头颈部CTA检查中低辐射剂量及低对比剂浓度与用量的研究进展

梁永超，邓德茂

（1.桂林医学院附属医院放射科，广西 桂林 541001；2.广西中医药大学第一附属医院放射科，广西 南宁 530023）



头颈部CTA检查中低辐射剂量及低对比剂浓度与用量的研究进展

梁永超1，邓德茂2

（1.桂林医学院附属医院放射科，广西 桂林 541001；2.广西中医药大学第一附属医院放射科，广西 南宁 530023）

本文通过对国内外相关文献系统分析和总结，对目前头颈部CTA低辐射剂量的技术方法、使用低对比剂浓度与用量的研究及进展进行综述。

血管造影术；体层摄影术，X线计算机；辐射剂量；造影剂

近年来，随着MSCT的快速发展，头颈部CTA以其检查方便、相对无创、费用相对较低及图像直观等优势逐渐取代DSA，成为诊断脑血管疾病的常规及首选检查手段。然而，由于常规头颈部CTA的扫描范围较大，存在受照剂量相对较高的缺点。此外，CTA使用碘对比剂，可引起药物不良反应。因此，如何降低头颈部CTA检查的辐射剂量和对比剂损害成为研究新热点。

1　低辐射剂量头颈部CTA检查的研究进展

1.1国际放射防护委员会（ICRP）对X线照射生物学危害有相当明确的阐述，并分为远期效应和近期效应［1］。远期效应为多次微小剂量的长期累积可能会引起癌症和遗传效应的发生；近期效应有单次剂量阈值，单次接受超剂量X线辐射会带来白内障、皮肤损伤等辐射损伤。研究［2］表明，10 mSV的有效剂量即可增加0.05%的患癌危险性，对妇女及儿童影响更大。Alkhorayef等［3］比较研究头、肺、腹、盆及下肢等部位CTA检查中患者所受辐射剂量及其对患者的影响表明，头部CTA的辐射剂量越大对患者的生物效应也越大，主要影响眼、甲状腺等对X线敏感的器官。目前已有大量学者致力于CT低辐射剂量检查的研究［4］。但当前低CT辐射剂量检查的研究大多集中在心肺、腹部、盆腔等部位［5-7］，头颈部CTA低剂量检查的研究仍较少。

1.21990年 Naidich等［8］首次提出了低剂量 CT （LDCT）的概念，其方法是其他扫描参数不变，降低管电流从而降低X线辐射剂量。自此，降低管电流成为临床实践中较常用且最简单易行的降低辐射剂量的方法。随着CT扫描技术的发展，出现了利用人体长轴上的不均匀性与横轴上的不对称性动态调整管电流的方法，即自动管电流调节（ATCM）技术。多项研究［6，9-10］证实，通过特定的参数设定，如噪声指数（NI）、管电流范围等，ATCM技术在多个部位应用中，可在图像质量不变的前提下显著降低患者的受照剂量。但ATCM技术在头颈部CTA检查中的应用报道较少。头颈部动脉CTA检查中使用ATCM技术，通过调节NI，据探测到的头颈组织厚度而自动调节毫安值在一定的范围内变化，每层毫安值均可不同；随着NI值的增加，这一毫安范围的峰值逐渐降低。因此，笔者预计通过对比研究可能会得出的头颈部低剂量CTA检查方案的最佳NI值。

1.3更优的图像重建算法也有助于在保证图像质量的同时降低X线辐射剂量。研究［11］表明，迭代重建算法能降低图像噪声、提高SNR和对比信噪比（CNR）。马宇等［12］研究显示，自适应迭代重建算法结合自动管电流调制技术，可大幅度降低腹部检查者的辐射剂量。在头颈部CTA中利用自适应迭代重建算法提高图像质量以补偿降低曝光剂量所致噪声增加、SNR下降等不良影响少有报道，通过比较研究找出最优自适应迭代的百分比，对提高头颈部CTA图像质量和降低辐射剂量可能有作用。

