自動(dòng)毫安低管電壓技術(shù)在頭頸部血管造影中應(yīng)用的可行性研究

臧晨宏，張 敬，張?jiān)仆?/p>

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科，天津 300052）

頭頸 CT 血管造影（CT angiography，CTA）可以清楚地顯示頸內(nèi)動(dòng)脈、椎基底動(dòng)脈、Willis環(huán)的血管圖像，被廣泛應(yīng)用于腦血管病的檢查。同時(shí)，CTA所帶來(lái)的輻射劑量增加越來(lái)越多地受到人們的重視[1-3]，成為目前研究的熱點(diǎn)之一。自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)根據(jù)噪聲指數(shù)（noise index，NI）自動(dòng)調(diào)節(jié)掃描的毫安值，可在降低輻射劑量的同時(shí)保證圖像質(zhì)量穩(wěn)定性。降低管電壓亦是降低輻射劑量的有效方法。本研究通過(guò)研究64層螺旋CT圖像質(zhì)量和輻射劑量的相關(guān)性，探討低管電壓技術(shù)與自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的可行性。在保證圖像質(zhì)量能滿(mǎn)足診斷要求的基礎(chǔ)上，盡量減少X線(xiàn)劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 連續(xù)收集2008年8月～2009年2月在我院行頭頸部CTA檢查的患者60例，其中男性31例，女性29例，平均年齡（53.0±16.7）歲（21～82歲）。為了研究不同掃描參數(shù)對(duì)圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響，將患者隨機(jī)分為4組：Ⅰ組管電壓為100 kV，NI為20；Ⅱ組管電壓為120 kV，NI為20，Ⅲ組管電壓為100 kV，NI為10；Ⅳ組管電壓為120 kV，NI為 10。

1.2 CT檢查方法 檢查前測(cè)量身高、體重、脈搏、血壓，預(yù)埋22G靜脈留置針，并行對(duì)比劑過(guò)敏試驗(yàn)。使用GE Lightspeed VCT XT掃描機(jī)?；颊哐雠P位，掃描范圍自胸廓入口至頭頂。采取智能跟蹤（bolus tracking）方法確定掃描延遲時(shí)間，對(duì)比劑濃度達(dá)100 HU時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)掃描。對(duì)比劑采用歐乃派克350 mg(I)/ml，總量 60～90 ml，注射速率 4 ml/s。掃描參數(shù)如下：層厚0.625 mm，螺距0.984，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間 0.4 s/周，視野 22 cm，矩陣 512×512，標(biāo)準(zhǔn)重建算法。記錄每例患者X線(xiàn)輻射劑量。

1.3 CT圖像質(zhì)量分析 將圖像傳至GE AW4.4工作站進(jìn)行后處理和圖像質(zhì)量分析。

1.3.1 定量分析 （1）動(dòng)脈衰減值（CT值）的測(cè)量：在橫斷面圖像上選取頸總動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈，并于血管中心放置圓形感興趣區(qū)（region of interest，ROI）測(cè)量血管內(nèi)衰減值（CT 值）。（2）圖像噪聲的測(cè)量：在同一橫斷面圖像上（包括頸總動(dòng)脈、頸內(nèi)動(dòng)脈和大腦中動(dòng)脈3個(gè)水平），分別于身體左右兩側(cè)的空氣內(nèi)放置400 mm2以上的ROI測(cè)量圖像噪聲，所測(cè)CT值標(biāo)準(zhǔn)差的平均值作為圖像噪聲。（3）背景信號(hào)的測(cè)量：在上述3個(gè)水平分別在肌肉內(nèi)放置圓形ROI測(cè)量背景信號(hào)（SI背景）。在頸總動(dòng)脈和頸內(nèi)動(dòng)脈水平，將ROI置于椎旁肌肉內(nèi)，在大腦中動(dòng)脈水平，將ROI置于顳肌內(nèi)。取平均值作為背景信號(hào)。（4）信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）：為血管內(nèi)衰減值（CT值）與噪聲的比值（SNR=SI血管/噪聲）。（5）對(duì)比度噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）：為血管內(nèi)衰減值（CT值）與背景衰減值（CT值）差值與噪聲的比值（CNR=（SI血管-SI背景）/噪聲）。

1.3.2 定性分析 由2名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師分別對(duì)橫斷面圖像和后處理圖像（容積再現(xiàn)和多平面重組）進(jìn)行評(píng)分。橫斷面圖像質(zhì)量評(píng)分采用5分制：1分，圖像質(zhì)量不滿(mǎn)意；2分，圖像質(zhì)量尚可；3分，圖像質(zhì)量基本滿(mǎn)意；4分，圖像質(zhì)量良好；5分，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。后處理圖像質(zhì)量評(píng)分為3分制：1分，重組失敗或病灶不能顯示；2分，病灶顯示，圖像質(zhì)量良好；3分，病灶顯示清晰，圖像質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)。

