作者：霍福涛 李需
来源：中华全科医师杂志2015年4月第l4卷第4期313-316页
【提要】
CT增强检查是影像诊断中不可或缺的一部分，CT扫描时对比剂中的碘可大量吸收X线，使X线的散射性和CT值增加。对比剂的理化特性可直接影响CT增强检查的效果，增强检查成功与否受被检测个体、对比剂、扫描程序和CT机本身的性能等多种因素的影响。
CT诊断的先决条件是组织间的密度差异，为了增加这种差异，在许多情况下需要行增强检查，以明确正常抑或病变的血管及组织器官内肿瘤的有无等诸多情况。与单层螺旋CT( SSCT)相比，多层螺旋CT( MSCT)在增强检查时具有更多的优势，CT血管造影(CTA)和组织器官的增强检查已经成为影像诊断领域一种切实可行的无创性方法。如何进一步优化CT扫描的相关技术、获取满足诊断的最佳图像，仍然是有待提高的课题。
一、碘对比剂的药代动力学
采用手推或压力注射器，通常以2 -5 ml/s的速度将60 - 100 ml的碘对比剂注入外周静脉（静脉团注法）后，经右心进入肺循环、再经左心到达体循环，在此过程中对比剂在血管和组织器官内进行快速再分配。对比剂在身体内的输送主要以流动方式，而不是弥散的方式，到达某器官的快慢是影响CT增强效果及增强方式的决定因素，正常循环时间通常为15 -40 s。从理论上讲，对比剂的廓清与注入达到平衡时，如果没有对比剂往复循环（即再循环）的影响，主动脉增强曲线应呈速升平台型，平台的终末时间等于对比剂注射时间( TID)与到达时间(TARR)之和。但在实际情况下，大量快速团注的对比剂对血液动力学的影响和干扰都非常大，特别是当末梢静脉血流缓慢时更加明显。如果TID<>，对比剂的再循环对主动脉增强峰值的影响微乎其微，主动脉增强曲线类似高斯曲线呈速升速降型；如果TID> 15 s，再循环对动脉增强峰值的影响可达10% - 20%，形成陡坡状的增强曲线。对比剂循环受血流动力学影响，反之亦然。对比剂在器官内的弥散和分布取决于该器官的体积、组织成分、血流灌注以及微血管的通透性和细胞膜的特性。
二、影响CT增强的相关因素
在CT检查中，许多因素包括扫描时机的选择都可影响增强的效果，对比剂药代动力学和强化程度可单独受到被检测个体、对比剂的影响，而与CT扫描的相关技术无关，扫描参数的优化需要考虑到受检者年龄、身高、体质量、BMI、断面参数等个体化指标对图像质量的影响。
体质量、身高、心输出量、性别、年龄以及肾功能等，可影响CT的增强程度，心输出量、循环时间和静脉血管情况等可影响CT的增强时机。另外，受检者不能配合以及伴随的疾病，都会影响CT的增强效果。影响增强的主要因素是体质量、身高及心输出量，次要因素是性别、年龄、团注的静脉通道、肾功能、是否有肝硬化、门静脉高压等伴发疾病及其他的病理情况。
(1)体质量、身高和BMI:体质量是影响血管和器官增强程度最基本、最重要的因素，当对比剂量一定时，增强的程度与体质量成反比，接近1：1。要想达到预期效果，团注的对比剂总量应随体质量的变化做相应调整，最常用的方法就是1：1法，即：体质量增加一倍，对比剂的用量也随之增加一倍。相对于体质量，身高对增强程度的影响要小得多，特别是体质量大于80 kg时影响更弱，当其他因素不变时，主动脉增强与身高呈负相关。BMI由体质量(kg)除以身高(m)的平方得出，BMI越高提示体型越大，对比剂的用量要相对少一些，相对于BMI较小的成人来说，一个BMI较高的婴幼儿所用的对比剂要少些。BMI不能单独使用，应与体质量、体表面积联合应用来估算所需的对比剂总量。
(2)心输出量：心输出量是影响TID的首要因素，也是影响对比增强的重要因素，心输出量与TARR呈正相关，与动脉期增强的峰值呈负相关。当心输出量升高时TARR减小，动脉期增强的峰值较低；当心输出量下降时，TARR和达峰时间( TPEAK)增加，就主动脉和肝实质而言，虽然增强程度均明显增加，但前者幅度较大，后者幅度较小，在表现形式上前者为速降型，后者为缓降型。
