低千伏結合自動管電流技術在下肢CTA中的應用價值

張海波，郭曉玲，付傳明

(湖北醫藥學院附屬太和醫院醫學影像中心1、骨關節科2，湖北 十堰 442000)

低千伏結合自動管電流技術在下肢CTA中的應用價值

張海波1，郭曉玲2，付傳明1

(湖北醫藥學院附屬太和醫院醫學影像中心1、骨關節科2，湖北 十堰 442000)

目的 探討80 kV結合自動管電流調制技術在下肢CTA中的可行性。方法將74例患者按隨機數字表分法分為觀察組和對照組各37例。觀察組為80 kV，開啟自動管電流調制技術，對照組為常規120 Kv，300 mA。分析兩組不同掃描參數對圖像質量的影響及輻射劑量的變化。結果觀察組各層面動脈內CT值(SI)、圖像背景噪聲(BN)、信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)高于對照組，兩組之間的差異有統計學意義(P＜0.05)。所有圖象診斷可接受性差異無統計學意義(P＞0.05)，均滿足診斷要求。與對照組ED[(23.9±5.9)mSv]比較，觀察組ED [(8.5±1.3)mSv]明顯減少(15.4±3.4)mSv，降低了約64%(P＜0.05)。結論與對照組比較，觀察組在圖像質量能滿足診斷要求的同時，可顯著降低下肢CTA檢查的輻射劑量，提高合理使用低劑量原則的效率，值得借鑒應用。

血管成像；低千伏；自動管電流調制技術；計算機體層攝影

下肢動脈閉塞性疾病包括動脈硬化閉塞癥(Arteriosclerosis obliterans，ASO)、血栓閉塞性脈管炎、多發性大動脈炎等，其中以ASO最為常見。隨著我國社會生活整體水平的提高和人口的逐步老齡化，其發病有上升趨勢，是嚴重危脅我國中老年人健康的血管性疾患之一。近年來隨著多層螺旋CT(MSCT)技術的發展，下肢動脈CT造影(CTA)因其無創、便捷、可靠而在下肢動脈動閉塞性疾病的診斷中應用日益增多。但因掃描范圍廣，并且常規使用的千伏、管電流值較大導致總體輻射劑量增加。本研究旨在探討低千伏(80 kV)結合自動管電流調制技術(Automatic tube exposure control，ATCM)在下肢CTA應用的可性行和效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月至2014年3月間臨床疑似下肢動脈疾病患者74例，所有病例體質量指數(BMI)＜25 kg/m2，主要臨床癥狀包括下肢麻木、腫痛、間歇性跛行或壞疽等，病史從1周至5年不等。采用隨機數字表法分為兩組，觀察組37例，80 kV，開啟自動管電流調制技術，其中男性20例，女性17例，年齡42~81歲，平均(63±12)歲，BMI 17.5~24.3 kg/m2，平均23.1 kg/m2；對照組37例，為常規120 Kv，300 mA，其中男性19例，女性18例，年齡44~76歲，平均(59±9)歲。BMI 18.5~24.6 kg/m2，平均22.5 kg/m2。兩組性別，年齡、BMI比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。排除標準：碘過敏或有過敏史者，雙下肢不能臨床制動者，嚴重心、肝、腎功能衰竭患者。本研究得到本院倫理委員會批準，所有患者簽署知情同意書。

