低千伏CTA在颅内动脉瘤评价中的初步应用

杜煜 时高峰 王亚宁 王琦

·论著·

低千伏CTA在颅内动脉瘤评价中的初步应用

杜煜 时高峰 王亚宁 王琦

目的将低千伏CTA扫描应用于颅内动脉瘤检查并评价其图像质量，以期减少患者所受的辐射剂量。方法回顾性分析35例颅内动脉瘤患者双源CTA扫描完成后得到的3组数据：融合图像(相当于常规120 kVp，重建函数D30，反投影滤过重建算法)；80 kVp数据，重建函数分别为D30和I30(迭代重建算法)。测定动脉瘤的平均CT值、噪声并计算信噪比和对比噪声比，并对影像质量进行评级评分。结果80 kVp(I30)组的信噪比和对比噪声均高于80 kVp(D30)组和融合图像组(P<0.05)。80 kVp(D30)组的图像质量及满足诊断率低于80 kVp(I30)组和融合图像组(P<0.05)。结论低千伏扫描对颅内动脉瘤检查是可行的,所得图像可满足诊断需求。

血管造影;体层摄影术,X线计算机；颅内动脉瘤

颅脑CTA较高的时间、空间分辨率及无创性等优点，已得到了临床工作中的广泛应用[1]。目前应用常规剂量(管电压为120 kVp)的扫描存在对患者造成辐射伤害的风险。本研究尝试将颅内动脉瘤患者血管造影扫描后得到的80 kVp图像与融合图像数据(相当于常规120 kVp)进行比较，评价其图像质量应用于临床诊断的可行性，期望达到合理降低辐射剂量的目的。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择我院2012年11月至2013年5月35例颅内动脉瘤患者DSCTA扫描数据,其中男23例,女12例；平均年龄52岁。

1.2 扫描方法 所有检查均应用第二代双源CT (炫速双源CT，SOMATOM Definition Flash,Siemens,Germany)扫描,完成正、侧位定位像扫描后，应用智能触发扫描软件触发扫描，兴趣区设定在颈内动脉颅外段血管中心，触发阈值设定为+100 Hu。采用双筒高压注射器经右侧肘前静脉以5 ml/s的速率注射非离子型碘造影剂(碘普罗胺，370 mg/ml)50 ml,再以相同的速率注入0.9%氯化钠溶液40 ml。扫描参数:A、B两个球管的管电压为80/Sn140 kV；同时应用自动毫安秒技术(CARE Dose 4D)，参考毫安秒为104 mAs(机器默认值)；准直器宽度128×0.6 mm,螺距为0.7，重建层厚及层间隔均为0.75 mm。

1.3 图像重建及分析 扫描完成后同时获得3组数据，其中融合图像重建函数为D30，80 kVp数据重建函数分别为D30和I30。将3组数据分别传输至工作站(MMWP VE36A)进行图像质量评价。由2名从事影像诊断10年以上的副主任医师共同对图像进行评估；诊断意见不同时,以最后讨论结果为准。

1.3.1 测定3组轴位图像中动脉瘤的平均CT值及噪声，计算信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)：具体为每个动脉瘤均测量3次并取平均值，感兴趣区应选择动脉瘤的中心区域，同时避开钙化、血栓等部位。噪声采用标准差(SD)，计算公式如下：SNR =平均CT值/标准差(SD)；CNR=(病变平均CT值-临近肌肉平均CT值)/标准差(SD)[2]。

1.3.2 影像质量的评级评分[3]：Ⅰ级:血管主支及动脉瘤显影清晰,边缘光滑锐利;Ⅱ级:血管主支及动脉瘤显影好,边缘欠光滑锐利;Ⅲ级:血管主支及动脉瘤对比度下降,但尚能评价,边缘模糊;Ⅳ级:血管主支及动脉瘤对比度差,边缘严重不齐。Ⅰ级影像属优、Ⅱ级属良、Ⅲ级和Ⅳ级属差影像。其中Ⅰ、Ⅱ级影像界定为可满足诊断。

2 结果

2.1 动脉瘤情况 35例患者中动脉瘤35个，其中前交通动脉瘤2 个，大脑中动脉动脉瘤 10个，颈内动脉虹吸部5 个，大脑前动脉6 个，基底动脉末端 6个，大脑后动脉动脉瘤 6 个。见图1。

