雙源CT低劑量掃描聯合迭代重建在主動脈夾層中的應用

雙源CT低劑量掃描聯合迭代重建在主動脈夾層中的應用

姜麗麗 張 麗

目的探討雙源CT低kv聯合迭代重建技術（IR）對降低主動脈夾層患者的輻射劑量及圖像質量的影響。方法對臨床擬診主動脈夾層的60例次患者行雙源CTA檢查，按照先后順序將患者分為A組：常規劑量組120 kv，n=20、B組：低劑量100 kv，n=20、C組：低劑量80 kv，n=20。120 kv采用傳統濾波反投影（FBP）重建作為對照組，低劑量掃描組分別采用FBP及IR對圖像進行重建。并由兩名有經驗的醫師對3組圖像質量進行評價。比較不同kv和重建算法的有效劑量（ED）、背景噪聲（BN）、對比信噪比（CNR）、信噪比（SNR）以及圖像質量。結果低劑量100 kv組（10．56±0．42）mSv和80 kv（5．05±0．17）mSv組有效劑量較對照組（16．12±0．55）mSv分別降低34．5%、68．6%。100 kv、80 kv采用IR組較同一劑量FBP組BN分別降低36．2%、28．3%，CNR及SNR分別提高57．7%、58．0%；36．1%、41．7%，組間比較均有統計學意義。隨著管電壓降低，主動脈CT值增高，100 kvIR組及80 kvIR組較對照組CNR及SNR升高，P＜0．05。結論與120 kv FBP相比，100 kv和80 kv采用IR技術能使有效輻射劑量分別降低34．5%、68．6%，同時不影響圖像質量。

主動脈造影，輻射劑量，管電壓，X線計算機

隨著影像技術發展，胸腹主動脈CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）已成為檢查主動脈夾層的主要方法，但因其掃描層面薄、掃描范圍長，致使患者接受的輻射劑量非常大，尤其對需要定期多次隨訪的患者往往會造成較高的射線劑量。因此，在滿足診斷需求的前提下，如何降低患者的輻射劑量已經成為關注的重點。迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）技術替代傳統濾過反投影法（filtered back projection，FBP）不僅能降低輻射劑量，還能保持甚至提高圖像質量［1-2］。筆者在本研究中通過對比80 kv、100 kv、120 kv管電壓聯合迭代重建技術對圖像質量及輻射劑量的影響，探討低管電壓主動脈CTA的臨床可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2014年3月～2015年4月行雙源CTA檢查的主動脈夾層患者（嚴重的心、腎功能不全患者排除在外）51例掃描60例次（同一患者多次掃描的均按掃描次數以例記入），男39例，女12例，年齡28～72歲，平均（45.62±2.92）歲。其中Ⅰ型夾層21例，Ⅱ型夾層2例， Ⅲ型夾層37例。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

所有患者均采用Siemens雙源CT（Somatom Definition Flash）按照患者先后順序分別用由高到低的掃描條件進行掃描（從胸廓入口至髂總動脈分叉水平）。對比劑采用碘普羅胺370，以5.0 ml/s肘前靜脈注入80 ml，隨即注入50 ml生理鹽水。應用對比劑跟蹤技術，ROI選擇主動脈弓水平，閾值為100 Hu，延時5秒觸發。根據不同掃描條件選入組A（管電壓120 kv）、組B（管電壓100 kv）、組C（管電壓80 kv），選擇組A即常規掃描組作為對照組，其它參數保持一致：參考管電流為250 mAs和CARE Dose 4D技術，準直32×0.6 mm，層厚0.75 mm，螺距1.2，轉速0.5 s，視野150～350 mm。

1.3 圖像后處理

組A采用FBP進行重建，組B和組C分別采用FBP及IR進行重建，IR選擇30%水平。所有圖像在工作站進行多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）及容積再現技術（VR）等后處理。

1.4 圖像質量分析

1.4.1 主觀評價 將圖像傳至PACS，關閉掃描參數及相關信息，選擇同一層面、相同窗寬窗位比較圖像質量。由兩名資深放射科醫師獨立對圖像進行評分。對評價不一致的，經協商取得一致意見。圖像質量以3分制進行評分：1分為血管管壁模糊，內膜片、破口及主動脈分支血管起自真腔或假腔等診斷細節辨別不清，基本無法進行各種三維重建；2分為血管顯示較好，各診斷細節很好顯示，三維重建圖像效果較好；3分為血管邊緣清晰，對比度好，各診斷細節明確顯示，三維重建效果好。圖像質量≥2分為滿足臨床診斷。

