低千伏结合自动管电流技术在下肢CTA中的应用价值

张海波，郭晓玲，付传明

(湖北医药学院附属太和医院医学影像中心1、骨关节科2，湖北 十堰 442000)

低千伏结合自动管电流技术在下肢CTA中的应用价值

张海波1，郭晓玲2，付传明1

(湖北医药学院附属太和医院医学影像中心1、骨关节科2，湖北 十堰 442000)

目的 探讨80 kV结合自动管电流调制技术在下肢CTA中的可行性。方法将74例患者按随机数字表分法分为观察组和对照组各37例。观察组为80 kV，开启自动管电流调制技术，对照组为常规120 Kv，300 mA。分析两组不同扫描参数对图像质量的影响及辐射剂量的变化。结果观察组各层面动脉内CT值(SI)、图像背景噪声(BN)、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)高于对照组，两组之间的差异有统计学意义(P＜0.05)。所有图象诊断可接受性差异无统计学意义(P＞0.05)，均满足诊断要求。与对照组ED[(23.9±5.9)mSv]比较，观察组ED [(8.5±1.3)mSv]明显减少(15.4±3.4)mSv，降低了约64%(P＜0.05)。结论与对照组比较，观察组在图像质量能满足诊断要求的同时，可显著降低下肢CTA检查的辐射剂量，提高合理使用低剂量原则的效率，值得借鉴应用。

血管成像；低千伏；自动管电流调制技术；计算机体层摄影

下肢动脉闭塞性疾病包括动脉硬化闭塞症(Arteriosclerosis obliterans，ASO)、血栓闭塞性脉管炎、多发性大动脉炎等，其中以ASO最为常见。随着我国社会生活整体水平的提高和人口的逐步老龄化，其发病有上升趋势，是严重危胁我国中老年人健康的血管性疾患之一。近年来随着多层螺旋CT(MSCT)技术的发展，下肢动脉CT造影(CTA)因其无创、便捷、可靠而在下肢动脉动闭塞性疾病的诊断中应用日益增多。但因扫描范围广，并且常规使用的千伏、管电流值较大导致总体辐射剂量增加。本研究旨在探讨低千伏(80 kV)结合自动管电流调制技术(Automatic tube exposure control，ATCM)在下肢CTA应用的可性行和效果。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2013年1月至2014年3月间临床疑似下肢动脉疾病患者74例，所有病例体质量指数(BMI)＜25 kg/m2，主要临床症状包括下肢麻木、肿痛、间歇性跛行或坏疽等，病史从1周至5年不等。采用随机数字表法分为两组，观察组37例，80 kV，开启自动管电流调制技术，其中男性20例，女性17例，年龄42~81岁，平均(63±12)岁，BMI 17.5~24.3 kg/m2，平均23.1 kg/m2；对照组37例，为常规120 Kv，300 mA，其中男性19例，女性18例，年龄44~76岁，平均(59±9)岁。BMI 18.5~24.6 kg/m2，平均22.5 kg/m2。两组性别，年龄、BMI比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。排除标准：碘过敏或有过敏史者，双下肢不能临床制动者，严重心、肝、肾功能衰竭患者。本研究得到本院伦理委员会批准，所有患者签署知情同意书。

1.2 检查设备和参数 使用GE Lightspeed 64层螺旋CT机行下肢动脉血管造影检查，被检者取仰卧位，双手上举足先进，踝后垫绵垫使双下肢与躯干处同一水平面，同时双足内翻，脚尖靠拢，双下肢等距离分置扫描野中心线两侧并与中心线处同一水平面，扫描范围从第三腰椎上缘至足尖，1 000~1 200 mm。对照组120 kV，300 mA；观察组参数：80 kV，选用AutomA，设置范围30~640 mA，根据已有文献预设噪声指数10 Hu[1]，其余两组扫描参数相同，有效层厚5 mm，准直器宽度64 mm×0.625 mm，螺距0.984，球管旋转速度0.8 s/周。采用高压注射器注射对比剂欧乃派克(350 mgI/ml)，对比剂总剂量90 ml，注射速率3 ml/s。应用Smartprep自动触发扫描，触发层面选取第三腰椎腹主动脉主干，避开动脉壁钙化段；注射对比剂后10 s开始监测，每2 s扫描一次，当阈值达到200 Hu手动启动扫描程序，待5 s开始扫描。

