低kV扫描应用于主动脉MSCTA的可行性研究

余红胜，沈又利，刘义康

（1.湖北省孝感市康复医院放射科，湖北 孝感 432000；2.华中科技大学同济医学院附属孝感医院 湖北省孝感市中心医院放射科，湖北 孝感 432000）



低kV扫描应用于主动脉MSCTA的可行性研究

余红胜1，沈又利1，刘义康2

（1.湖北省孝感市康复医院放射科，湖北 孝感 432000；2.华中科技大学同济医学院附属孝感医院 湖北省孝感市中心医院放射科，湖北 孝感 432000）

目的：采用低kV技术对体质量指数（body mass index，BMI）≤25的患者行主动脉MSCTA，分析扫描辐射剂量和成像质量，探讨该技术应用于BMI≤25患者主动脉MSCTA的可行性。方法：选择BMI≤25临床拟行CTA检查的患者80例，前瞻性扫描按管电压分为常规组和实验组各40例，常规组120 kV、120 mAs，实验组90 kV、120 mAs，其他扫描参数一致。2组均应用智能对比剂跟踪技术，均以剂量1.5 mL/kg体质量，流率4 mL/s注入对比剂碘海醇。读取并计算CT容积剂量指数（CTDIvol）、剂量长度乘积（DLP）、有效辐射剂量（ED），对图像质量进行双盲法主观评价（主动脉及主要分支血管强化程度、显示清晰度、有无伪影）和客观评价［主动脉CT值、图像噪声（SD）、SNR、对比噪声比（CNR）］。结果：①实验组CTDIvol、DLP、ED明显低于常规组（均P＜0.05）。②主观评分一致性较好（K＞0.6），图像质量评分均≥2分，所有患者血管及周围结构显示清晰，满足诊断要求，组间比较差异无统计学意义（P＞0.05）。实验组主动脉各部血管CT值均高于常规组（均P＜0.05）；实验组SD高于常规组（P＜0.05）；2组SNR、CNR差异均无统计学意义（均P＞0.05）。结论：BMI≤25的患者应用90 kV行主动脉CTA，可在有效降低辐射剂量的同时获得符合诊断要求的图像质量，具有较好的临床实用性和可行性。

管电压；造影剂；团注追踪；主动脉；辐射剂量；体层摄影术，X线计算机；血管造影术

主动脉MSCTA基本原理是经周围静脉快速注入对比剂后，延迟一定时间，在主动脉对比剂充盈的峰值期采用MSCT进行薄层快速容积数据采集，计算机将获得的原始数据经后处理技术显示主动脉及其分支图像进行诊断，是目前临床主动脉疾病的常规检查方法。但主动脉CTA扫描时间长、辐射剂量大，存在辐射损伤和致癌风险，因此，在科学合理使用CTA的基础上研究低剂量扫描技术已成为临床CT应用研究的主要方向之一。目前国内CT低剂量扫描基础研究较少［1］，本研究旨在探讨低kV成像技术对体质量指数（body mass index，BMI）≤25的患者行主动脉CTA检查的可行性。

1　资料与方法

1.1一般资料经孝感市康复医院和孝感中心医院伦理委员会批准，收集两院2014年1月至2015年6月临床疑诊为主动脉疾病并行CTA检查的患者80例，其中男42例，女38例；年龄40～79岁，平均（59.83±12.64）岁。检查时按扫描管电压分为常规组和实验组各40例，2组年龄、身高、BMI、性别组成差异均无统计学意义（均P＞0.05），具有可比性。入组标准筛选：①临床拟诊为主动脉病变并申请CTA检查。②患者BMI≤25。③无心、肝、肾及呼吸功能衰竭，无碘过敏或过敏史，能耐受检查全程者。④检查前患者或家属签署知情同意书，接受并顺利完成CTA检查。