1.2 檢查設備和參數 使用GE Lightspeed 64層螺旋CT機行下肢動脈血管造影檢查，被檢者取仰臥位，雙手上舉足先進，踝后墊綿墊使雙下肢與軀干處同一水平面，同時雙足內翻，腳尖靠攏，雙下肢等距離分置掃描野中心線兩側并與中心線處同一水平面，掃描范圍從第三腰椎上緣至足尖，1 000~1 200 mm。對照組120 kV，300 mA；觀察組參數：80 kV，選用AutomA，設置范圍30~640 mA，根據已有文獻預設噪聲指數10 Hu[1]，其余兩組掃描參數相同，有效層厚5 mm，準直器寬度64 mm×0.625 mm，螺距0.984，球管旋轉速度0.8 s/周。采用高壓注射器注射對比劑歐乃派克(350 mgI/ml)，對比劑總劑量90 ml，注射速率3 ml/s。應用Smartprep自動觸發掃描，觸發層面選取第三腰椎腹主動脈主干，避開動脈壁鈣化段；注射對比劑后10 s開始監測，每2 s掃描一次，當閾值達到200 Hu手動啟動掃描程序，待5 s開始掃描。

1.3 圖像后處理及質量評價 掃描完成后數據傳至GE Advantage Window 4.4工作站采用VR、MIP、CPR等后處理方法重組圖像并診斷。選用5 mm的原始圖象做圖象測量和分析。圖像質量評價采用主觀評價與客觀評價相結合。主觀評價根據下肢動脈及分支級別顯示程度、血管顯影密度、血管邊緣清晰度、靜脈干擾情況，由兩位有經驗的影像專業人員采用雙盲法對每一位患者的原始圖像、CTA后處理圖像進行評估，分優、良、差三級，評價不一致時經協商一致后取得一致意見；客觀評價測定特定層面(第三腰椎水平腹主動脈層面、腘動脈起始層面)血管內CT值(SI)、背景噪聲(BN)，計算信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)，并記錄容積CT劑量指數(CTDIvol)、劑量長度乘積(DLP)及計算有效劑量(ED)，由于腹部至足底部體厚差別較大，故每個病例選擇兩個觀察平面(第三腰椎水平腹主動脈平面、腘動脈起始層面)，記錄毫安值，測量增強動脈內CT值(SI)及圖像BN。動脈內CT值(SI)的測量取待測量動脈直徑的一半進行測量三次并取均值SIvessel，避開鈣化、狹窄及近骨處線束的硬化偽影，圖像的BN定義為該層面前方空氣CT值的標準差，觀測平面兩測肌肉(分別為兩側腰大肌、兩側半膜肌)CT值的標準偏差(ROI大小取為1 cm2)并取均值SImuscle，代表背景信號。計算信噪比(SNR)=SIvessel/BN，對比噪聲比(CNR)=(SIvessel-SImuscle)/BN。

1.4 輻射劑量 采用設備自動生成記錄掃描范圍、CTDIvol、DLP，計算ED，計算公式：ED (mSv)=k(mSv·mGy-1·cm-1)×DLP(mGy/cm)，本文中k值取0.019 mSv·mGy-1·cm-1[1]。

1.5 統計學方法 應用SPSS15.0版本軟件進行統計學分析，輻射劑量數據、圖像質量評價數據、背景噪聲等計量資料以均數±標準差(±s)表示，組間比較采用t檢驗，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組患者的掃描長度及輻射劑量比較 掃描長度差異無統計學意義(P＞0.05)，觀察組輻射劑量指標DLP、CTDIvol、ED下降了約64%，差異有統計學意義(P＜0.05)，見表1。

表1 兩組患者的整體輻射劑量指標比較(±s)

表1 兩組患者的整體輻射劑量指標比較(±s)

注：CTDIvol為容積CT劑量指數；DLP為劑量長度乘積；ED有效劑量。

對照組觀察組t值P值1024.3±24.0 1089.1±37.4 1.832＞0.05 8.66±1.2 3.09±0.6 4.341＜0.05 1260±122.5 450±72.3 6.173＜0.05 23.9±4.7 8.55±1.3 6.173＜0.05

2.2 兩組患者的圖像質量數據比較 兩組不同層面毫安值的統計中，試驗組在腹主動脈層面的毫安值比對照組高，在腘動脈起始層面比對照組低；試驗組的不同層面血管內SI、SNR、CNR均比對照組高，差異有統計學意義(P＜0.05)，觀察組的背景噪聲在腹主動脈層面及髖關節層面較對照組高，差異有統計學意義(P＜0.05)，見表2、表3。

