腹部增强CT：造影剂注射速率对成像结果的影响

原创 赵喜同学

肝癌在全球范围内是一种常见的恶性肿瘤，位于恶性肿瘤发病率的第5位，死亡率的第3位。根据GLOBOCAN 2020的估算，2020年全球肝癌的发病例数为90.6万例，年龄标化发病率为9.5/10万。肝癌的预后通常较差，位于全球常见恶性肿瘤死因的第3位，2020年全球肝癌的死亡数为83.0万例，年龄标化死亡率为8.7/10万。

在中国，肝癌的情况也相当严重。根据全国肿瘤登记中心的数据，2015年，中国的肝癌发病人数为37.0万例，占同期全国恶性肿瘤发病的9.4%，肝癌发病率为26.9/10万。中国肝癌的死亡病例数为32.6万例，全国肝癌的死亡率为23.7/10万。

肝癌的流行病学数据

腹部增强CT扫描是肝癌检查和评估的常用方法。大部分医院在进行腹部增强扫描的时候往往简单使用固定的造影剂总量和速率，且注射速率通常设置在2-3ml/s。这样检查是否会漏掉肝癌病灶？而什么样的注射速率更合适呢？今天我们就聊聊这个问题。

早期动脉期、晚期动脉期、门静脉期和延迟期成像中 HCC 病灶和肝实质的平均时间-衰减曲线。HCC=肝细胞癌，EAP=早期动脉期，LAP=晚期动脉期，PVP=门静脉期，DP=延迟期。

静脉注射造影剂后的动脉主导期CT对检测高血管肝肿瘤（如HCC）至关重要。尤其是小的HCC病灶往往分化良好，因此血管较多。因此，快速注射造影剂和在肿瘤最大增强期的动脉主导期进行 CT 的最佳时机至关重要。螺旋CT能够获得动脉期和门静脉期的单独扫描，这大大提高了CT检测HCC的灵敏度。在有关螺旋 CT 造影剂注射方案的研究表明，动脉期CT使用300 mg/ml，剂量为2 ml/kg体重，造影剂流速为4 ml/s，在检测高血管性HCC方面优于 2 ml/s的流速。研究发现，造影剂流速越高，主动脉增强峰值和动脉期肿瘤-肝脏对比度越高。

Kim等人研究了在螺旋CT中改变造影剂注射速率（2、3、4 和 5 ml/s）的效果。较高的注射速率可在动脉期更好地增强肝脏，而不会减少动脉期本身的长度。不过，这两项研究都没有研究造影剂流速对动脉期病变检测的影响。Furuta等人和Yagyu 等人评估了造影剂浓度的影响。研究发现，使用较高浓度的造影剂（370 mgI/ml 与 300 mgI/ml）可提高造影剂的增强效果并提高HCC的检测率。这些结果并不令人惊讶，因为使用相同数量的高浓度造影剂会导致每位患者的碘负荷增加23%。与此相反，Awai等人发现，如果总碘剂量和注射时间保持不变，较高浓度的造影剂（350 mgI/ml）并不能提供比 300 mgI/ml造影剂更好的增强效果。因此，在需要实质强化的检查中，碘总量和碘比率更重要。

一项奥地利学者进行的研究评估了造影剂流速（3 ml/s 与 5 ml/s）对MDCT检测和显示肝细胞癌（HCC）的影响。在这项前瞻性随机多中心试验中，97名疑似HCC患者（83名男性，14名女性，平均年龄64岁）接受了四期（动脉早期、动脉晚期、门静脉、延迟期）MDCT检查。患者随机接受碘克沙醇给药，剂量为320 mgI/ml（1.5 ml/kg体重），流速为3 ml/s（48 名患者）或 5 ml/s（49 名患者）。进行了定性（病灶检测、图像质量）和定量（肝脏和主动脉增强、肿瘤-肝脏对比度）分析及安全性评估。

总体而言，5 ml/s组检测到145个HCC，3 ml/s组检测到100个HCC（P < 0.05）。5 ml/s组检测到更多等于或小于1 cm的病灶（33 个对 16 个）。动脉晚期发现的病变明显多于动脉早期（分别为133对100和96对67个病变，p < 0.0001）。在 5 ml/s的流速下，动脉晚期能更好地观察到高衰减的 HCC（极佳观察率：54% 对 27%）。使用 5 ml/s的流量不会增加患者不适或造影剂相关不良事件的发生率。两组患者的不适感大多较轻，没有严重不适感。