1.2仪器与方法采用美国 GE Lightspeed 64 VCT。患者取仰卧位，双手上举抱头，扫描范围依据定位相自胸廓入口至耻骨联合上缘。管电压常规组120 kV，实验组90 kV，扫描电流均为120 mAs，其他扫描参数2组一致：探测器准直64×0.625 mm，螺距1.2，机架转速0.5 s/r，噪声指数（noise index，NI）12，重建算法为滤波反投影重建法（FBP）。采用美国Nemoto双筒高压注射器，均经肘静脉穿刺团注非离子型对比剂碘海醇（350 mgI/mL），剂量1.5 mL/kg体质量，流率4 mL/s。之后以相同流率注射生理盐水40 mL。所有患者均采用对比剂智能跟踪技术，触发监测层面设于气管分叉处降主动脉平面，ROI大小为60%主动脉横断面积，触发阈值150 HU，监测延迟12 s，后以间隔2 s节律连续曝光实时监控，当ROI区域CT值达到150 HU时机器自动延时3 s完成主动脉CTA容积数据采集。

1.3有效辐射剂量分析记录所有患者仪器自动生成的CT容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose lenth product，DLP），DLP（mGy· cm）=CTDIvol（mGy）×扫描长度（cm），计算其有效剂量（effective dose，ED），ED（mSv）=DLP×K，K值根据美国医学物理学家协会CT诊断成像委员会（AAPM）报告推荐［2］，取值0.014 mSv/（mGy·cm）。

1.4图像处理及评价所有患者均在扫描完成后重建轴位图像数据，重建层厚、层距均为0.625 mm。将数据传输到ADW 4.2工作站，运用MIP、MPR、CPR、VR等显示主动脉及分支血管图像，窗位300 HU、窗宽700 HU，筛选最佳CT图像进行测量和评价。

1.4.1主观评价主观评价由2位经验丰富的CT医师依据主动脉及主要分支血管强化程度、显示是否清晰、有无伪影等评价图像质量。结合成满平等［3］评价标准改良制订5级4分制评分标准，意见不一时协商达成一致。图像质量具体评分标准：①优，4分，血管显示对比度很好，管壁清晰锐利，无搏动伪影。②良，3分，血管显示对比度良好，管壁较光整，未见明显噪声和伪影。③合格，2分，血管充盈一般，管壁稍毛躁，有轻度搏动伪影，不影响诊断。④差，1分，血管充盈差，轮廓断续模糊，搏动伪影明显，影响诊断。⑤极差，0分，血管全段及主要分支显示不清，无法分析和诊断。评分≥2分为符合诊断要求，＜2分为不能满足诊断要求，检查失败。

1.4.2客观评价客观评价包括在横断面增强图像上按分组测量并记录主动脉各层面CT信号值，计算图像噪声（SD）、SNR和对比噪声比（CNR）。具体方法：①测量并记录主动脉弓、降主动脉（T7平面）、腹主动脉肾动脉平面及左右髂动脉起始部血管强化CT值，ROI选取注意避开支架和病变部位，选择正常清晰血管，面积略小于所选动脉截面，以减少部分容积效应的影响。②取上述主动脉各部ROI的CT平均值为主动脉信号值，取其CT值的平均标准差为图像噪声。③取L4平面左右腰大肌层面CT值的平均值为背景信号值，取其平均标准差作为背景噪声。④计算SNR、CNR，SNR=信号值/背景噪声，CNR=（信号值-背景信号值）/背景噪声［4］。

1.5统计学方法采用SPSS 17.0统计软件进行统计处理。2名医师图像主观等级评分一致性采用Kappa检验，0.8≤K≤1.0为两者一致性非常好；0.6≤K＜0.8一致性好；0.4≤K＜0.6，提示一致性一般；K＜0.4，提示一致性差。客观数据（CTDIvol、DLP、ED、CT值、SNR、CNR）以±s表示，组间比较采用独立样本t检验，检验水准α=0.05。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2组均顺利完成主动脉CTA检查，无药物不良反应和不适。