表2 兩組患者的腹主動脈層面圖像質量評價(±s)

表2 兩組患者的腹主動脈層面圖像質量評價(±s)

對照組觀察組t值P值300 450±132 342.7±116.5 523.4±223.6 4.175＜0.05 4.8±1.9 7.4±1.4 2.176＜0.05 45.6±12.7 73.6±18.9 3.159＜0.05 41.4±10.4 66.3±15.3 2.968＜0.05

表3 兩組患者的腘動脈起始層面圖像質量評價(±s)

表3 兩組患者的腘動脈起始層面圖像質量評價(±s)

對照組觀察組t值P值300 40±7 251.4±132.5 413.2±160.1 3.874＜0.05 3.1±1.2 4.3±1.4 2.018＜0.05 81.1±15.7 96.3±17.2 2.966＜0.05 58.7±14.2 82.7±14.9 2.912＜0.05

2.3 兩組患者的主觀評價圖象質量比較 通過對所有患者的原始圖像、CTA后處理圖象的綜合評價，觀察組評分結果為優25例、良12例；對照組結果為優27例、良10例，兩組圖像均能滿足診斷要求，見圖1。

圖1 下肢CTA不同掃描參數的圖像

3 討 論

MSCTA檢查因其空間、時間分辨率高和豐富的后處理成像功能在顯示下肢動脈病變范圍、管壁鈣化、血管與鄰近組織關系、側支循環情況等方面有著極大的優勢，受到了臨床醫師廣泛的接受和歡迎。在常規掃描中，因骨盆部對X線高衰減所需的高千伏高管電流應用于整個盆部到足尖造成下肢CTA檢查總體輻射劑量較大，受到了放射學界的關注，因此在圖像質量能夠滿足診斷需求的基礎上如何降低輻射劑量就成為較多作者研究的課題[1-2]。

在下肢CTA檢查中，主要降低輻射劑量的方法有增大螺距、降低千伏值和降低管電流等措施。對比劑從腹主動脈到腘動脈的運行時間因各人的血液流速而不同，在4~24 s(平均8 s)[3]，過快的掃描時間會出現掃描速度超過對比劑的運行速度，遠端動脈因無對比劑而無法顯影，增加延遲時間又會造成對比劑總量較大。同時，大螺距可能造成Z軸分辨率的下降。本研究為了檢查的成功率和實驗的準確性，故不考慮增加螺距的方法。

人體從下段腹主動脈到足尖整體呈上寬厚、下窄薄的錐形，其中髖關節以上部位對X線衰減較大，常規下肢CTA檢查應用120 kV和300 mA來保證圖象的質量，但這一參數對提高股骨-足尖這一較長范圍對X線衰減較小的部位的圖像質量并無明顯幫助，卻導致總體輻射劑量較大。本研究選用低管電壓80 kV，由于輻射劑量與管電壓的2.5~2.8次方成正比，因此更能大幅度減少輻射劑量[4]。下肢CTA主要觀察下腹主動脈動及及其分支情況，管電壓(kV)降低使X線光子能量較低，更接近含碘的組織等含有高原子序數元素的組織或結構的“K-edge”，此時光電效應增強，其結果是增加了含碘的動脈與周圍組織的對比度[5]。本文試驗組使用的80 kV低管電壓技術使強化的血管內CT值大大提高，增強了動脈血管同周圍組織的對比度。同時由于管電壓的降低使X射線衰減增加，增加了圖像的背景噪聲，為了保證圖像的質量，尤其是對X線衰減較大的骨盆部圖象的質量，將自動毫安上限設為最高的600 mA，并預設噪聲指數10 Hu。本研究顯示：骨盆部觀察層面(下腹主動脈層面)毫安值較對照組高，但均在自動毫安上限以下；而在股骨-足尖這一范圍(腘動脈起始平面)，毫安值顯著下降至40 mA左右，此范圍因較薄窄，僅需較小曝光劑量就能達到預設噪聲指數10 Hu，80 kV低管電壓結合自動管電流調制技術(Automatic tube exposure control，ATCM)在此范圍更能降低輻射劑量。在所有病例兩個觀察層面，觀察組因強化的血管內CT值的大大提高，SNR和CNR在8 kV時沒有下降，反而比對照組高，兩位參與評分的放射專家亦一致認為動脈血管圖象能滿足對疾病的臨床診斷需要，而輻射劑量顯著下降，試驗組CTDIvol、DLP、ED比對照組均下降了64%，這一結果與其他學者的研究相比基本一致[1-2]。

