能譜CT低管電壓對下肢血管成像圖像質量及輻射劑量影響

趙小英，趙金影，吳興旺，陳堅，劉斌

·骨骼肌肉影像學·

能譜CT低管電壓對下肢血管成像圖像質量及輻射劑量影響

趙小英，趙金影，吳興旺，陳堅，劉斌

目的：探討能譜CT低管電壓技術對下肢動脈成像圖像質量及輻射劑量的影響。方法：將72例行下肢CT血管成像（CTA）的患者隨機分為A、B、C三組，三組管電壓分別為120kV、100kV及80kV，其余掃描參數保持一致。根據原始圖像和最大密度投影（MIP）重組圖像對三組下肢動脈圖像質量進行評分，測量血管CT值、信噪比（SNR）、對比信噪比（CNR）及患者所接受的輻射劑量。結果：①三組圖像血管CT值C組最高，A組最低，三組間差異有統計學意義（P＜0．05），圖像CNR、SNR組間差異無統計學意義（P＞0．05）；②輻射劑量C組最低，A組最高。與A組相比，B、C組CT劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）及有效劑量（ED）分別降低35．8%、34．9%、34．4%及65．8%、64．4%、64．4%，差異均具有統計學意義（P＜0．05）。結論：能譜CT下肢血管成像使用低管電壓掃描可滿足臨床診斷需求，且可大大降低患者所接受的輻射劑量。

低管電壓；下肢血管；CT血管成像

CT下肢血管成像由于具有較高的診斷敏感度及特異度［1－2］，越來越廣泛地應用于臨床。由于下肢動脈覆蓋范圍廣，X線的輻射劑量相對較大，如何保證在滿足臨床需求的前提下，盡可能減少患者所接受的輻射劑量，一直以來都是業內研究的熱點。頭頸部及胸腹部低劑量相關研究國內外均見報道［3－6］，而目前下肢血管成像的低劑量研究較少。本研究通過在保證圖像質量的情況下，探討利用低管電壓技術進行下肢CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）的可行性。

材料與方法

1．病例資料

2011年10月－2013年11月先后對72例臨床懷疑下肢血管病變患者行CTA檢查，72例患者中男42例，女30例，年齡18～89歲，體質指數（body mass index，BMI）為18．0～25．0kg／m2，病程4～37年，平均（22．3±3．5）年。兩組患者的年齡、性別、BMI之間差異均無統計學意義（P＞0．05）。排除標準：心、肝、腎功能不全、碘過敏、危重無法制動及BMI＞25kg／m2的患者。所有患者檢查前均簽署知情同意書。

2．檢查方法

CTA檢查采用GE Discovery 750HD寶石CT進行掃描。將7 2例患者隨機分為A、B、C三組，每組24例。掃描參數：A、B、C組管電壓分別為120kV、100kV及80kV，對比劑用量均為100mL（歐乃派克），濃度為350mg I／mL。管電流200mAs，噪聲指數15，40%ASiR，球管轉速0．8s／r，層厚5mm，重組層厚0．625mm，準直64×0．625mm，高清（high definition，HD）掃描模式。患者取仰臥位，足先進。掃描范圍從腹主動脈下段至足尖，將患者雙足稍內翻以使脛、腓骨分開利于血管顯示。預置20G套管針，使用高壓單筒注射器經右側肘正中靜脈以4mL／s流率注射對比劑。掃描時采用對比劑跟蹤技術，在腎動脈水平腹主動脈上設定一個興趣區（ROI），觸發閾值為100HU，達閾值后手動觸發掃描。

3．圖像重組及分析

所有圖像傳至GE ADW4．4工作站進行后處理，包括多層面重組（multi－planar reformation，MPR）、容積再現（volume rendering，VR）等，不同角度旋轉觀察血管樹；自動去骨后行最大密度投影（maximum intensity projection，MIP），主要為冠狀面和斜冠狀面并結合原始軸面圖像進行觀察。

4．圖像質量評價

圖像質量客觀評價：測量下肢7個動脈節段，包括腹主動脈腎動脈水平、髂總動脈、股動脈、腘動脈、脛前動脈、脛后動脈及腓動脈CT值，ROI面積盡可能接近血管管腔面積，測量時取同一層面雙下肢血管CT值的平均值，遇有管腔閉塞或斑塊者盡量避開，若一側下肢動脈完全閉塞，則對側同層面管腔CT值測兩次取其平均值；以鄰近肌肉為血管背景，取其CT值標準差為圖像噪聲（圖1），并計算各動脈對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）、信噪比（signal noise ratio，SNR）。CNR及SNR按公式（1）和（2）進行計算：