2.12组扫描长度及辐射剂量比较（表1） 2组扫描长度比较差异无统计学意义（P＞0.05），实验组辐射剂量参数（CTDIvol、DLP、ED）显著低于常规组（均P＜0.05），其中CTDIvol、ED较常规组分别降低22.47%、23.69%。

表1　2组扫描长度和辐射剂量比较（±s）

表1　2组扫描长度和辐射剂量比较（±s）

注：CTDIvol，CT容积剂量指数；DLP，剂量长度乘积；ED，有效剂量。

ED （mSv）常规组66.14±3.23 11.52±0.37 763.42±79.35 10.68±1.24实验组65.37±3.76　8.93±0.44 582.48±50.27　8.15±0.79 t值　0.982　28.493　12.183　10.883 P值　＜0.05　＜0.05　＜0.05　＜0.05组别　扫描长度（cm）CTDIvol （mGy）DLP （mGy·cm）

2.22组图像质量比较

2.2.1主观评价（表2）2组均获得满意三维重组图像，靶血管及主要分支具有良好的可识别性（图1，2），图像质量差异无统计学意义（P＞0.05）。2位医师对图像质量评价一致性较好（K＞0.6）。

表2　2组图像质量可视性评价分值结果　例

2.2.2客观评价（表3）2组主动脉各部血管CT值均＞300 HU（图1，2），强化明显，实验组血管CT值均显著高于常规组（P＜0.05）；实验组SD高于常规组（P＜0.05）；2组SNR、CNR比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

3　讨论

临床实践中，低剂量CT扫描技术的意义首先在于极大降低了射线辐射带来的危害和风险［5］。近年来，随着设备硬件的不断进步和发展，各种成像技术和智能软件的开发应用，尤其16层以上MSCT、双源CT（DSCT）在短时间内大范围快速薄层扫描的同时成像质量不断提高，拓展了CT检查应用范围。主动脉CTA可无创性清晰显示主动脉及其分支血管形态走行、结构变异和病变，一次扫描即可观察主动脉全程，诊断准确率高，明显优于DSA，逐渐成为主动脉疾病诊断和治疗评估的常规手段，但其大范围薄层容积扫描，X线辐射剂量较大［6-7］，增加了受检者医源性辐射损伤和致癌风险。因此，如何在遵循辐射剂量最优化（as low as reasonably achievable，ALARA）原则、保证足够X线穿透力和图像质量符合诊断要求的前提下，尽量降低CT扫描的辐射剂量已成为学术界关注的热点。

表3　2组间图像质量客观评价（HU，±s）

表3　2组间图像质量客观评价（HU，±s）

项目　常规组　实验组　t值　P值主动脉弓　402.52±49.08　529.59±92.02　-7.706　＜0.05降主动脉（T7）　396.23±43.57　517.41±80.57　-8.367　＜0.05腹主动脉肾动脉平面　407.15±56.38　501.39±86.20　-5.787　＜0.05髂动脉起始部　375.72±47.20　464.27±82.52　-5.891　＜0.05主动脉信号值　395.16±46.35　502.39±58.34　-8.536　＜0.05图像噪声（SD）　21.51±5.18　38.12±5.72　-1.959　＜0.05腰大肌信号值（L4）　48.53±3.51　55.62±6.48　-6.085　＜0.05背景噪声（BN）　19.32±5.27　26.35±4.52　-1.949　＜0.05 SNR　20.34±5.23　19.02±5.36　1.267　＞0.05对比噪声比（CNR）　17.83±4.75　16.79±4.51　1.004　＞0.05