1.4近年来，研究发现低球管电压降低了X线束的能量，同时加大了含碘对比剂血管与周围组织的对比度，故在CTA检查中使用低球管电压可适当放宽对图像噪声和对比剂浓度及用量的要求［13］。X线的辐射剂量和管电压的平方成正比［14］，可见降低管电压对降低受检者所接受的辐射剂量更有效。低电压CTA检查是当前降低辐射剂量的研究热点［15］，也是目前很多医院的做法，可根据患者的体型等个性化降低管电压。

1.5曝光时间对辐射剂量的影响是直接而明显的，这已成为业界共识，头颈部CTA需在靶血管对比剂充盈时间内完成扫描，故球管旋转时间基本使用0.5 s以下。螺距同样影响扫描时间和辐射剂量，但增加螺距，会降低纵轴空间分辨力，增加图像噪声，使用大螺距以降低辐射剂量的做法鲜有报道。随着设备和重建算法的进步，已有学者尝试并取得了一定成果［16-18］。如在头颈部CTA中使用大螺距，在降低辐射剂量同时缩短扫描时间，减少对比剂用量。

1.6随着设备的更新换代以及计算机技术的快速发展，还有一些新的降低X线辐射剂量的技术。探测器层数和宽度的增加可大幅度缩短扫描时间，使CT检查中的辐射剂量问题得到有效缓解，最多能减少80%的辐射剂量，同时获得能满足诊断要求的影像［19-21］。双源CT比传统CT多一个X线源，扫描速度快，能在较低的曝光剂量下获取高质量的影像［22-23］。宝石CT通过引入能谱栅成像的新技术，把CT技术推向了五维空间（x、y、z、时间和能量）成像，能够观察分析解剖病理信息，使临床医师掌握更多信息，且降低患者辐射剂量。廖海等［24］研究表明，能谱CT 50 keV单能量（相当于混合能量80 keV）图像能显著提高脑血管CTA的图像质量。

2　低对比剂浓度与用量头颈CTA检查的研究进展

随着碘对比剂在医学影像诊疗中应用的逐渐增多，其对患者的损害已引起广泛关注［25］。其非特异性不良反应常累及肾、心血管系统、神经系统等组织器官［26］。与碘对比剂的使用剂量及浓度相关，降低碘对比剂的浓度和用量可在一定程度上避免此类不良反应的发生［27］。

一般认为，高浓度对比剂可提高靶血管内对比剂充盈峰值，故临床上头颈CTA检查多使用高浓度对比剂以获得血管内高的CT值。然而，随着研究的深入，该观点受到质疑。低浓度对比剂在冠状动脉CTA和主动脉CTA中应用的可行性已得到证实［28-29］。黄瑞雪等［30］对比分析应用2种不同浓度对比剂（370mgI/mL 和300 mgI/mL）行头颈部CTA检查的影像资料，包括平均CT值、CNR、SNR、噪声和辐射剂量，结果显示虽然高浓度对比剂组血管内CT值高于低浓度组，但其影像质量评分却并不高于低浓度组。

目前各家医院的头颈部CTA检查方案差异较大，最佳对比剂用量仍存在争议。不同设备及不同扫描参数检查速度有差异，更短的扫描时间能准确抓住对比剂通过靶血管的峰值时间，从而有利于使用相对少的对比剂用量。通过靶血管峰值时间测定对比剂的方法一定程度上影响着其用量，经验法和智能追踪法无需额外注射对比剂，然而在峰值时间的把控上有一定风险；Bolus测试法对峰值时间的判断更准确，但需事先注射15～20 mL对比剂。已有研究［31］表明，低对比剂用量在头颈部CTA检查中的可行性，结合低电压扫描，所得图像在满足诊断需求的同时还降低了辐射剂量。另外，CTA检查时团注对比剂后使用30～50 mL生理盐水以相同的流率替代注射，被广泛认为是减少对比剂用量的有效方法，在减少碘对比剂不良反应的同时减少静脉伪影、提高影像质量［29-31］。

