中可并发糖尿病足。血管病变、神经病变和感染是形成糖尿病足的三大因素,判断是否伴有下肢血管病变造成趾端供血不足,对于糖尿病足的治疗和预后具有至关重要的作用。数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)是诊断动脉狭窄或闭塞性疾病的金标准[2],对糖尿病足患者行下肢动脉DSA检查,可较其他检查方法更早、更准确地了解血管的病变情况。然而,DSA属于有创检查,且存在众多并发证及禁忌证。CTA为糖尿病足提供了一种无创、快速、准确的检查方法[3]。下肢CTA在诊断下肢动脉闭塞性疾病方面具有较高的敏感性、特异性和准确性[4-7],可以作为下肢动脉闭塞性疾病检查、评估和随访的有效手段。随着CT新技术的发展,其临床应用越来越广泛。

1 .70 k Vp扫描方案下的射线剂量

下肢CTA扫描范围大,患者受到X线的辐射剂量较多。目前有较多关注降低下肢CTA的辐射剂量的研究,其中最主要的方式是通过降低管电压。辐射剂量与管电流呈线性关系,却与管电压的平方成反比,因此降低管电压可显着降低辐射剂量。文献报道将管电压由120 k Vp降低到80 k Vp,患者接受的辐射剂量可减少约1/3,同时CT图像中对比剂的CT值会大幅增加,进而可减少对比剂的使用量[8,9]。当然,降低管电压的同时,会减低图像的信噪比,这时,可应用迭代重建技术来提高图像质量。

本研究使用70 k Vp下肢CTA扫描方案,患者接受的ED为(3 .99±1 .1)m Sv。同期国内的下肢CTA剂量优化研究结果显示:120 k Vp条件下,ED为(14 .73±2 .14)~(23 .9±4 .7)m Sv;100 k Vp条件下,ED为(8 .51±1 .39)~(14 .3±0 .2)m Sv;80 k Vp条件下,ED为(8 .55±1 .3)m Sv[10-12]。本研究的ED明显低于上述结果。70 k Vp下肢CTA的临床研究报道不多,仅为技术方面的初步探索。文献报道[13,14]70 k Vp条件下的下肢CTA扫描,如果只计算躯干(肾动脉以下到盆腔的范围)所受ED,分别为(1 .94± 0 .21)和(0 .3±0 .1)m Sv,与本研究的结果类似。目前对于下肢CTA的扫描,如何计算患者所接受的ED尚没有完全统一的规范,本研究将扫描全长范围均纳入ED的计算。当然,除了管电压,螺距、管电流等的设置也会影响ED值。

2 .低剂量下肢CTA及图像后处理

本研究应用70 k Vp的管电压,并使用SAFIRE技术(3级)进行重建,在保证图像质量的同时,相对于80 k Vp的管电压,进一步降低辐射剂量且提高了血管内对比剂的CT值,使膝下血管及足部血管能够清晰显示(CT值均>200 HU)。在本研究中,约65 %的图像存在骨硬化伪影,虽然大部分伪影较轻,且不影响诊断,但在今后的研究工作中,仍需进行参数调整以提高图像质量。此外,由于管电压降低提高了血管腔内对比剂的CT值,因此,读片时进行窗宽、窗位的相应调整是必要的[15],本研究中,读片窗宽为(348± 123)HU,窗位为(1210±351)HU,均大于既往120 k Vp条件下的窗宽、窗位的设置。

3 .糖尿病足下肢CTA的特殊表现

糖尿病足患者出现下肢动脉粥样硬化的时间早、病变程度重、预后差。目前的研究认为,糖尿病足下肢动脉病变的发病机制可能为炎性反应、血液动力学和代谢性相互作用的结果。糖尿病足下肢动脉可见多节段病变,以股动脉和膝下动脉病变最常见,且后者是糖尿病足下肢动脉病变的特征性表现[16]。本研究中膝下动脉重度狭窄闭塞率(27 .2 %)略高于膝上动脉(20 .8 %),与文献报道相符。

在本研究中,6例患者(40 %)的CTA图显示下肢静脉显影,且出现在病变较重的患足侧,可能与足部感染造成患侧血流加快有关。尽管轻度的静脉污染对CTA图像的评估影响不大,但其对于病变程度及侧支循环的判断存在一定的干扰。在后续的研究中可进一步探讨优化扫描的延迟时间,减轻静脉污染对下肢血管病变显示的影响。

此外,下肢CTA不仅能清晰地显示下肢血管的病变,而且能够提供足部骨与软组织的病变信息。本研究中,12例患者(75 %)同时观察到足部软组织病变,为临床提供了更全面的患足病情信息。

本研究仍有不足之处,样本量只有20例,仍需扩充样本量;同时,本研究未应用不同强度的SAFIRE技术进行组间比较。

总之,结合迭代重建技术,使用70 k Vp下肢CTA扫描方案的成像效果可达到临床诊断要求,同时明显降低了患者所受辐射剂量。

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Feasibility of 70k Vp with individualized contrastinjection protocolfor CTangiography of lower extremityin patients with dia-betic foot


GUOLi,LINZhi-yong,YANGMin,etal.Department of Radiology,the Peking University First Hospital,Bei-jing100034,P.R.China

【Abstract】 Objective:To investigate the feasibility of CTangiography using 70k Vp and individualized contrast injection protocolin patients with diabetic foot and lower extremity vascular disease .Methods:We prospectively collected the imaging data of patients undergoing lower extremity CTangiography because of diabetic foot with informed consent signed . The tube voltage was 70k Vp,using individualized contrast injection protocol,and sinogram afirmed iterative reconstruction (SAFIRE)was applied in reconstructing the images .The observation and evaluation included:subjective and objective evaluation ofimage quality,assessment of degree of vascular diseases(above and below the knee arteries),and also the radiation dose .Results:Atotal of 20 patients were enrolled,and 16 cases with the lower lim b CTAimage quality score of 2~4 scores were included in the assessment .The CTvalue range of the arteries was(319±147)~(702±156)HU.There were 192 segments of the vessels above the knee,28 of 192(14 .6 %)seg ments showed severe stenosis,12 of 192(6 .2 %)seg ments showed vascular occlusion .There were 224 seg ments of the vessels below the knee,61 of 224(27 .2 %)seg ments showed severe stenosis and occlusion .Radiation dose:CTDIvol was(2 .15±0 .58)m Gy,and DLPwas(265±73 .7)m Gy·cm .Conclusion:Lower lim b CTAusing 70k Vp can reduce radiation dose and im prove the CTvalue of the blood vessels,therefore being able to provide reliable imaging information for clinical diagnosis and treatment .

【Key words】 Diabetes mellitus;Diabetic foot;Lower lim b artery;To m ography,X-ray co m puted;Contrast mediu m

收稿日期:(2015-12-20 修回日期:2016-01-10)

基金项目:北京市科学技术委员会重点项目(D141107005314003)

通讯作者:王霄英,E-mail:cjr .wangxiaoying@vip .163 .co m

作者简介:郭丽(1983 -),女,湖北襄阳人,博士,主治医师,主要从事血管影像学工作。

DOI:10 .13609/j.cnki.1000-0313 .2016 .02 .005

【中图分类号】R587 .29;R814 .42

【文献标识码】A

【文章编号】1000-0313(2016)02-0118-05


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