图1　男，67岁，胸痛、胸闷、心悸　图1a　常规扫描MIP图像示主动脉和主要分支动脉血管腔显示较清晰。主动脉、主-髂动脉、肾动脉、肠系膜上动脉图像质量评分3分　图1b　常规扫描方案轴位图像示主动脉血管显示较清晰、锐利，CT值412.50 HU　图2　男，55岁，胸闷、心悸、气短、下肢发冷　图2a　低kV扫描MIP图像示主动脉和主要分支动脉血管腔显示清晰。主动脉、主-髂动脉、肾动脉、肠系膜上动脉图像质量评分4分　图2b　低kV扫描方案轴位图像示主动脉血管显示清晰、锐利，CT值507.80 HU

3.1低kV技术与CTA辐射剂量的关系X线辐射剂量与kV呈二次幂函数关系，与mA成正比，单独降低mA辐射剂量降低幅度有限，且SD增加和密度分辨力降低较明显，其他参数不变时，降低kV较降低mA可更显著降低辐射剂量，因此临床多采用降低kV来降低辐射剂量。Heyer等［8-9］将120 kV降至100 kV和70 kV分别运用于肺动脉和主动脉CTA，平均有效剂量降低了37%和68%，郝爱国等［10］研究80 kV组CTDIvol较120 kV组降低了65.53%，100 kV组较120 kV组降低了33.08%，且图像质量均满足诊断要求。本研究对比分析了90 kV和120 kV管电压下，BMI≤25患者主动脉CTA成像时的辐射剂量和成像质量，结果表明90 kV组较120 kV组CTDIvol降低22.48%，ED降低23.70%（均P＜0.05），降幅与文献［7-10］报道有一定差距，原因可能是后者的设备参数、扫描部位及扫描条件等与本研究不同所致。

3.2低kV技术与CTA成像质量的关系一般认为辐射剂量较高可获得较好的图像质量，但实际操作中辐射剂量与图像质量并非完全成正比，如图像质量良好，噪声非常低，再增加辐射剂量，对改善图像质量作用不大。在CT增强扫描和CTA检查中，对于一定浓度的含碘对比剂，其CT值取决于X线的能量，在保证X线穿透力的前提下采用低kV管电压所产生的X线能量更接近碘的K边缘值（33.2 keV），增加了光电效应，抑制了康普顿散射，使得碘对比剂对X线的衰减值增加，提高了靶血管碘对比剂的CT值［11］，表现为血管强化程度更明显，而软组织的CT值随kV变化不大，增加了强化血管与周围组织结构的对比。本研究结果表明，2组分别在主动脉各部强化后的CT值均＞300 HU，满足临床诊断要求，但90 kV组主动脉强化后的CT值明显高于120 kV组（P＜0.05）。因此合理的低kV技术不但有效降低了受检者辐射剂量，而且提高了靶血管与周围结构的密度分辨力，与徐国民［12］研究观点一致。

CT的SD是指在均匀物质的影像中，给定区域的CT值相对平均值的变化量。其大小可用ROI中均匀物质CT值的标准差SD表示［13］。低kV可使X线强度减弱［14］，X线光子的平均能量下降，降低其穿透能力，表现为组织结构对其衰减增加，使到达探测器的光子数量减少，SD增加（特别是肥胖患者），影响诊断准确性，但低kV扫描时含碘的血管发生光电效应明显增加，由此提高了图像的SNR和CNR比值，也就放宽了对噪声的要求［15］。本研究2组均采用了较高的固定管电流（120 mAs），90 kV组SD值（38.12±5.72）较120 kV组（21.51±5.18）虽明显增高（P＜0.05），但2组SNR、CNR比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）；2组主动脉及主要分支动脉均充盈良好，边界清晰可见，图像质量评分均≥2分，且评分一致性较好（K＞0.6），说明90 kV组尽管图像噪声有所增加，但并不影响周围非血管结构的观察与评价，噪声增加水平仍属可接受的范围，能满足诊断需求，也符合合理使用低剂量原则。这与文献［3，5，7-15］结论基本一致。