圖1 a）右側腘動脈水平CT值測量；b）左側腘動脈水平CT值、同平面鄰近肌肉及噪聲值CT測量。

其中ROIa為血管CT值，ROIb為背景肌肉CT值，SD為圖像噪聲。

圖2 不同管電壓時下肢血管MIP重組圖像。3組圖像整體質量較好，診斷信息充足，評分均為5分。a）120kV管電壓時下肢動脈重組圖像，雙側下肢動脈管壁粗細不均，管腔多發狹窄或局限性閉塞（箭）；b）100kV管電壓時下肢動脈重組圖像，腹主動脈支架置入術后，右側髂動脈閉塞，右側股動脈搭橋術后改變，橋血管顯示通暢，雙下肢見多發局限性不等程度狹窄；c）80kV管電壓時下肢動脈重組圖像，雙下肢多發局限性不等程度狹窄，雙側小腿動脈多發鈣化斑塊（箭）。 圖3 不同管電壓時A、B、C三組下肢MIP對應CPR圖像。a）120kV管電壓圖像；b）100kV管電壓圖像；c）80kV管電壓圖像。

圖像質量主觀評價：由2位醫師采用盲法對圖像質量分別進行評價。采用5分評分法對下肢動脈所有重組圖像，包括MPR、MIP、VR及整體圖像質量進行主觀評價（圖2、3）：1分，圖像質量差，不能診斷；2分，圖像質量較差，影響診斷；3分，圖像質量一般，可做診斷；4分，圖像質量良好；5分，圖像質量好、清晰。

5．輻射劑量測定

系統依據所設置的掃描參數自動計算出輻射劑量值、CT劑量指數（CT dose index volume，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose length product，DLP）；根據DLP計算有效輻射劑量（effective dose，ED），ED＝k× DLP，k為組織權重因子（單位：mSv／mGy·cm），k值為0．019，為歐盟委員會推薦的成人骨盆權重因子。

6．統計學處理

使用SPSS 13．0軟件進行統計學分析，采用單因素方差分析比較3組圖像動脈CT值、噪聲、CNR、SNR及輻射劑量，應用Kappa檢驗測定不同醫師評分結果間的一致性。以P＜0．05為差異有統計學意義。

結 果

72例患者均一次性順利完成下肢CTA檢查。

1．圖像質量評價

所測得的動脈節段CT值取2位醫師測量的平均值。動脈節段的CT值C組最高，A組最低，差異有統計學意義（P＜0．05，表1）。3組間CNR及SNR差異無統計學意義（P＞0．05）；C組噪聲最高，A組最低，3組間噪聲差異有統計學意義（P＜0．05）。Kappa值＝0．682，表明兩位醫師主觀評分一致性較好。

表1 各組CTA圖像質量結果比較

2．輻射劑量比較

輻射劑量A組最高、C組最低，與A組相比，B組及C組CTDIvol、DLP及ED分別降低35．8%、34．9%、34．4%及65．8%、64．4%、64．4%，3組間差異具有統計學意義（P＜0．05，表2）。

表2 3種掃描方案的輻射劑量比較

討 論

下肢CTA對于診斷動脈粥樣硬化及動脈硬化閉塞癥等基礎病變具有較高的準確率和敏感度，是一種可靠且準確的下肢動脈疾病的檢查手段［7］，CT的應用應遵循合理使用低劑量（as low as reasonably achievable，ALARA）原則［8］，如何在保證圖像質量的前提下，進一步降低輻射劑量一直以來都是國內外關注的熱點。

影響螺旋CT輻射劑量的因素有管電壓、管電流、曝光時間、掃描范圍、螺距、準直器寬度等，臨床應用較多的方法有三種：①增加螺矩。增加進床速度，螺距增加，可減少曝光時間，從而降低輻射劑量［9］，但螺距過大可導致Z軸分辨力下降，同時容易造成小病灶的漏檢；②降低管電流。由于電流量mA與輻射量之間呈線性關系，因此降低管電流可使受檢者的輻射劑量也相應下降，但同時也降低了圖像信噪比，影響低對比分辨力，早期低劑量CT多采用此種方法，一般用于天然對比好的部位，如肺部［10］、副鼻竇［11］等；③降低管電壓。管電壓降低使輻射劑量下降，同時也降低了X線的能量，X線能量的降低引起組織對X線吸收量增加及信噪比降低。