1.3 图像后处理及质量评价 扫描完成后数据传至GE Advantage Window 4.4工作站采用VR、MIP、CPR等后处理方法重组图像并诊断。选用5 mm的原始图象做图象测量和分析。图像质量评价采用主观评价与客观评价相结合。主观评价根据下肢动脉及分支级别显示程度、血管显影密度、血管边缘清晰度、静脉干扰情况，由两位有经验的影像专业人员采用双盲法对每一位患者的原始图像、CTA后处理图像进行评估，分优、良、差三级，评价不一致时经协商一致后取得一致意见；客观评价测定特定层面(第三腰椎水平腹主动脉层面、腘动脉起始层面)血管内CT值(SI)、背景噪声(BN)，计算信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)，并记录容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)及计算有效剂量(ED)，由于腹部至足底部体厚差别较大，故每个病例选择两个观察平面(第三腰椎水平腹主动脉平面、腘动脉起始层面)，记录毫安值，测量增强动脉内CT值(SI)及图像BN。动脉内CT值(SI)的测量取待测量动脉直径的一半进行测量三次并取均值SIvessel，避开钙化、狭窄及近骨处线束的硬化伪影，图像的BN定义为该层面前方空气CT值的标准差，观测平面两测肌肉(分别为两侧腰大肌、两侧半膜肌)CT值的标准偏差(ROI大小取为1 cm2)并取均值SImuscle，代表背景信号。计算信噪比(SNR)=SIvessel/BN，对比噪声比(CNR)=(SIvessel-SImuscle)/BN。

1.4 辐射剂量 采用设备自动生成记录扫描范围、CTDIvol、DLP，计算ED，计算公式：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 统计学方法 应用SPSS15.0版本软件进行统计学分析，辐射剂量数据、图像质量评价数据、背景噪声等计量资料以均数±标准差(±s)表示，组间比较采用t检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者的扫描长度及辐射剂量比较 扫描长度差异无统计学意义(P＞0.05)，观察组辐射剂量指标DLP、CTDIvol、ED下降了约64%，差异有统计学意义(P＜0.05)，见表1。

表1 两组患者的整体辐射剂量指标比较(±s)

表1 两组患者的整体辐射剂量指标比较(±s)

注：CTDIvol为容积CT剂量指数；DLP为剂量长度乘积；ED有效剂量。

对照组观察组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 两组患者的图像质量数据比较 两组不同层面毫安值的统计中，试验组在腹主动脉层面的毫安值比对照组高，在腘动脉起始层面比对照组低；试验组的不同层面血管内SI、SNR、CNR均比对照组高，差异有统计学意义(P＜0.05)，观察组的背景噪声在腹主动脉层面及髋关节层面较对照组高，差异有统计学意义(P＜0.05)，见表2、表3。

表2 两组患者的腹主动脉层面图像质量评价(±s)

表2 两组患者的腹主动脉层面图像质量评价(±s)

对照组观察组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 两组患者的腘动脉起始层面图像质量评价(±s)

表3 两组患者的腘动脉起始层面图像质量评价(±s)

对照组观察组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 两组患者的主观评价图象质量比较 通过对所有患者的原始图像、CTA后处理图象的综合评价，观察组评分结果为优25例、良12例；对照组结果为优27例、良10例，两组图像均能满足诊断要求，见图1。

图1 下肢CTA不同扫描参数的图像

3 讨 论

MSCTA检查因其空间、时间分辨率高和丰富的后处理成像功能在显示下肢动脉病变范围、管壁钙化、血管与邻近组织关系、侧支循环情况等方面有着极大的优势，受到了临床医师广泛的接受和欢迎。在常规扫描中，因骨盆部对X线高衰减所需的高千伏高管电流应用于整个盆部到足尖造成下肢CTA检查总体辐射剂量较大，受到了放射学界的关注，因此在图像质量能够满足诊断需求的基础上如何降低辐射剂量就成为较多作者研究的课题[1-2]。