血容量和心输出量与性别、体质量和身高呈负相关，在低血容量性休克等低循环状态下，血管及高灌注器官例如肾脏和肠壁呈持续显著强化；就心脏而言，在心输出量和每搏输出量降低而心率和射血分数无明显异常的情况下，冠状动脉增强更明显，使用B受体阻滞剂降低心率时冠状动脉强化程度增加20%，延迟4s；与正常人相比，心肌病患者TARR延迟且无明显的增强高峰。
(3)性别和年龄：CT增强的程度和时机在男、女患者稍有不同，部分是由于血容量的差异所致，在身高和体质量相同的情况下，一般女性患者的血容量较男性低50-/0 - 10%，这可以解释为什么按体质量计算给予等量对比剂后女性的TARR略有提前、增强程度更大的原因。随着年龄的增长，心输出量下降，增强开始时间的延迟与年龄呈轻度正相关，在对比剂量不变的情况下，60岁以上的老年人增强幅度更大，减少10%的对比剂可达到同样的增强效果。
(4)注射部位：TARR和TPEAK受注射部位的影响，肘静脉是CT增强最常用的静脉通道。近年来由于肿瘤化疗或需要长期留置静脉导管时中心静脉有增加应用的趋势，偶尔也会经前臂或手静脉注射，主要用于那些对增强程度要求不高的CT检查。与肘静脉比较，经前臂静脉注射时TARR和TPEAK延迟2-4 s，经中心静脉注射时则提前4-6 s；另外，左侧注射时由于某些患者的头臂静脉较细，延迟时间可能更长。
(5)肝脏疾患：肝硬化时肝实质增强程度较轻，而动脉期不受影响甚至增强程度更大。肝淤血、充血性心力衰竭、肝大或者弥漫性肝病时，也可以影响肝脏的强化。
对比剂浓度、TID、注射速率、团注的形式以及对比剂的总量、理化特性和是否盐水冲刷等，都是影响增强的关键因素。
(1)对比剂浓度：静脉内使用的碘对比剂的浓度通常为240 - 370 g/L，其选择受多个因素的制约。当对比剂总量、注射速率和TID不变时，使用高浓度(≥350 g/L)的对比剂是不通过增加注射速率来增加单位时间内注入的碘量( g/s)即碘流率的一种方式。使用高浓度对比剂虽然可在短时间内注入更多的碘，但如果总碘量不变，肝实质增强的程度基本不受影响。另外，使用单期注射程序行心胸CTA检查时，不主张使用高浓度对比剂以避免头臂静脉周围出现条状伪影。Behrendt等发现，在胸部300 g/L浓度的增强效果好于370 g/L，在腹部门静脉期两种浓度的对比剂增强效果无显著差异。与300 g/L相比，400 g/L浓度的增强效果在胸部无明显改善，并且低渗(优微显300 g/L)与等渗(碘克沙醇320 g/L)对比剂行CTA检查的增强效果无明显差异。
(2) TID：TID可提示TPEAK和增强的程度，在不降低注射速率的前提下，延长TID可增加体内的对比剂总量。如果通过减少对比剂总量或者提高注射速率来缩短TID会导致动脉增强的峰值提前，若要获得最大的增强效果就必须缩短扫描延迟时间；反过来，如果通过增加对比剂总量或者降低注射速率来延长TID，将会导致动脉增强的峰值滞后，若要获得最大的增强效果，就必须延长扫描延迟时间。当注射速率和对比剂的浓度不能增加，而CT检查又需要大量的对比剂时，适当延长TID可增加注入体内的总碘量。
另外，TID还受靶器官和扫描技术的制约。长时间CT检查时，应适当延长TID以提高CT的增强效果；过早地终止注射对比剂，可导致增强不充分甚至失败；TID过长，不仅浪费对比剂，还可能造成非目标靶器官和静脉血管的增强。影响TID最主要的因素是受检者的体型、增强的程度、靶血管或靶器官的生理状况等。
肝实质增强时TID的确定：①按1 mg/kg碘可使肝实质产生96 HU的增强效果计算，估计达到目标增强水平所需的总碘量；②选择合适的注射速率和对比剂浓度。TID=总碘量／浓度×注射速率，体型较大者TID较长，当TID和对比剂浓度固定时，对体型较大的受检者应提高注射速率。