1.4 射線(xiàn)劑量評(píng)價(jià) 記錄容積CT劑量指數(shù)（CT doseindex-volume，CTDI容積），單位為 mGy。用 CTDI容積乘以?huà)呙栝L(zhǎng)度得出劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP），單位為 mGy/cm。有效劑量（effective dose，ED）為 DLP×C，單位為 mSv；其中C為換算因子，在頭頸CTA掃描時(shí)C的取值為0.0023。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 11.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，各項(xiàng)指標(biāo)均以±s表示。對(duì)4組圖像的定量、定性分析以及劑量比較均采用單因素方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

所有患者均順利完成頭頸部CTA檢查，無(wú)對(duì)比劑過(guò)敏情況發(fā)生。

4組病人血管CT值、噪聲、背景、SNR和CNR的定量分析結(jié)果見(jiàn)表1。血管CT值、噪聲、背景的結(jié)果有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在NI相同時(shí)，kV值降低，CT值升高，噪聲升高，背景也升高；而SNR和CNR在4組中無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

4組病人輻射劑量評(píng)價(jià)見(jiàn)表2。Ⅰ組的輻射劑量最低，隨著kV值的提高和NI值的降低輻射劑量明顯升高，依次為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組。

4組病人圖像質(zhì)量評(píng)分見(jiàn)表3。NI相同時(shí)，120 kV和100 kV的兩組圖像質(zhì)量評(píng)分差別均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。管電壓相同時(shí)，NI=10和NI=20兩組圖像質(zhì)量評(píng)分差別均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），NI=10的兩組圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于NI=20的兩組。各組的后處理圖像皆無(wú)重建失敗或病灶不能顯示者。

表1 4組病人所選動(dòng)脈的定量分析（±s）

表1 4組病人所選動(dòng)脈的定量分析（±s）

參數(shù)SI（HU）頸總動(dòng)脈頸內(nèi)動(dòng)脈大腦中動(dòng)脈噪聲（HU）頸總動(dòng)脈頸內(nèi)動(dòng)脈大腦中動(dòng)脈背景（HU）頸總動(dòng)脈頸內(nèi)動(dòng)脈大腦中動(dòng)脈SNR頸總動(dòng)脈頸內(nèi)動(dòng)脈大腦中動(dòng)脈CNR頸總動(dòng)脈頸內(nèi)動(dòng)脈大腦中動(dòng)脈Ⅰ434.0±117.4421.6±108.1417.4±102.917.2±3.118.1±3.316.7±2.869.89±15.254.09±13.177.75±15.725.4±7.624.3±7.325.1±7.222.5±7.521.4±7.222.2±7.1Ⅳ406.2±106.7398.6±101.4387.1±99.514.7±2.113.8±1.913.1±1.865.36±14.156.26±13.256.58±13.222.8±8.021.7±7.920.6±7.619.8±7.418.6±7.2117.4±7.0 P＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05>0.05>0.05>0.05>0.05>0.05>0.05Ⅲ565.4±176.2523.6±151.0518.7±148.316.1±2.716.8±2.915.7±2.567.69±15.157.51±13.465.81±14.924.1±7.223.6±7.023.8±7.121.8±7.320.9±7.020.1±6.9Ⅱ372.41±96.4351.6±88.2341.5±82.615.2±2.515.8±2.615.1±2.467.01±15.051.73±12.938.29±9.923.5±7.825.0±8.324.0±7.420.1±7.721.5±8.320.6±7.3

表2 4組病人射線(xiàn)劑量的比較（±s）

表2 4組病人射線(xiàn)劑量的比較（±s）

Ⅱ25.15±4.0942.2±160.22.17±0.37Ⅲ28.77±4.51122.8±163.42.58±0.38Ⅰ22.73±3.8670.6±147.61.54±0.34Ⅳ46.23±6.31737.9±170.03.99±0.39 P＜0.05＜0.05＜0.05參數(shù)CTDI容積（mGy）DLP（mGy cm）ED（mSv）

表3 4組病人橫斷層面圖像及重組圖像的評(píng)分（±s）

表3 4組病人橫斷層面圖像及重組圖像的評(píng)分（±s）

字母相同代表差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＞0.05；字母不同代表差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05

重組圖像評(píng)分2.6±0.6c 2.8±0.5c 2.9±0.4d 3.0±0.3d橫斷層面圖像評(píng)分3.9±0.7a 4.3±0.5a 4.6±0.4b 4.9±0.3b組別ⅠⅡⅢⅣ