在下肢CTA检查中，主要降低辐射剂量的方法有增大螺距、降低千伏值和降低管电流等措施。对比剂从腹主动脉到腘动脉的运行时间因各人的血液流速而不同，在4~24 s(平均8 s)[3]，过快的扫描时间会出现扫描速度超过对比剂的运行速度，远端动脉因无对比剂而无法显影，增加延迟时间又会造成对比剂总量较大。同时，大螺距可能造成Z轴分辨率的下降。本研究为了检查的成功率和实验的准确性，故不考虑增加螺距的方法。

人体从下段腹主动脉到足尖整体呈上宽厚、下窄薄的锥形，其中髋关节以上部位对X线衰减较大，常规下肢CTA检查应用120 kV和300 mA来保证图象的质量，但这一参数对提高股骨-足尖这一较长范围对X线衰减较小的部位的图像质量并无明显帮助，却导致总体辐射剂量较大。本研究选用低管电压80 kV，由于辐射剂量与管电压的2.5~2.8次方成正比，因此更能大幅度减少辐射剂量[4]。下肢CTA主要观察下腹主动脉动及及其分支情况，管电压(kV)降低使X线光子能量较低，更接近含碘的组织等含有高原子序数元素的组织或结构的“K-edge”，此时光电效应增强，其结果是增加了含碘的动脉与周围组织的对比度[5]。本文试验组使用的80 kV低管电压技术使强化的血管内CT值大大提高，增强了动脉血管同周围组织的对比度。同时由于管电压的降低使X射线衰减增加，增加了图像的背景噪声，为了保证图像的质量，尤其是对X线衰减较大的骨盆部图象的质量，将自动毫安上限设为最高的600 mA，并预设噪声指数10 Hu。本研究显示：骨盆部观察层面(下腹主动脉层面)毫安值较对照组高，但均在自动毫安上限以下；而在股骨-足尖这一范围(腘动脉起始平面)，毫安值显著下降至40 mA左右，此范围因较薄窄，仅需较小曝光剂量就能达到预设噪声指数10 Hu，80 kV低管电压结合自动管电流调制技术(Automatic tube exposure control，ATCM)在此范围更能降低辐射剂量。在所有病例两个观察层面，观察组因强化的血管内CT值的大大提高，SNR和CNR在8 kV时没有下降，反而比对照组高，两位参与评分的放射专家亦一致认为动脉血管图象能满足对疾病的临床诊断需要，而辐射剂量显著下降，试验组CTDIvol、DLP、ED比对照组均下降了64%，这一结果与其他学者的研究相比基本一致[1-2]。

本研究的优势在于，利用80 kV低管电压结合ATCM在对X射线衰减差异较大的下肢动脉造影检查中，完全能够保证对X线衰减较大的骨盆部的图像质量，对X线衰减较小的股骨-足尖这一部位，仅需设备所能提供的最小千伏值80 kV及较低的毫安值就能满足，显著减低了总体辐射剂量。应用噪声指数这一参数的设置，保证了整个检查图像的一致性，并因为80 kV低管电压的使用，使本研究中所有观察层面强化血管内的CT值大大提高，高于上述相关报道，从而给对比剂总量和注射速率的减少留下了空间，因此，下一步将以如何合理降低对比剂总量和注射速率为研究对象，以更好地适应临床应用。同时，本研究也存在一些不足之处，比如样本量相对较小，每组仅37例；选取的患者BMI也是小于25 kg/m2，对于肥胖患者，80 kV的低管电压下，骨盆部对X线衰减较大的部位ATCM能否保证图象质量还有待进一步探讨。

综上所述，80 kV低管电压结合自动管电流调制技术对于BMI＜25 kg/m2的人群是完全可行的，在保证图像质量的同时，能显著降低患者的辐射剂量，并具有减少对比剂使用量的潜在价值，值得临床推广应用。

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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)

郭晓玲。E-mail：zhanghaibosy@sina.com