因此，作者认为，使用 MDCT 检测HCC时，建议使用5 ml/s的较高流速。高增强HCC的可视化得到改善，但不会产生更多不适或不良反应。

患有多中心肝细胞癌（HCC）的 60 岁女性。动脉早期 MDCT（以 5 ml/s的流速进行）图像显示，右叶第 6 节段的 HCC 高度强化（箭头）。从质量上讲，病灶得到充分显示。

患有多中心肝细胞癌（HCC）的 60 岁女性。动脉晚期图像显示病变，肿瘤与肝脏对比度更高（箭头）。病灶显示效果极佳。

患有多中心肝细胞癌（HCC）的 60 岁女性。造影剂的快速冲刷使门静脉期图像上看不到病灶。

患有多中心肝细胞癌（HCC）的 60 岁女性。延迟期图像中未见病变。

患有多中心肝细胞癌（HCC）的 60 岁女性。动脉晚期 MDCT 显示小的卫星 HCC（箭头），其他阶段未见。

患有多中心肝细胞癌（HCC）的 60 岁女性。动脉晚期 MDCT 发现肝穹隆（第 8 节段）又有两个小病灶（箭头），在其他扫描中未见。在 6 个月的随访中，这两个病灶均出现间隔性生长，显示为 HCC（未显示）。

在上述研究中，5 ml/s流速组检测到的 HCC 病灶明显多于 3 ml/s流速组（145个病灶对100个病灶）。对于1 cm及以下的病变，流速越高，效果越明显，5 ml/s流速组检测到33个病变，而3 ml/s流速组检测到 16 个病变。5 ml/s流速组HCC在动脉晚期的肿瘤清晰度更高。5 ml/s组的肝实质和高血管HCC的动脉期增强效果有更好的趋势，但肿瘤与肝脏的对比度并无明显改善。

在 Mitsuzaki等人的螺旋 CT 研究中，4 ml/s流速组的肿瘤-肝脏对比度在数量上明显优于2 ml/s组（25.5 H vs 14.4 H）。这两项研究之间的差异可能是由于Mitsuzaki等人的研究中使用了更高剂量的造影剂（2 ml/kg 300 mgI/ml，相当于体重80 kg的患者使用48 g碘）。在上述研究中，每公斤给药1.5 ml 320 mgI/ml，相当于体重80 kg的患者使用38.4 g碘。3 ml/s组的平均碘剂量为36.3 g，5 ml/s组为 36.9 g。

然而，Brink等人的剂量探索研究表明，在螺旋CT中，至少38 g的碘剂量可充分增强肝脏（70% 以上的患者大于50 HU）。在 Heiken 等人的研究中，高质量的螺旋CT需要至少50 HU的最大肝脏增强。在上述研究中，门静脉期的平均肝脏增强值为46-51 HU。与不使用生理盐水冲洗的标准注射方案相比，通过在注射120 ml 300 mg/ml的造影剂后使用生理盐水冲洗，可进一步减少6 g碘的造影剂剂量。

57 岁男子患有浸润性肝细胞癌（HCC），门静脉中有肿瘤血栓。动脉早期 MDCT 扫描（以 3 ml/s的流速进行）显示门静脉中有肿瘤血管（箭头）。第 4 节段邻近部分的浸润性 HCC 显示不清（主观评估，足够）。

57 岁男子患有浸润性肝细胞癌（HCC），门静脉中有肿瘤血栓。动脉晚期扫描显示肿瘤血栓（黑色箭头）。HCC 仅中度强化（箭头），造影剂流速较低。右叶（第 8/5 节段）的另一个病灶被描绘出来（白色箭头）。两个病灶的可见度均为良好。

57 岁男子患有浸润性肝细胞癌（HCC），门静脉中有肿瘤血栓。门静脉期显示肿瘤血栓（黑色箭头），但未显示向门静脉生长的浸润性 HCC（主观评估，可视性差）。右叶的 HCC（白色箭头）显示清晰（主观评估，显示良好）。

57岁男子患有浸润性肝细胞癌（HCC），门静脉内有肿瘤血栓。延迟期扫描仅显示门静脉血栓形成（箭头）。

在 Foley等人的MDCT研究中，螺旋CT的所谓动脉主导期可分为两个阶段，即动脉早期和门静脉流入期（或动脉晚期）。由于采用了团注跟踪技术，动脉早期扫描开始时的扫描延迟时间变化很大，从16-45 s不等。有研究发现，在胸主动脉下段达到触发阈值（100 HU）后，扫描延迟8 s是早期动脉期成像的最佳时间，这一阶段最有助于评估肝动脉树（CT 血管造影）。肝实质在48 s扫描延迟时显示最大增强。