3 討論

CT輻射劑量受多種因素影響，由于患者的個(gè)體差異，可以通過(guò)個(gè)性化掃描參數(shù)的調(diào)整降低輻射劑量，包括降低管電流、降低管電壓等[4]。當(dāng)前低劑量CTA的研究大多集中在肺動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈等方面。Herzog等[5]提出管電流調(diào)節(jié)技術(shù)和低電壓結(jié)合是適宜兒童的心血管CT掃描方法。Husmann等[6]最先報(bào)道應(yīng)用64層CT低劑量心電前門(mén)控技術(shù)冠狀動(dòng)脈成像可以在1.1～3.0 mSv的輻射劑量獲得93%的診斷率和99%的冠狀動(dòng)脈節(jié)段顯示率。

低劑量CTA多是采用較低的固定毫安。本研究采用自動(dòng)毫安低劑量掃描技術(shù)，即通過(guò)調(diào)節(jié)NI，由掃描儀根據(jù)患者頭頸組織厚度自動(dòng)調(diào)節(jié)毫安值，每層毫安值均可不同[7]。一旦確定了NI值，則毫安值將在一定的范圍內(nèi)變化。與固定毫安的低劑量掃描相比，自動(dòng)毫安技術(shù)對(duì)圖像質(zhì)量的犧牲較小。本研究進(jìn)一步探討了低管電壓與自動(dòng)毫安技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的可行性。

本研究比較了標(biāo)準(zhǔn)的120kV和低劑量的100kV對(duì)常規(guī)頭頸部CTA的評(píng)價(jià)，定量分析和定性分析均表明在使用相同濃度和相同劑量的對(duì)比劑后，低管電壓（100 kV）所得血管內(nèi)碘對(duì)比劑CT衰減值較高（P＜0.05）。Szucs-Farkas等[8]的低管電壓肺動(dòng)脈 CTA研究發(fā)現(xiàn)，低管電壓所得肺動(dòng)脈內(nèi)碘對(duì)比劑的CT衰減值增加，其結(jié)果與本研究結(jié)果一致。Keller等[9]對(duì)碘對(duì)比劑增強(qiáng)CT中降低管電壓的可行性從技術(shù)理論上予以闡述。碘的原子序數(shù)相對(duì)較高（Z＝53），降低管電壓時(shí)，X線(xiàn)能量減少，碘對(duì)比劑對(duì)X線(xiàn)的衰減增加[10]，100 kV的管電壓會(huì)使其更好地吸收X線(xiàn)，出現(xiàn)更好的圖像對(duì)比，本研究結(jié)果也證實(shí)了該理論。因此，降低低管電壓組血管內(nèi)碘濃度是有必要的，可避免100 kV時(shí)因血管內(nèi)對(duì)比增加和條帶狀偽影所致的圖像質(zhì)量下降。血管內(nèi)碘濃度降低的最直接方法是減少對(duì)比劑用量，因此該方法的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，具有降低病人的碘負(fù)荷量的潛力。對(duì)于低管電壓設(shè)置而言，更為重要的是，100 kV的輻射劑量比120 kV明顯降低。本研究中選擇了兩種NI（10和20）設(shè)置，大致補(bǔ)償因管電壓降低所造成的噪聲增加，以保證圖像的SNR和CNR。雖然，在100 kV時(shí)，CT掃描機(jī)系統(tǒng)根據(jù)圖像質(zhì)量的要求自動(dòng)將mAs提高，但是增加有限，病人總的輻射劑量仍降低。無(wú)論NI為10或20，100 kV的圖像噪聲均要高于120 kV，但SNR和CNR的差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并且綜合圖像質(zhì)量的主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示兩者并無(wú)差別。即管電壓的降低不影響頭頸部CTA圖像的診斷。雖然本研究所采用的劑量不一定是最小，但可以體現(xiàn)低劑量掃描是可行的。

本研究的不足之處是，未對(duì)頭頸部病變的檢出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；且本研究樣本量較小，在今后的研究中應(yīng)加以改進(jìn)。

本研究結(jié)果提示，自動(dòng)毫安低管電壓（100 kV）頭頸部動(dòng)脈CTA可明顯降低病人的輻射劑量，不僅圖像質(zhì)量沒(méi)有損失，而且血管內(nèi)對(duì)比劑的CT衰減值增加，因此還具有減少對(duì)比劑用量的潛力。管電壓為100 kV、NI為20可以滿(mǎn)足臨床診斷需要，應(yīng)該推薦為臨床常規(guī)應(yīng)用。

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