CTA时的TID= 1/2扫描时间+最小生理注射时间（常数），此常数成人较大，儿童较小，并且因不同的体型而异：可分别为5、10、15或20 s。如果CT扫描时间<2>，成人的最小生理注射时间可缩短至10 s，此时，TID=扫描时间+最小生理注射时间即，TID= 10+扫描时间。
(3)注射速率：2-5 ml/s的注射速率最为常用，通常经肘静脉注射，1.5 -2.0 ml/s的注射速率通常用于中心静脉、从周边插入的中心静脉导管以及经前臂、手静脉或儿科患者，更高的注射速率(5~10 ml/s)通常被应用于CT灌注检查，在较短的时间内来产生更高的增强效果。
对比剂用量受到多种因素特别是受检者的体重影响较大，总的指导原则是在满足诊断的前提下越少越好，一般为60 -80 ml，在缩短TID的同时增加注射速率可不增加注入的对比剂总量，如果对比剂总量和浓度保持不变，注射速率与增强程度成正比，与TARR和最佳增强效果的持续时间成反比；当TID保持不变时，注射速率越快碘流率就越高，增强的效果也就越好。
1.6 -2.0g/s碘的注射速率可使动脉血管的CT值达到250 - 400 HU，是CTA的优化选择，日常应用中，可以通过调整对比剂浓度和注射速率来调整碘流率。当对比剂总量、注射速率和扫描参数[电压(kV)和电流与时间的乘积(mAs)]不变时，使用高浓度对比剂CTA的效果会更好，较低浓度的对比剂通过提高注射速率也可得到同样的增强效果，其不足之处就是扫描的时间窗变小，若要获取满意的检查效果就必须把握好CT扫描的最佳时机。
当对比剂总量不变时，提高注射速率虽然可提高碘流率，但是会缩短TID和TPEAK、降低肝实质或静脉血管增强的程度。当提高注射速率至< 10="">，主动脉呈陡坡状增强，再提高注射速率并不能进一步提高增强的效果。当注射速率达到8 - 10 ml/s时，由于受到对比剂逸出、高压注射器的性能以及注射部位静脉血管情况等诸多因素的制约，肝实质的增强仅维持在<3>注射速率增强的水平上。另外，快速注射时可使对比剂从右心房反流到下腔静脉、肝静脉，甚至在没有右心病变的情况下也可能出现。
(4)静脉团注方式：可分为单速率和双速率注射两种，前者增强程度迅速增加、短时内达到高峰，然后迅速下降，呈驼峰样增强。后者开始为快速注射，然后为慢速注射，在扫描时间较长而又不能增加对比剂总量的情况下，对延长TID、维持较长时间的增强效果尤为有用，常用于慢速CT扫描，特别是那些尚不具备螺旋功能的非螺旋CT和需要全身大范围、长时间扫描以及四肢血管CTA检查的情况，典型者其强化形式呈双峰样表现，但实质器官的增强例外。与前者相比，在某些检查中双速率注射的增强效果可能稍差一些。近年来，双速率注射技术有了进一步改进，开始注射高浓度对比剂（未稀释），然后注射低浓度对比剂（稀释），对比剂的稀释可由双流技术即双筒注射器同时注射未稀释的对比剂和盐水来获得。最近，多期指数式减速注射技术将心腔和血管内的对比剂在稳态累积的同时呈均匀性强化，使药代动力学更为合理。
(5)盐水冲刷：此技术可将残留于输液管和周围静脉等无效腔内的对比剂推注到心脏大血管内，使对比剂得到更为充分的利用。一般来说20 - 30 ml盐水可使动脉增强的峰值提高50-/0 - 10%，而再增加盐水的用量或以更快的速率注射盐水不能进一步改善增强的效果。使用冲刷技术时要适当增加扫描的延迟时间，一般来说是3-lOs。
(6)静脉留置针：不同规格的静脉留置针对注射压力、注射速率、注射时间和血管增强效果都有影响。Behrendt等使用循环模型在体观察静脉留置针的影响，结果14 -20 G静脉留置针以5 ml/s速率注射，可以满足检查需要，当使用22 G留置针时，由于压力达到上限，注射速率降低，肺动脉和主动的增强程度也随之降低，24 G留置针由于管径太细、注射压力太高致使连接管断开检查失败。