1.4.2 客觀評價 同時測量同層面主動脈管腔內、椎旁肌肉及胸壁或腹壁前正中的空氣的CT值及標準差（standard deviation，SD）值，選取3個層面即主動脈弓水平、降主動脈膈肌水平、腹主動脈髂動脈分叉水平，取其均值。測量感興趣區（region of interest，ROI）面積為10～20 mm2。測量主動脈時，ROI放置在主動脈管腔中心，避免管壁斑塊、支架等干擾，若為主動脈夾層部位，ROI放置于真腔內。取空氣平均密度的標準差為背景噪聲（background noise，BN）。計算對比信噪比（CNR）及信噪比（SNR）：CNR＝（SI主動脈-SI肌肉）/BN；SNR＝SI主動脈/BN。其中SI主動脈為主動脈CT值，SI肌肉為椎旁肌肉CT值，BN為背景噪聲。

1.4.3 輻射劑量計算 記錄3組患者的射線劑量相關參數，CT劑量指數CTDIvol、劑量長度乘積DLP，計算有效劑量ED＝DLP×K，其中K為轉換系數，K值為0.015［3］。

1.5 數據分析

采用SPSS 16.0統計軟件進行分析，對所測量的各組數據進行one-way ANOVA分析、Duncan法多重比較，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像質量

2.1.1 客觀評價結果 不同管電壓及重建方法CNR、SNR及BN對比見表1。BN、CNR、SNR分別在三組患者各重建方式任意兩組間比較差異均有統計學意義，F值分別為218.83、49.28、82.50，P＜0.05。同一種重建方法，BN值隨管電壓的降低而增大，CNR及SNR降低，與對照組相比，100 kvFBP組及80 kvFBP組CNR分別降低11.4%、16.3%，SNR分別降低11.9%、19.1%。采用IR重建，圖像噪聲較同一低劑量FBP組降低，CNR及SNR提高。100 kv采用IR組較FBP組BN降低36.2%，CNR及SNR分別提高57.7%、58.0%。80 kv采用IR組較FBP組BN降低28.3%，CNR及SNR分別提高36.1%、41.7%。100 kv及80 kv采用IR重建較120 kvFBP組圖像CNR及SNR均提高，分別約39.2%、14.6%。

2.1.2 主觀評價結果 同一劑量IR組圖像均優于FBP組（見圖1-5）。100 kv FBP組、80 kv FBP組和80 kvIR組圖像質量評分均有所降低，但評分均在兩分以上，滿足臨床診斷的比率為100%（見表2）。100 kv組圖像與120 kv組圖像質量相似。

2.2 輻射劑量的比較

A、B、C三組的CTDIvol、DLP及ED值見表3。各組間有效劑量ED比較差異均有統計學意義（P＝0.00）。經計算，B組較對照組A組有效劑量降低了34.5%，C組較對照組A組有效劑量降低了68.6%。

3 討論

隨著CT技術的迅速發展、掃描速度和診斷能力有所提高，然而，輻射劑量帶來的風險也隨之上升。對于主動脈夾層患者的CTA檢查，其掃描范圍長，重復掃描比率高，因此，合理的射線劑量顯得尤為重要。如何在保證圖像質量能滿足診斷要求的情況下，盡可能降低輻射劑量，已成為當前醫學影像學界探討的熱點問題。隨著研究的深入，近來研究已逐漸從前期單純改變管電流或管電壓進展到聯合改進圖像重建技術，以期在降低射線劑量方面有所突破。國內外有研究者采用低劑量掃描配合IR算法對胸、腹部CT檢查顯示，可在降低輻射劑量前提下獲得滿足診斷要求的圖像質量［4-5］。

迭代重建算法是CT 圖像重建的一種基本方法，可以更好地處理電子噪聲和其他物理因素所導致的圖像偽影，能在保證圖像質量的同時有效降低輻射劑量、改善圖像質量［1-2］。研究表明［6-7］應用迭代重建所得圖像噪聲明顯低于常規FBP重建，提高了圖像密度分辨率。本組病例顯示，隨管電壓的降低，FBP重建圖像的噪聲隨之增大，但低劑量組應用IR重建后，噪聲明顯降低，100 kvIR組噪聲甚至低于對照組，圖像質量明顯提高。