这些结果与Murakami等人的研究结果一致，后者的扫描延迟时间为14-36 s。因此，固定的扫描延迟是否能带来最佳的动脉期MDCT扫描时机还值得怀疑。动脉早期可为CT血管造影提供数据集，但检测高血管肿瘤最有价值的阶段是动脉晚期。

Murakami等人对一次屏气期间的双动脉期MDCT扫描进行了评估。在他们的研究中，动脉晚期成像在检测HCC方面的灵敏度为78% 对 54%，优于动脉早期成像，但双动脉期成像显示的HCC病灶明显多于单独的任何一个阶段，假阳性病灶也更少。

在上述研究中，在两种流速下，动脉晚期成像明显优于动脉早期成像（3 ml/s时，96 个病灶对67个病灶；5 ml/s时，133个病灶对100个病灶）。增加动脉早期成像有助于血管的可视化，但对 HCC 的检测作用不大。只有三个在晚动脉期未发现的病变在早期动脉期被发现。这证实了Kim等人和Laghi等人的研究结果，这些研究并未显示动脉早期CT对检测HCC有益处。动脉早期CT为观察肝动脉的正常变异提供了极佳的图像质量。

Kim等人的研究表明，在检测HCC方面，四期 MDCT（包括早期动脉期）并不比三期MDCT更敏感。在Ichikawa等人的研究中，动脉晚期成像在检测高血管性HCC方面的效果不亚于动脉早期和动脉晚期的联合解读（灵敏度分别为 88% 和 90%）。因此，在MDCT中获取动脉早期似乎并不是检测高血管性 HCC 的必要条件。

在上述研究中，5 分钟的延迟期扫描只增加了很少的信息。延迟期扫描的灵敏度并不比门静脉期高。在245个病灶中，只有三个病灶（1%）仅见于延迟期，但这些病灶都不是单发的。

有人可能会说，造影剂的流速越高，患者在注射过程中感到不适的风险就越大，也会增加外渗引起不良事件的风险。然而，在上述研究的流量范围内，并未观察到不良事件风险的增加。这些研究结果与CT血管造影和MR血管造影研究的文献相吻合，后者表明高流量（8-9 ml/s）注射造影剂是可以安全进行的。

欧洲肝脏研究协会共识报告认为，存在2 cm或更大的高血管病变，且α-甲胎蛋白水平大于400 ng/mL，可诊断为HCC。对于1cm以下的结节，血管过多的存在并不能作为HCC存在的精确指标，因为高级别发育不良结节在增强CT上也可能表现出血管过多。因此，我们不能完全排除在未对所有病变进行组织学确认的患者中出现HCC假阳性诊断的可能性。不过，活检、手术、对栓塞的反应以及随访时的间隔生长被用来综合确诊HCC，而与组织学证实的病变具有相同外观的病变足以推定诊断为HCC。尽管后者的某些标准并非金标准，但我们认为它们构成了HCC的很好证据。使用多期CT 可以可靠地区分小的门静脉动静脉分流与HCC。

随着技术的进步，使用低kV进行腹部增强检查成为可能。因此，当kV变化时，应该调整造影剂的总量和速率。

一项研究评估了90 kV管电压下进行肝脏CT扫描时，与固定注射方案相比，适应体重的造影剂（CM）方案的衰减和图像质量（IQ）。研究共纳入199名连续转诊的门静脉期腹部CT成像患者。第一组（n = 100）接受固定CM剂量，总碘负荷（TIL）为33 g I，流速为3.5 ml/s，碘输送率（IDR）为1.05 g I/s。第 2 组（n = 99）采用与体重相适应的CM方案，剂量系数为0.4 g I/kg，随后的TIL与患者体重相适应。所有患者的注射时间均为30 s。因此，流速和 IDR 随体重不同而变化。研究发现，与固定方案相比，体重适应方案使肝实质的增强更均匀，第2组每体重类别的平均增强分别为126.5 ± 15.8、128.2 ± 15.3和122.7 ± 21.2 HU，而第1组分别为139.9 ± 21.4、124.6 ± 24.8和116.2 ± 17.8 HU。