图1 不同患者的大脑前动脉动脉瘤VR图像

2.2 3组图像动脉瘤CT值、噪声、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR) 80 kVp(I30)组与融合图像组的平均噪声比较差异无统计学意义(P>0.05),80 kVp(D30)组的平均噪声高于融合图像组和80 kVp(I30)组(P<0.05)；80 kVp(I30)组和80 kVp(D30)组的CT值均高于融合图像组 (P<0.05)；80 kVp(D30)组与融合图像组的SNR和CNR差异无统计学意义(P>0.05),80 kVp(I30)组的SNR和CNR高于其他2组(P<0.05)。见表1、图2。

组别CT值噪声SNRCNR融合图像组 320±37∗#12±12#26±6∗21±9∗80kVp(I30)组560±3814±13#44±8 40±6 80kVp(D30)组550±3520±1229±9∗22±6∗

注：与80 kPv(I30)组比较，*P<0.05；与80 kVp(D30)组比较，#P<0.05

图2 大脑前动脉瘤，从左至右依次为融合图像组，I30组，D30组轴位图像的噪声、CT值

2.3 3组轴位图像及三维后处理重建图像质量评价及满足诊断率 80 kVp(I30)组、融合图像组的图像质量均为优,满足诊断率达100%，2组比较差异无统计学意义(P>0.05)；80 kVp(D30)组的图像质量及满足诊断率均显著低于其他2组(P<0.05)。见表2。

表2 3组图像质量评价 n=35，例

注：与80 kVp(D30)组比较，*P<0.05

3 讨论

3.1 明确颅内动脉瘤的诊断对于治疗方式的选择具有非常重要的临床价值。CTA作为一种快速、无创的方法，对于颅内动脉瘤的诊断价值已得到广泛认可[4]，目前在大多数医疗机构已列为常规检查方法，因此头部CTA的检查数量大为增加，患者所接受的X线剂量也相应增大。但头部CTA扫描会覆盖晶状体等对X射线较为敏感的组织器官，且大多数动脉瘤病例治疗后需要定期随访观察，因此在保证图像质量的前提下有降低扫描剂量的必要性。

3.2 以往关于低剂量研究的部位主要集中在胸部、腹部，其中关于胸部低剂量的研究数量最多也相对较为完善，主要原因在于肺部具有较好的天然对比，因此较为适合低剂量扫描；腹部包含较多的组织器官，结构相对复杂，且常需要多期增强扫描，因此有降低辐射剂量的必要，也是目前研究的热点之一。通过改变扫描参数来降低辐射剂量的主要方式包括：降低管电压、降低管电流和增加螺距等[5]。头颅CTA的扫描部位含有较多的颅骨结构，因此本研究中采用了自动毫安秒技术(Care Dose 4D)，可以针对组织密度及厚度的变化在Z轴及XY平面同步实时调整毫安秒；在保证图像质量的同时，也降低了患者所受的X线辐射剂量。螺距(Pitch)的增大会导致图像Z轴分辨率的显著下降,对三维后处理图像质量也会产生较大的影响[6]；而且本研究中使用的第二代双源CT采集数据所需时间平均约为3 s左右，与其他机型相比已显著缩短，因此本研究并未进一步增加螺距值以缩短扫描时间。

3.3 有研究利用体模进行不同kVp下的扫描剂量进行比较研究，表明其他参数不变的前提下，管电压从120 kVp降至100 kVp，扫描剂量可下降39.8%，而从120 kVp降至80 kVp，扫描剂量可下降约70.3%[7]；因此，降低管电压是目前公认的较为有效的降低辐射剂量方法。双源CT扫描可得到基于不同管电压的数据，分别为80 kVp、sn140 kVp和融合图像。从80 kVp球管发出的光子能量更接近于碘原子的K层电子能级(33 keV)，在增大了光电效应的同时降低了康普顿散射效应；而增强后的血管及动脉瘤病变中含有较多的碘造影剂，其中的碘原子具有较高的原子序数，因此其CT衰减值在80 kVp下较常规120 kVp表现为显著增高[8]；所以80 kVp下获得的颅内动脉瘤的CT值显著高于融合图像。在使用相同的重建算法(如反投影滤过重建算法)时，80 kVp会导致的剂量下降会导致图像的噪声较融合图像组显著增加，图像质量及满足诊断率低于融合图像组。图像的噪声主要由探测器接收到的X线光子数量决定。80 kVp管电压下X线能量的降低，到达探测器的光子数量减少，造成图像噪声的增加；有学者采用低千伏扫描技术，在降低扫描剂量的同时提高病变的SNR及对比噪声比(CNR)，发现管电压从140 kVp降至80 kVp时，图像噪声大约增加了两倍，因此低千伏扫描的不足之处在于图像噪声的显著增加。扫描剂量的降低导致图像的噪声的相应增加，会直接影响图像质量；因此合理降低噪声是低剂量扫描需要解决的主要问题。迭代重建算法较反投影滤过重建算法的优势主要在降低噪声方面，目前已广泛用于低剂量扫描的研究及临床检查中[9]。所以，本研究中80 kVp数据需要结合迭代重法才能够得到满意的图像质量。另一方面，颅内动脉血管及动脉瘤在增强后属于高对比组织,降低管电压所导致的噪声增加以及图像软组织分辨率的下降对图像质量影响也相对较小,因此80 kVp管电压对于颅内动脉瘤的检查具有较好的可行性。