3.3研究缺陷本研究尚存不足之处：①目前国内外学者已广泛开展了CT“双低”技术（低千伏、低对比剂用量）的研究，本组仅对主动脉CTA进行低kV研究。②文中统计的辐射剂量仅为容积扫描时的主动脉CTA辐射剂量，不包括定位相和对比剂跟踪监测时的辐射剂量，可能对辐射剂量的统计分析产生一定影响。③由于体质量与血管强化呈负相关，受体质量的限制，90 kV管电压CTA临床应用对肥胖患者可能存在一定局限性。今后将进一步尝试对各种BMI受检者不同部位采用多种技术的联合应用研究，互补优缺，总结不同个体不同部位的最佳低剂量CT扫描方案。

综上所述，ALARA原则是所有以X线为辐射源的医疗设备检查共同遵循的应用原则，90kV主动脉CTA 在BMI≤25患者中应用是可行的，在显著降低受检者辐射剂量同时，可获得符合诊断要求的图像质量。

［1］王宝华，仝金凤.低剂量CT扫描技术研究进展［J］.实用医药杂志，2011，28（2）：171-173.

［2］AAPM.The measurement，reporting，and management of radiation dose in CT：report of AAPM task group 23 of the diagnostic imaging council CT committee［R］.Washington：American Association of Physicists in Medicine，2008.

［3］成满平，牛娟琴，杜林芝，等.低辐射剂量低对比剂浓度在320排CT冠脉成像辐技中的应用［J］.中国临床医学影像杂志，2014，25（7）：486-488.

［4］Price RR，Axel L，Morgan T，et al.Quality assurance methods and phantoms for magnetic resonance imaging：report of AAPM nuclear magnetic resonance Task Group NO.1［J］.Medical physics，1990，17：287-295.

［5］Marin D，Nelson RC，Schindera ST，et al.Low-tube-voltage，hightube-current multi detector abdominal CT：improved image quality and decreased radiation dose with adaptive statistical iterative reconstruction algorithm--initial clinical experience［J］.Radiology，2010，254：145-153.

［6］Stolzmann P，Knight J，Desbiolles L，et al.Remodelling of the aortic root in severe tricuspid aortic stenosis：implications for transcatheter aortic valve implantation［J］.European Radiology，2009，19：1316-1323.

［7］王敏，李剑.低管电压技术在腹主动脉及下肢动脉CT成像中的可行性研究［J］.中国医学计算机成像杂志，2014，20（1）：68-71.

［8］Heyer CM，Mohr PS，Lemburg SP，et al.Image quality and radiation exposure at pulmonary CT angiography with 100 or 120 kV protocol：prospective randomized study［J］.Radiology，2007，245：577-583.

［9］杨立强，王小红，朱春，等.双源CT“双低”技术在主动脉CTA的研究［J］.临床放射学杂志，2015，34（8）：1307-1309.

［10］郝爱国，马玉，王建国.16层螺旋CT肺支气管低电压扫描图像质量评估［J］.医学影像学杂志，2014，24（9）：1517-1520.

［11］葛全序，毕可森，丛培霞，等.64排MDCT低辐射小剂量对比剂肺动脉成像［J］.中华放射医学与防护杂志，2009，29（5）：535-539.

［12］徐国民.低辐射剂量低对比剂用量条件下CT肺动脉血管成像的初步研究［J］.临床放射学杂志，2014，33（12）：1935-1939.

［13］于红，李惠民，李霄麟，等.腹腔动脉CT血管成像固定毫安秒低剂量技术探讨［J］.中华放射学杂志，2009，43（7）：688-692.

［14］Jun BR，Yong HS，Kang EY，et al.64 slice coronary computed tomography angiography using low tube voltage of 80 kV in subjects with normal body mass indices：comparative study using 120 kV［J］.Acta Radiologica，2012，53：1099-1106.

［15］富青，余建明，孔祥闯，等.128层螺旋CT肺动脉低管电压成像的临床可行性研究［J］.中华放射医学与防护杂志，2014，34（1）：62-66.

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.05.023

沈又利，E-mail：184259162@qq.com。

2015-12-08）