Care kV 技術在雙源CT 胸痛三聯CT 血管造影中對圖像質量及輻射劑量的影響

王 坤 金 倞 李 騁 田全凱 張淥愷 李 銘，2△

（1復旦大學附屬華東醫院放射科 上海 200040；2復旦大學醫學功能與分子影像研究所 上海 200040）

急性胸痛是急診科最常見的癥狀之一，然而區分急性冠狀動脈綜合征（acute coronary syndrome，ACS）和其他原因引起的胸痛是急診科經常遇到的難題［1-2］。具體來說，主動脈夾層（aortic dissection，AD）和肺栓塞（pulmonary embolism，PE）是兩種與ACS 癥狀相似的急性疾病，其發病迅速，死亡率較高，嚴重威脅患者的生命安全［3］。胸痛三聯CT 血管造影（triple rule out CT angiography，TRO-CTA）是一種快速、無創的檢查方法，在評估冠狀動脈的同時可視化肺動脈、胸主動脈及胸腔內其他結構［4-6］。

然而，與冠狀動脈CT 血管造影（coronary computed tomography angiography，CCTA）相 比，TRO-CTA 需要從主動脈弓上方一直掃到膈頂上方，掃描長度增加，因此輻射劑量較高［7］。一項研究表明［8］，在第一代雙源CT 上使用120 kV 管電壓進行TRO-CTA，其輻射劑量高達22.0 mSv。又有研究表明［9］，CT 檢查所產生的高電離輻射會導致人體DNA 雙鏈斷裂進而染色體發生變異，導致患者患癌風險增加。因此，如何在保證CT 圖像質量的同時，最大限度地減少輻射劑量，成為人們普遍關注的問題。在過去十年，隨著CT 技術的快速發展，已經開發出很多新技術來減少輻射劑量，例如寬體探測器掃描［10］、迭代重建算法［11］以及Care kV 技術。但目前還未有關于Care kV 技術在TRO-CTA 檢查中的應用報道，本研究旨在探討雙源CT 結合Care kV 技術在TRO-CTA 檢查中對圖像質量以及輻射劑量的應用價值。

資料和方法

研究對象回顧性收集復旦大學附屬華東醫院影像歸檔與通信系統中（picture archiving and communication systems，PACS）自2021 年3 月 至9月于胸痛中心就診、擬行TRO-CTA 檢查的90 例患者作為研究對象。根據患者不同的掃描方式進行分組，其中45 例患者采用管電流采用Care Dose4D技術，參考電流：320 mAs。管電壓采用Care kV 技術，自動調節管電壓（70～140 kV），參考電壓：100 kV，作為A 組。另有45 例患者管電流采用Care Dose4D 技術，參考電流：320 mAs，管電壓采用固定電壓120 kV，作為B 組。A 組患者年齡為30～83 歲，B 組患者年齡為39～95 歲。納入標準：急性胸痛患者，臨床疑診為ACS、PE 或AD，且出具CT診斷報告的患者。排除標準：掃描參數未使用上述兩組掃描條件的TRO-CTA 檢查患者。所有患者均簽署CT 增強檢查知情同意書。

圖像采集所有患者均采用新一代雙源CT（Somatom Drive，德國Siemens Healthcare 公司）進行掃描，準直器2 mm×64 mm×0.6 mm，機架轉速0.28 s/rot。兩組重建層厚均為0.75 mm，層間距0.5 mm。兩組掃描范圍均由頭部至足部方向從主動脈弓上方掃至膈頂上方，掃描模式均為回顧性心電門控觸發掃描方式。兩組均采用實時心電脈沖（ECG-pulsing）技術，全劑量曝光范圍為30%～80% R-R 間期。注射方案兩組統一95 mL 碘對比劑（三代顯，350 mgI/mL），第一期注射流速4.5 mL/s，共注射45 mL，第二期流速4.0 mL/s 注射50 mL，第三期鹽水3.5 mL/s 注射30 mL［12］。運用對比劑團注示蹤技術，觸發閾值100 HU，延遲時間為7 s。所有圖像均傳送至AW4.4（美國GE Healthcare 公司）進行圖像后處理及測量分析。

圖像客觀質量評價由一名影像診斷經驗豐富的醫師在工作站分別測量各組橫斷位圖像上主肺動脈干、左肺動脈干、右肺動脈干、右冠狀動脈、左前降支、左回旋支、升主動脈根部、主動脈弓、降主動脈、主動脈根部同層面的豎脊肌以及冠脈周圍脂肪組織的平均CT 值和SD 值，并分別計算信噪比和對比噪聲比［13］。主動脈根部感興趣區（region of interest，ROI）的SD 值作為圖像噪聲，圖像信噪比（sign-to-noise ratio，SNR）=CT 值/噪聲，圖像的對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）=（CT 值-血管周圍脂肪組織CT 值）/噪聲［14］。肺動脈、主動脈ROI 面積設置為90 mm2，其他區域設置為1 mm2，每個指標測量3 次取平均值，測量時為保證結果的準確性，并盡量避開斑塊及鈣化區域。