3　展望

X线检查中在图像满足诊断需要前提下使用低辐射剂量、低对比剂浓度和用量已经得到重视。中科院文献情报中心与汤森路透（THOMSON REUTERS）发布的《2015研究前沿》遴选了自然、社科十大学科领域排名前100名的热点前沿和前49名的新兴前沿，肺肿瘤LDCT筛查位居临床医学领域TOP 10研究前沿榜首［32］。头颈部组织结构复杂，头颈CTA检查技术有其特殊性，故近年来才开始逐渐应用低辐射剂量、低对比剂浓度和用量技术。临床中行头颈CTA检查时，应根据患者情况，利用CT的不同技术特点，制订个性化扫描方案。

［1］ICRP Publication 58［A］.Ann.ICRP，1989.

［2］Heneghan JP，McGuirw KA，Leder RA，et al.Helical CT for nephrolithiasis and ureterolithiasis：comparison of conventional and reduced radiation dose techniques［J］.Radiology，2003，229：575-580.

［3］Alkhorayef M，Babikir E，Alrushoud A，et al.Patient RadiationBiological Risk in Computed Tomography Angiography Procedure［J］.Saudi Journal of Biological Sciences，2016.http：//dx.doi.org/ 10.1016/j.sjbs.2016.01.011.

［4］石明国．CT技术发展进入低剂量成像时代［J］．中国医疗设备，2012，27（1）：21，39-42．

［5］Vadvala HV，Sayegh K，Moy M，et al.Salvage of diagnostic quality of image acquired by low-radiation-dose prospectively ECG-triggered coronary CTA during ventricular trigeminy：A case report of a novel image processing method［J］.Heart Rhythm Case Reports，2016，2：20-23.

［6］Nijhof WH，Baltussen EJ，Kant IM，et al.Low-dose CT angiography of the abdominal aorta and reduced contrast medium volume：Assessment of image quality and radiation dose［J］.Clin Radiol，2016，71：64-73.

［7］Brinkley MF，Ramirez-Giraldo JC，Samei E，et al.Effects of automatic tube potential selection on radiation dose index，image quality，and lesion detectability in pediatric abdominopelvic CT and CTA：a phantom study［J］.Eur Radiol，2016，26：157-166.

［8］Naidich DP，Marshall CH，Cribbinc et al.Low-dose CT of the lungs：preliminary，observations［J］.Radiology，1990，175：729-731.

［9］王倩，赵心明，宋俊峰，等．自动管电流调制技术对腹部CT图像质量及辐射剂量影响的体模研究［J］．中华放射学杂志，2013，47 （7）：648-653．

［10］Namasivayam S，Kalra MK，Pottala KM，et al.Optimization of Z-axis automatic exposure control for multi-detector row CT evaluation of neck and comparison with fixed tube current technique for image quality and radiation dose［J］.AJNR Am J Neuroradiol，2006，27：2221-2225.

［11］Mitsumori LM，Shuman WP，Busey JM，et al.Adaptive statistical iterative reconstruction versus filtered back projection in the same patient：64 channel liver CT image quality and patient radiation dose［J］.Eur Radiol，2012，22：138-143.

［12］马宇，周志鹏，邱维加，等.自适应迭代重建算法结合自动管电流调制技术在腹部CT低剂量应用［J］.中国医学影像学杂志，2014，22（2）：145-148.

［13］Qi L，Zhao Y，Zhou CS，et al.Image quality and radiation dose of lower extremity CT angiography at 70 kVp on an integrated circuit detector dual-source computed tomography［J］.Acta Radiol，2015，56：659-665.

［14］Leschka S，Stolzmann P，Schmid FT，et al．Low kilo-voltage cardiac dual-source CT：attenuation，noise，and radiation dose［J］．Eur Radiol，2008，18：1809-1817．

［15］臧晨宏．CT扫描头颈血管造影中应用自动毫安低管电压技术的研究［D］.天津：天津医科大学，2009.