本研究的優勢在于，利用80 kV低管電壓結合ATCM在對X射線衰減差異較大的下肢動脈造影檢查中，完全能夠保證對X線衰減較大的骨盆部的圖像質量，對X線衰減較小的股骨-足尖這一部位，僅需設備所能提供的最小千伏值80 kV及較低的毫安值就能滿足，顯著減低了總體輻射劑量。應用噪聲指數這一參數的設置，保證了整個檢查圖像的一致性，并因為80 kV低管電壓的使用，使本研究中所有觀察層面強化血管內的CT值大大提高，高于上述相關報道，從而給對比劑總量和注射速率的減少留下了空間，因此，下一步將以如何合理降低對比劑總量和注射速率為研究對象，以更好地適應臨床應用。同時，本研究也存在一些不足之處，比如樣本量相對較小，每組僅37例；選取的患者BMI也是小于25 kg/m2，對于肥胖患者，80 kV的低管電壓下，骨盆部對X線衰減較大的部位ATCM能否保證圖象質量還有待進一步探討。

綜上所述，80 kV低管電壓結合自動管電流調制技術對于BMI＜25 kg/m2的人群是完全可行的，在保證圖像質量的同時，能顯著降低患者的輻射劑量，并具有減少對比劑使用量的潛在價值，值得臨床推廣應用。

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Application value of low voltage combined with automatic tube current modulation technology in the CT angiography of the lower extremities.

ZHANG Hai-bo1,GUO Xiao-ling2,FU Chuan-ming1.Medical Imaging Center1, Department of Bone and Joint2,Taihe Hospital Affiliated to Hubei University of Medicine,Shiyan 442000,Hubei,CHINA

ObjectiveTo investigate the feasibility of 80 kV combined with automatic tube current modulation technique in CT angiography(CTA)of the lower extremities.MethodsSeventy-four patients were divided into observation group and control group(n=37)based on random number table.The experimental group applied 80 kV and automatic tube current modulation technology,while the control group used the conventional 120 kV,300 mA.The effect of different scan parameters on image quality and changes of radiation dose were analyzed.ResultsCT value in the arteries(SI),image background noise(BN),signal to noise ratio(SNR),contrast to noise ratio(CNR)were significantly higher in the observation group than the control group,with statistically significant difference(P＜0.05).The acceptability of all images showed no statistically significant difference(P＞0.05),and all the images can satisfy the requirements for diagnosis.Compared with the control group,the ED in the observation group was decreased by(15.4±3.4)mSv,about 64% [(23.9±5.9)mSv vs(8.5±1.3)mSv,P＜0.05].ConclusionLow voltage combined with automatic tube current modulation technology can not only produce images that qualified for the requirement of diagnosis,but also reduce the radiation dose of CTAexamination and improve the efficiency of rational use of low dose,which is worthy of clinical application.

Angiography;Low voltage;Automatic tube current modulation technique;Computer tomography

R445

A

1003—6350（2015）09—1301—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.09.0467

2014-08-06)

郭曉玲。E-mail：zhanghaibosy@sina.com