CT的扫描时间(TSD)、延迟时间( TDELAY)、扫描方向等都会影响CT增强程度和扫描时机的选择，另外，放射剂量、重建算法、TARR以及扫描期相的多少等都影响到CT增强效果。
(I)TSD、扫描方向和多期扫描：扫描速度与形式、CT机的种类和临床应用影响TSD，也直接影响注射速率和对比剂总量。TSD越长需要的对比剂可能就越多，TSD较短时则需要缩短注射时间。为了获得最佳的增强效果通常在增强的峰值初期开始扫描，扫描的速度与对比剂的流速同步，一般情况下，扫描方向应与对比剂的行进方向一致，使其始终处于增强的峰值区。冠状动脉、主动脉和双下肢动脉CTA从头侧向足侧方向扫描，头颈部动脉CTA从足侧向头侧方向扫描。肺动脉CTA检查时，扫描方向应根据使用的CT机器而定，64排以下的多层螺旋CT( MSCT)，由于其扫描速度较慢，宜从足侧向头侧方向扫描，以最大程度避免因屏气不好导致图像失真；64排以上的MSCT，由于扫描速度较快从头侧到足侧方向扫描不影响图像质量。多期扫描有利于各种组织器官包括血管性病变的发现和定性，扫描期相的准确优化需要综合考虑注射因素、扫描因素以及受检者的循环时间等。
(2)TARR:主要有小剂量试验法和智能跟踪法两种。小剂量试验法需要在不同的时间两次团注对比剂，智能跟踪法是根据预先设定的启动阈值一次完成扫描，使对比剂的利用更充分。TARR相当于主动脉增强的阈值达到50 HU时的循环时间，使用智能跟踪法、扫描阈值为50 HU时测得的TARR基本上等同于小剂量试验法测得的时间。另外，在计算TARR时要考虑到循环时间的个体差异。
(3) TPEAK: TPEAK等于TID与对比剂通过时间( TCTT)之和。TCTT取决于TID、TARR和靶器官的循环路径。当心功能及心输出量正常时，TARR与心输出量的大小呈反比，肝实质的TARR大约是腹主动脉的2倍(30 -40 s)。当注射时间<15>时，TPEAK= TARR+ TID/2；当注射时间≥15 s时，TPEAK= TID+ TARR。肺动脉和腹主动脉CTA检查时，TPEAK= TID +TARR -5。肝脏CT双期扫描时，动脉期：TPEAK= TID+ TARR -5，肝实质期：TPEAK=TID+ TARR +25或TPEAK =TID +2TARR +5。
(4) TDELAY：TDELAY主要受TID、TARR和TSD的影响，MSCT的TDELAY=TARR+额外的延迟时间。理想的扫描时机应处于增强的峰值区，TID较短时，TDELAY=TPEAK - 1/2TSD；当扫描速度较慢或TID较长时，TDELAY= TPEAK - 2/3TSD。
(5)CT值、碘浓度与X线能量：CT增强的程度与人体内的碘浓度及X线的能量密切相关，碘对比剂的X线衰减系数在33 keV处有显著的不连续性，当X线光子接近这一临界水平的能量即碘的K缘时CT值增加，在管电压(kVp)恒定不变时，CT增强的程度与碘浓度呈正相关，在120 kVp时，每毫升组织内每增加1 mg碘则CT值增加26 HU。在较低管电压时，此比例增加，即相同的碘浓度可致更高的对比增强，在100 kVp和80 kVp时X线能量更接近碘的K缘(33 keV)，每毫升组织内增加1 mg碘则CT值大约分别增加30 HU和40 HU。低电压技术的使用不仅减低了射线剂量，而且改善了血管和组织结构的增强效果。应用低kVp技术时应适当增加管电流，否则图像中的噪声可能会随之增加，尤其在体形较大者。如果固定管电压，改变管电流则达不到这样的增强效果。
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