近年來有研究表明，降低管電壓不僅能夠顯著降低輻射劑量，而且可以使血管與軟組織間密度對比進一步加大［12－13］，尤其適用于CTA檢查，因此降低管電壓的低劑量CT逐漸引起重視。根據X射線強度公式I＝KiZU2（I：X射線強度；K：比例系數；i：管電流；Z：陽極靶材料的原子序數；U：管電壓）可知，X射線強度與X射線管的管電壓平方呈正相關，因此，降低管電壓或降低管電流均可有效降低輻射劑量，但降低管電壓對于減少輻射劑量效果更明顯。管電壓降低可以使含碘對比劑血管與周圍組織的對比進一步增加，對于血管的顯示更加清晰。本研究中，管電壓由120kV降低到100kV時，輻射劑量降低了約34．4%，當管電壓進一步降低至80kV時，輻射劑量降低約64．4%。由此可見，降低管電壓是非常有效的降低輻射劑量的方法，尤其將管電壓降低至80kV時，大幅度降低了CT檢查中患者所接受的輻射劑量。

CT圖像中組織結構的CT值取決于X線光子的組織密度和能量水平，X線與人體組織相互作用的主要形式為光電效應及康普頓散射效應。Huda等［14］研究發現，管電壓降低，則其發射的X線光子能量下降，當光子能量水平接近含有高原子序數的組織或結構（如骨、含碘的血管或組織）時，光電效應加大。因此，當管電壓由120kV降低到100kV或80kV時，X線的能量更接近對比劑碘原子K層結合能（33．2keV），其產生的光電效應更強，相應所得CT值也就越高。本研究中，80kV下肢動脈CT值較120kV及100kV時的CT值增加，分別增加了27．3%及16．1%（選取股動脈層面CT平均值），血管周邊軟組織CT值增加不明顯，圖像對比度加大，與相關研究結論一致［15－16］。

同時，隨著管電壓降低，圖像噪聲也會明顯增加，圖像噪聲主要影響的是軟組織之間的對比度，本研究主要觀察下肢血管情況，強化的血管與周圍軟組織之間有較高的對比度，受到的影響較小。降低管電壓可以提高血管CT值，一定程度上彌補了圖像噪聲增加帶來的圖像質量下降，本研究中三組圖像之間圖像質量評分、CNR及SNR差異均無統計學意義（P＞0．05）。

本研究存在以下不足：①本文樣本量偏少，故依此得到的均數可能存在一定偏差，有待在日后的研究中進一步擴充；②未能根據不同患者的BMI對對比劑注射流率及劑量進行相應調整，可能會對血管強化程度產生一定影響，在今后的研究中應加以改進。

綜上所述，能譜CT應用低管電壓行下肢CTA可獲得滿意圖像，在滿足臨床診治需求的同時能有效降低患者所接受的輻射劑量，值得推廣。

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Feasibility of low tube voltage protocol in lower extremity artery angiography with gemstone detectors CT

ZHAO Xiao－ying，ZHAO Jin－ying，WU Xing－wang，et al．Department of Radiology，the First Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230022，P．R．China

Objective：To evaluate the feasibility of low tube voltage protocol for lower peripheral artery CTA using gemstone detectors CT．Methods：Totally 72patients who were randomly divided in three groups（group A，B，C），underwent lower extremity CTA，the tube voltage as 120kV，100kV，80kV was used respectively，keeping the same tube current of 200mAs．Other scanning parameters were kept identically．Contrast medium was injected automatically with bolu s tracking respectively．Image quality，segmental vascular enhancement，signal tonoise ratio（SNR），contrast to noise（CNR）and effective dose（ED）were independently evaluated in these 3groups．Results①There was no significant difference of image quality of these 3groups．②The CT values of artey in group C was the highest and that in group A was the lowest There were statistical differences among three groups（P＜0．05）．Statistics showed there was no significant differences in SNR and CNR among the three groups（P＞0．05）．③Compared with group A，the CT DIvol，DLP and ED were reduced by 35．8%，34．9%，34．4%respectively in group B and reduced by 65．8%，64．4%，64．4%respectively in group C．Conclusion：The tube voltage can be lowered from 120kV to 80kV for lower extremity CTA，in order to reduce the radiation dose，meanwhile the image quality and diagnostic confidence could be maintained．

Low tube voltage；Peripheral vessels；Computed tomography angiography

R543．5；R814．42

A

1000－0313（2015）01－0071－04

10．13609／j．cnki．1000－0313．2015．01．019

2014－03－20

2014－05－26）

230022 合肥，安徽醫科大學第一附屬醫院放射科

趙小英（1985－），女，安徽宣城人，碩士，住院醫師，主要從事心血管造影工作。

劉斌，E－mail：lbhyz321＠126．com