圖像主觀質量評價由2 名具有3 年以上工作經驗的放射科醫師，采用4 分法對圖像進行整體評分，存在分歧時協商統一。4 分為優秀，血管顯示清晰，血管邊緣光滑、銳利，無偽影；3 分為良好，血管顯示清晰，血管邊緣模糊，圖像運動偽影較小；2 分為一般，血管顯示模糊，圖像運動偽影明顯；1 分為差，動脈血管顯差，嚴重運動偽影干擾，無法診斷［15］。

輻射劑量所有90 例患者的輻射劑量資料從PACS 中的患者劑量表中獲得，記錄患者TROCTA 檢查時的CTDIvol、DLP 以及ED。其中ED=DLP×轉換因子［K=0.014 mSv/（mGy·cm）］［16］。

統計學分析用SPSS 26.0 軟件進行統計分析。計量資料若符合近似正態分布，則用±s描述，若不符合近似正態分布，則用中位數及四分位數間距進行描述，表示為M（P25，P75）。計數資料采用絕對數值和相應頻率百分比描述。符合正態分布的計量資料采用獨立樣本t檢驗，不符合正態分布的計量資料采用非參數秩和檢驗，計數資料采用χ2檢驗。2 名醫師對圖像質量評分的一致性采用Kappa 檢驗，κ值0.21～0.40 表示一致性較差，0.41～0.60 表示一致性中等，0.61～0.80 表示一致性良好。P＜0.05 為差異有統計學意義。

結 果

患者基本資料A、B 兩組的中位年齡分別為64.0（60.0，69.0）歲、65.0（59.5，75.0）歲，A 組中男性患者24 例（53.3%），女性患者21 例（46.7%）；B 組男性患者25 例（55.6%），女性患者20 例（44.4%），兩組患者平均身高分別為（1.68±0.07）m、（1.65±0.08）m，平均體重分別為（67.5±10.1）kg、（66.2±11.6）kg，平 均BMI 分 別 為（23.8±2.8）kg/m2、（24.1±3.0）kg/m2，平 均 心 率 為（70±10）次/分、（75±14）次/分，基本資料均無顯著差異（表1）。

診斷結果根據CT 診斷報告，診斷疾病情況如下：A 組中，冠狀動脈狹窄者20 例，冠狀動脈支架術后2 例，主動脈瓣鈣化2 例，升主動脈增寬1 例，肺動脈增寬1 例。B 組中，冠狀動脈狹窄者23 例，冠狀動脈支架術后2 例，右冠狀動脈中段主動脈瘤形成1例，主動脈瓣鈣化2 例，主動脈粥樣硬化并斑塊形成1 例，升主動脈增寬1 例。

輻射劑量A 組中，使用90 kV 進行掃描的患者31 人，100 kV 的9 人，110 kV 的4 人，120 kV 1 人；B組中，45 例患者均用120 kV 管電壓進行掃描。A 組平均CTDIvol 顯著低于B 組［（20.42±9.60）mGyvs.（32.27±13.41）mGy，P＜0.001）］。同樣，A 組的平均DLP 顯著低于B 組［（525.28±240.12）mGy×cmvs.（944.20±408.36）mGy×cm，P＜0.001）］。 因此，A 組 的 平 均ED 顯 著 低 于B 組［（7.35±3.36）mSvvs.（13.22±5.72）mSv，P＜0.001）］。A 組與B組相比，有效輻射劑量減少了44.4%。相關結果見表1。

表1 兩組患者基本資料及輻射劑量Tab 1 Patient characteristics and radiation dose in the two groups ［M（P25，P75），±s or n（%）］

表1 兩組患者基本資料及輻射劑量Tab 1 Patient characteristics and radiation dose in the two groups ［M（P25，P75），±s or n（%）］

BMI：Body mass index；CTDIvol：CT dose index volume；DLP：Dose length product；ED：Effective dose.

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圖像質量評價左前降支遠段及左回旋支遠段除外，A 組中其余血管CT 值均顯著高于B 組（P＜0.05），雖然B 組左前降支遠段及左回旋支CT值高于A 組，但兩組間差異無統計學意義。A 組圖像噪聲顯著高于B 組（15.79±3.81vs.11.37±3.40，P＜0.001）。除左前降支遠段以外兩組血管節段SNR 差異均無統計學意義。A 組肺動脈、主動脈CNR 與B 組差異無統計學意義，但A 組冠脈CNR普遍高于B 組。2 名醫師對于主觀質量評分的一致性好（Kappa=0.637，P＜0.05），在一致性較好的情況下，采用年資較高醫生所評得分作為最終評價指標。A、B 兩組圖像肺動脈、主動脈及冠脈主觀評分差異無統計學意義（表2）。以2 例BMI 相似患者為例，其TRO-CTA 檢查結果如圖1 所示。

圖1 兩組TRO-CTA 圖像比較Fig 1 Comparison of TRO-CTA images between the two groups

表2 兩組圖像評價指標比較Tab 2 Comparison of image evaluation indexes between the two groups ［M（P25，P75）or x±s］