［16］Ajlan AM，Binzaqr S，Jadkarim DA，et al.High-pitch helical dual-source computed tomographic pulmonary angiography：comparing image quality in inspiratory breath-hold and during free breathing［J］.J Thorac Imaging，2016，31：56-62.

［17］Sabel BO，Buric K，Karara N，et al.High-pitch CT pulmonary angiography in third generation dual-source CT：image quality in an unselected patient population［J］.PLoS One，2016，11：e0146949.

［18］Zhang LJ，Li X，Schoepf UJ，et al.Non-electrocardiogram-triggered 70-kVp high-pitch computed tomography angiography of the whole aorta with iterative reconstruction：initial results［J］.J Comput Assist Tomogr，2016，40：109-117.

［19］Steigner ML，Otero HJ，Cai T，et al．Narrowing the phase window width in prospectively ECG-gated single heart beat 320-detector row coronary CT angiography［J］．Int J Cardiovasc Imaging，2009，25：85-90．

［20］Wang JH，Zhou F，Wei B，et al.Comparison of CT angiography using prospectively ECG-gated wide-volume 320-row CT and conventional helical CT angiography in the evaluation of suspected aortic dissection，and the potential utility for“triple ruleout”examinations［J］.Journal of Medical Imaging＆Health Informatics，2016，6：185-188.

［21］Kidoh M，Utsunomiya D，Oda S，et al.Evaluation of the effect of intracoronary attenuation on coronary plaque measurements using a dual-phase coronary CT angiography technique on a 320-row CT scanner—in vivo validation study［J］.Acad Radiol，2016，23：315-320.

［22］Mangold S，Wichmann JL，Schoepf UJ，et al.Automated tube voltage selection for radiation dose and contrast medium reduction at coronary CT angiography using 3rd generation dual-source CT［J］.Eur Radiol，2016.DOI：10.1007/S00330-015-4191-4.

［23］宋冬冬，于晶.第二代双源CT低剂量法全肝灌注在原发性肝癌的肝动脉化疗栓塞术前后的血供情况观察［J］.中国CT和MRI杂志，2015，13（2）：43-46.

［24］廖海，邓德茂，黄增超，等.CT能谱单能量成像用于提高脑血管CTA成像质量［J］.中国介入影像与治疗学，2014，11（10）：680-683.

［25］陈韵岱，陈纪言，傅国胜，等．碘对比剂血管造影应用相关不良反应中国专家共识［J］．中国介入心脏病学杂志，2014，22（6）：341-348.

［26］Solomon RJ，Natarajan MK，Doucet S，et al.Cardiac angiography in renally impaired patients（CARE）study：a randomized double-blind trial of contrast-induced nephropathy in patients with chronic kidney disease［J］.Circulation，2007，115：3189-3196.

［27］Marenzi G，Assanelli E，Campodonico J，et al.Contrast volume during primary percutaneous coronary intervention and subsequent contrast-induced nephropathy and mortality［A］.Ann Intern Med，2009，150：170-177．

［28］Sun G，Hou YB，Zhang B，et al.Application of low tube voltage coronary CT angiography with low-dose iodine contrast agent in patients with a BMI of 26—30 kg/m2［J］.Clin Radiol，2015，70：138-145.

［29］Zhang C，Yu Y，Zhang Z，et al.Imaging quality evaluation of low tube voltage coronary CT angiography using low concentration contrast medium［J］.PLoS One，2015，10：e0120539.

［30］黄瑞雪，黄育鑫，曾伟胜，等.64排螺旋CT低浓度造影剂扫描技术头颈部CTA应用的效果探究［J］.现代医用影像学，2015，24（3）：454-457.

［31］李玮，刘建新，王霄英，等.低电压、低对比剂剂量头颈CTA的可行性研究［J］.放射学实践，2013，28（5）：482-485.

［32］2015研究前沿［A］.中国科学院文献情报中心，2015.

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.05.038

邓德茂，E-mail：ddemao@163.com。

2016-01-12）