射線劑量與管電壓呈指數關系［8］，因而降低管電壓能明顯降低患者的輻射劑量。Strauss等［9］研究發現，在兒童，管電壓從140 kV降低到120 kV，腹部CT劑量減少40%，而管電壓從120 kV降低到80 kV，腹部CT劑量減少65%。王一民等［10］使用雙源CT行100 kv管電壓冠狀動脈CTA檢查，與120 kv掃描比較發現降低了約47.7%的輻射劑量。本研究中80 kv組、100 kv組與對照組相比，輻射劑量分別降低了68.6%、34.5%。降低管電壓同時，可以增加含碘對比劑血管的CT值。夏巍［11］等報道下肢靜脈的CT值80 kv組、100 kv組與120 kv組比較分別提高了42%、11%。本研究中，主動脈的CT 值隨著管電壓的下降而升高，FBP重建組中，80 kv組、100 kv組與常規組比較分別提高47%、20%，而SNR 與CNR 分別下降了12%、19%和11%、16%。表明降低管電壓雖然增加了噪聲，對肝臟等軟組織的觀察可能會有影響，但同時也增加了碘對比劑CT值，所以SNR與CNR下降不明顯，對于需要觀察的主動脈及主要分支的圖像整體質量及診斷信心均未受明顯影響，均滿足臨床診斷需要，而應用IR重建后，受噪聲減小和碘對比劑CT 值增大雙重因素的影響，低劑量IR組SNR及CNR明顯提高。

表1 不同kv及重建方法的圖像質量數據結果分析

表2 不同kv及重建方法的主觀圖像質量評分

表3 三組患者不同kv的輻射劑量比較

圖1 、2 80 kv傳統濾波反投影（FBP）重建圖像和迭代重建（IR）的圖像。FBP圖像出現顆粒狀噪聲，采用IR重建噪聲改善，圖像均滿足臨床診斷需要；圖3、4 100 kv采用FBP和IR重建圖像。100 kv FBP圖像較80 kv FBP圖像噪聲減輕，采用IR重建噪聲進一步改善，信噪比明顯提高；圖5 120 kv FBP圖像。與100 kv組圖像相似

綜上所述，低管電壓各組與常規組相比輻射劑量下降明顯而SNR、CNR下降有限，應用IR重建后圖像質量明顯改善。因而，低管電壓聯合迭代重建技術可以在圖像滿足診斷要求的情況下明顯減少主動脈夾層患者的射線劑量。

本研究的不足：未參考體質量指數（BMI）的不同而針對性選擇不同低管電壓，因此，結果中不能除外BMI對圖像質量的影響。其次，僅對IR的一個水平進行圖像評估，其他IR水平有待于進一步研究。

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Application of Dual-source CT Low-kv combined with Iteration Reconstruction in Aortic Dissection

JIANG Lili ZHANG Li Department of Radiology，Linyi people’s hospital，Linyi 276000，China

ObjectiveTo evaluate radiation dose and image quality of dual-source CT aorta dissection with iterative reconstruction technology and low kV．MethodsSixty patients clinically suspected of aortic dissection were performed dual-source CT aorta angiography （ CTA） ．They were randomly divided into three groups：group A（standard dose protocol 120 kv，n=20）;group B（low-dose protocol 100 kv，n=20）;group C（low-dose protocol 80 kv，n=20）．Images from control group were reconstructed by FBP，and low-dose groups were reconstructed by FBP and IR．I mage quality wes scored subjectively by two experienced radiologists．Background noise，signal-to-noise ratio（SNR） ，contrast-to-noise ratio（CNR）and the radiation dose were compared and analyzed statistically．ResultsThe mean effective radiation dose in low-dose groups 100 kv（10．56±0．42）mSv and 80 kv（5．05±0．17）mSv was reduced by 34．5% and 68．6% respectively compared with control group（16．12±0．55）mSv．BN in 100 kv IR、80 kvIR groups compared with alike dose FBP group was reduced respectively 36．2% and 28．3%． CNR and SNR was improved respectively 57．7%、58．0% and 36．1%、41．7%（P＜ 0．05）．The CT value of aorta was rised obviously with the decrease of KV．SNR and CNR of low-dose groups reconstructed with IR were improved obviously，compared with control group．ConclusionCompared with 120 kv FBP， 100 kv and 80 kv groups with IR technique could maintain or improve image quality of aorta dissection，while radiation dose reduced 34．5% and 68．6% respectively．

Aortography，Radiation dose，Tube voltage，X-ray computed

R814．42

B

1674-9316（2015）29-0178-03

10．3969/j．issn．1674-9316．2015．29．131

276000山東省臨沂市人民醫院放射科 基金項目：2014年度山東省臨沂市科技發展計劃項目（201413024）

姜麗麗，E-mail ：apple_0982@sina．com