(續表2)

討 論

在CT 掃描中，輻射劑量往往與圖像質量呈負相關，Care kV 技術是近年來出現的一種解決輻射劑量與圖像質量之間矛盾的技術［17-18］。Care kV 技術在掃描患者的定位像之后，自動判斷患者其體型，根據預設的圖像質量水平確定掃描所需kV 值，同時計算所需管電流的基準值以及變化曲線［19-21］。

胸痛三聯CT 血管造影（TRO-CTA）旨在一次檢查中同時評估急性冠脈綜合征、主動脈夾層及肺栓塞［22］。但該檢查因掃描長度較長，因此輻射劑量與普通冠脈CT 血管造影相比大幅增加。Takakuwa 等［6］研究發現，在64 層螺旋CT 上采用回顧性心電門控掃描模式進行一次TRO-CTA 檢查，患者所受平均有效輻射劑量為18 mSv。而高劑量電離輻射可能會導致人體染色體DNA 鏈損傷［9］。因此在本研究中我們對新一代雙源CT 結合Care kV 技術在TRO-CTA 中的應用進行了初步的臨床評估，重點關注輻射劑量和圖像質量。較低的管電壓可以降低X 線球管產生的X 線光譜的平均能量［23］，與固定管電壓120 kV 相比，在不改變檢查流程的情況下，采用Care kV 技術在新一代雙源CT 進行TRO-CTA 可以顯著降低輻射劑量（約44%），同時保證良好的圖像診斷質量。Mangold 等［24］采用Care kV 技術進行胸腹主動脈CT 血管造影，與標準120 kV 管電壓相比，劑量減少了約41%，這與我們的結果相似。

在A 組中，除了左前降支、左回旋支遠段，其余血管節段CT 均明顯高于B 組，這是因為在較低的管電壓下，在碘等原子序數較高的元素中光電效應增強，因此，碘對比劑在血管內的增強程度會隨著管電壓的降低而升高［25］。所以在碘對比劑注射方案相同的情況下，A 組血管節段CT 值普遍大于B組。但是由于肺動脈與主動脈、冠脈達峰時間存在差異，因此確定一套最佳的碘對比劑注射方案同時可視化肺動脈、胸主動脈及冠狀動脈仍然是一個挑戰［26］。

在本研究中，雖然A 組圖像噪聲與B 組相比明顯增加（15.79±3.81vs.11.37±3.40，P＜0.001），這是因為A 組管電壓降低之后，X 射線穿透能力降低，因此圖像噪聲增加［27］，但圖像質量與B 組相比并未有顯著差異，并且滿足診斷要求。降低管電壓之后雖然圖像噪聲增加，但是血管CT 值增加，兩組圖像信噪比與對比噪聲比保持相似，甚至A 組冠脈圖像CNR 優于B 組，保持了圖像質量的一致性。

本研究還比較了兩組圖像信噪比、對比噪聲比不同醫師主觀評分之間的差異。兩組圖像除了左前降支遠段其余血管節段SNR，肺動脈與胸主動脈CNR 均無顯著差異（表2），A 組冠脈CNR 普遍高于B 組（表2），兩名醫師對兩組圖像的主觀評分均無顯著差異。這證明采用Care kV 技術進行TRO-CTA檢查，在降低劑量的同時，并未犧牲圖像質量。同時，根據CT 影像診斷報告，兩組患者中對于冠狀動脈、肺動脈以及主動脈的疾病診斷結果類似，使得胸痛的多種病因能夠同時準確地得到評估，說明Care kV 技術結合雙源CT 進行TRO-CTA 檢查，診斷結果并不亞于常規固定管電壓掃描方案，同時大幅降低輻射劑量，因此在急性胸痛患者中具有較高的臨床應用價值。

本研究有以下幾點局限性：第一，未應用其他降低輻射劑量技術，例如大螺距回顧性心電門控掃描，但此技術對心率要求較高，在急性胸痛患者中實際應用較少。第二，只從客觀和主觀兩個方面評價了圖像質量，并未將有創冠脈造影結果與TROCTA 檢查進行比較，因此在診斷準確性方面仍需進一步的研究。第三，兩組病例數較少，且均來自同一家醫院，未來將進一步擴大樣本量進行多中心研究以確保結果的可信度。第四，采用固定95mL 碘對比劑三期注射方案，并未根據體重、BMI 等個體差異量化碘對比劑，因此碘對比劑的使用將進一步研究。

綜上所述，在新一代雙源CT 上采用Care kV 技術進行胸痛三聯CT 血管造影檢查，在滿足圖像診斷質量的同時，可以顯著降低輻射劑量。

作者貢獻聲明王坤 研究設計，數據搜集及分析，論文撰寫。金倞 論文構思、審閱和修訂，數據測量及解釋。李騁 數據測量，技術指導，提供病例圖片。田全凱，張淥愷 數據搜集。李銘 數據分析，項目統籌，論文修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。