作者认为，与固定的CM容量相比，体重适应性CM注射方案能在90 kV下更均匀地增强肝实质，且主客观图像质量相当，而超过一半的患者可以安全地减少CM总量。

总之，在MDCT期间加快造影剂注射速度（5 ml/s）似乎能提高MDCT对高血管性HCC的检测率，主要是在动脉晚期。动脉早期成像并不能为检测HCC增加重要信息，因此可以省略。通过使用更高的流速，可改善对小的HCC病灶的观察，而不会增加不适感或不良事件的风险。

由于注射速率的增高，有研究发现，对于缺乏足够浅静脉的患者，使用2根小静脉导管可有效实现高速CT造影剂注射。

更多干货，关注XI区！

参考文献：

Mitsuzaki K, Yamashita Y, Ogata I, Nishiharu T, Urata J, Takahashi M. Multiple-phase helical CT of the liver for detecting small hepatomas in patients with liver cirrhosis: contrast-injection protocol and optimal timing. AJR Am J Roentgenol. 1996 Sep;167(3):753-7. doi: 10.2214/ajr.167.3.8751695.

Kim T, Murakami T, Takahashi S, Tsuda K, Tomoda K, Narumi Y, Oi H, Nakamura H. Effects of injection rates of contrast material on arterial phase hepatic CT. AJR Am J Roentgenol. 1998 Aug;171(2):429-32. doi: 10.2214/ajr.171.2.9694469.

Yagyu Y, Awai K, Inoue M, Watai R, Sano T, Hasegawa H, Nishimura Y. MDCT of hypervascular hepatocellular carcinomas: a prospective study using contrast materials with different iodine concentrations. AJR Am J Roentgenol. 2005 May;184(5):1535-40. doi: 10.2214/ajr.184.5.01841535.

Furuta A, Ito K, Fujita T, Koike S, Shimizu A, Matsunaga N. Hepatic enhancement in multiphasic contrast-enhanced MDCT: comparison of high- and low-iodine-concentration contrast medium in same patients with chronic liver disease. AJR Am J Roentgenol. 2004 Jul;183(1):157-62. doi: 10.2214/ajr.183.1.1830157.

Awai K, Inoue M, Yagyu Y, Watanabe M, Sano T, Nin S, Koike R, Nishimura Y, Yamashita Y. Moderate versus high concentration of contrast material for aortic and hepatic enhancement and tumor-to-liver contrast at multi-detector row CT. Radiology. 2004 Dec;233(3):682-8. doi: 10.1148/radiol.2333031617.

Schima W, Hammerstingl R, Catalano C, Marti-Bonmati L, Rummeny EJ, Montero FT, Dirisamer A, Westermayer B, Bellomi M, Brisbois D, Chevallier P, Dobritz M, Drouillard J, Fraioli F, Jesus Martinez M, Morassut S, Vogl TJ. Quadruple-phase MDCT of the liver in patients with suspected hepatocellular carcinoma: effect of contrast material flow rate. AJR Am J Roentgenol. 2006 Jun;186(6):1571-9. doi: 10.2214/AJR.05.1226.

Brink JA, Heiken JP, Forman HP, Sagel SS, Molina PL, Brown PC. Hepatic spiral CT: reduction of dose of intravenous contrast material. Radiology. 1995 Oct;197(1):83-8. doi: 10.1148/radiology.197.1.7568859.

Heiken JP, Brink JA, McClennan BL, Sagel SS, Crowe TM, Gaines MV. Dynamic incremental CT: effect of volume and concentration of contrast material and patient weight on hepatic enhancement. Radiology. 1995 May;195(2):353-7. doi: 10.1148/radiology.195.2.7724752.

Schoellnast H, Tillich M, Deutschmann HA, Deutschmann MJ, Fritz GA, Stessel U, Schaffler GJ, Uggowitzer MM. Abdominal multidetector row computed tomography: reduction of cost and contrast material dose using saline flush. J Comput Assist Tomogr. 2003 Nov-Dec;27(6):847-53. doi: 10.1097/00004728-200311000-00002.

Foley WD, Mallisee TA, Hohenwalter MD, Wilson CR, Quiroz FA, Taylor AJ. Multiphase hepatic CT with a multirow detector CT scanner. AJR Am J Roentgenol. 2000 Sep;175(3):679-85. doi: 10.2214/ajr.175.3.1750679.