3.4 在以往的研究中，笔者已对80 kVp数据和融合图像的颅脑CTA图像质量进行了比较分析[10]，因此本研究只对动脉瘤本身的图像质量进行了对比研究；本研究仅改变了管电压进行对比研究，其他扫描参数是否可以同时改进来降低辐射剂量还需进一步研究。本研究使用的双源CT扫描仪只能计算A、B两个球管共同的X线剂量，因此未能定量分析比较80 kVp和融合图像相对应的辐射剂量的差别；80 kVp数据结合使用的迭代重建算法较常规剂量扫描中使用的反投影滤过重建算法所需的图像重建时间显著增加，会导致临床工作效率的降低，这需要重建算法及配套硬件设备的技术进步来克服。

总之， 双源CTA80 kVp数据结合迭代重建算法所得图像质量可以满足颅内动脉瘤患者检查的诊断需求，值得在临床工作中中广泛推广及应用。

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4 高燕,白林,印隆林,等.双源CT颅脑双能量血管成像技术中触发阈值的优化.西部医学，2009,11：1972-1974.

5 陈为军，刘亚飞，孙永青，等.320排640层动态容积CT颅脑一站式检查对颅内动脉瘤的诊断价值.解放军医药杂志，2011,23：43-45.

6 李玉华，柏梅，李惠民，等.颅颈CT血管造影的低kV技术评价.中国医学计算机成像杂志，2011,17:529-532.

7 Sebastian T，Schindera L,Hubert C,et al.Algorithm for AbdominalMultidetector CT at DifferentTube Voltages: Assessment of Diagnostic Accuracy,Image Quality,and Radiation Dose in a Phantom Study.Radiology,2011,260:454-462.

8 Zhang LJ，Wu SY，Niu JB,et al.Dual-Energy CT Angiography in the Evaluation of Intracranial Aneurysms: Image Quality,Radiation Dose,and Comparison With 3D Rotational Digital Subtraction Angiography.AJR,2010,194:23-30.

9 Hara AK,Paden RG,Silva AC,et al.Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT: feasibility study.AJR Am J Roentgenol,2009,193:764-771.

10 杜煜，时高峰，王亚宁.探讨双源CT颈动脉造影低管电压扫描的可行性.中国医学影像技术，2012,28：2079-2082.

EvaluationofintracranialaneurysmbymeansoflowkVCTangiography

DUYu,SHIGaofeng,WANGYaning,etal.DepartmentofRadiology,TheFourthHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050011,China

ObjectiveTo use low kV CT angiography (80kVp) to examine intracranial aneurysm and to evaluate its image quality so as to reduce radiation dose that patients receive.MethodsThe three group data obtained from 35 patients who underwent dual-source CT for intracranial angiography were retrospectively analyzed:fusion image (equivalently routine 120 kVp,reconstruction function D30),CT data sets were reconstructed with FBP; 80 kVp data,reconstruction function was D30 and I30,respectively,CT data sets were reconstructed with FBP and IRIS.The average CT value and noise of intracranial aneurysm were detected,the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio of aneurysms were calculated and the image quality was evaluated and compared among three groups.ResultsThe signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio in 80kVp(I30)group were significantly higher than those in 80 kVp(D30)group and fusion group (P<0.05).However the image quality and satiation diagnosis rate in 80-kVp(D30) group were significantly lower than those in 80 kVp(I30)group and fusion image group (P<0.05).ConclusionThe low KV CT angiography (80-kVp) in detecting intracranial aneurysm is feasible,and obtained image can satisfy the requirement for diagnosis.

angiography; tomography,X-ray computed; intracranial aneurysm

10.3969/j.issn.1002-7386.2014.05.005

项目来源：河北省医学科学研究重点课题(编号：20100115)

050011 石家庄市，河北医科大学第四医院CT室

R 814.42

A

1002-7386(2014)05-0656-03

2013-12-10)