Sween S, Samar C, Binu SM. Triple-phase MDCT of liver: Scan protocol modification to obtain optimal vascular and lesional contrast. Indian J Radiol Imaging. 2018 Jul-Sep;28(3):315-319. doi: 10.4103/ijri.IJRI_75_18.

Murakami T, Kim T, Takamura M, Hori M, Takahashi S, Federle MP, Tsuda K, Osuga K, Kawata S, Nakamura H, Kudo M. Hypervascular hepatocellular carcinoma: detection with double arterial phase multi-detector row helical CT. Radiology. 2001 Mar;218(3):763-7. doi: 10.1148/radiology.218.3.r01mr39763.

Kim SK, Lim JH, Lee WJ, Kim SH, Choi D, Lee SJ, Lim HK, Kim H. Detection of hepatocellular carcinoma: comparison of dynamic three-phase computed tomography images and four-phase computed tomography images using multidetector row helical computed tomography. J Comput Assist Tomogr. 2002 Sep-Oct;26(5):691-8. doi: 10.1097/00004728-200209000-00005.

Laghi A, Iannaccone R, Rossi P, Carbone I, Ferrari R, Mangiapane F, Nofroni I, Passariello R. Hepatocellular carcinoma: detection with triple-phase multi-detector row helical CT in patients with chronic hepatitis. Radiology. 2003 Feb;226(2):543-9. doi: 10.1148/radiol.2262012043. PMID: 12563152.

Ichikawa T, Kitamura T, Nakajima H, Sou H, Tsukamoto T, Ikenaga S, Araki T. Hypervascular hepatocellular carcinoma: can double arterial phase imaging with multidetector CT improve tumor depiction in the cirrhotic liver? AJR Am J Roentgenol. 2002 Sep;179(3):751-8. doi: 10.2214/ajr.179.3.1790751.

Iannaccone R, Laghi A, Catalano C, Rossi P, Mangiapane F, Murakami T, Hori M, Piacentini F, Nofroni I, Passariello R. Hepatocellular carcinoma: role of unenhanced and delayed phase multi-detector row helical CT in patients with cirrhosis. Radiology. 2005 Feb;234(2):460-7. doi: 10.1148/radiol.2342031202.

Jacobs JE, Birnbaum BA, Langlotz CP. Contrast media reactions and extravasation: relationship to intravenous injection rates. Radiology. 1998 Nov;209(2):411-6. doi: 10.1148/radiology.209.2.9807567.

Kimura M, Shioyama Y, Okumura T, Yamada K, Kawashima M, Minamiguti H, Hagihira T, Kishi K, Sato M. Very-high-flow injection rate for upper abdominal CT angiography. J Gastroenterol. 2002;37 Suppl 13:106-11. doi: 10.1007/BF02990111. PMID: 12109659.

Bruix J, Sherman M, Llovet JM, Beaugrand M, Lencioni R, Burroughs AK, Christensen E, Pagliaro L, Colombo M, Rodés J; EASL Panel of Experts on HCC. Clinical management of hepatocellular carcinoma. Conclusions of the Barcelona-2000 EASL conference. European Association for the Study of the Liver. J Hepatol. 2001 Sep;35(3):421-30. doi: 10.1016/s0168-8278(01)00130-1.

Hayashi M, Matsui O, Ueda K, Kawamori Y, Kadoya M, Yoshikawa J, Gabata T, Takashima T, Nonomura A, Nakanuma Y. Correlation between the blood supply and grade of malignancy of hepatocellular nodules associated with liver cirrhosis: evaluation by CT during intraarterial injection of contrast medium. AJR Am J Roentgenol. 1999 Apr;172(4):969-76. doi: 10.2214/ajr.172.4.10587130.

Son BG, Kim MJ, Park MH, Kim K, Kim J, Kim SY, Lee KJ, Choi SH, Kim AY, Park SH. Two Small Intravenous Catheters for High-Rate Contrast Medium Injection for Computed Tomography in Patients Lacking Superficial Veins to Accommodate a Large Catheter. Korean J Radiol. 2018 May-Jun;19(3):489-497. doi: 10.3348/kjr.2018.19.3.489.

Martens B, Hendriks BMF, Eijsvoogel NG, Wildberger JE, Mihl C. Individually Body Weight-Adapted Contrast Media Application in Computed Tomography Imaging of the Liver at 90 kVp. Invest Radiol. 2019 Mar;54(3):177-182. doi: 10.1097/RLI.0000000000000525.

仅供专业人士交流目的，不用于商业用途。

2023年12月11日

阅读原文