64层螺旋CT超低管电压肺动脉造影的临床研究

田国英 包丽丽 郝粉娥



64层螺旋CT超低管电压肺动脉造影的临床研究

田国英1包丽丽2郝粉娥1

目的 通过比较80kV-CTPA与120kV-CTPA的图像质量与辐射剂量，明确80kV-CTPA应用于体质量指数≤26 Kgg/m2、体质量≤80Kg病人的临床价值。方法 前瞻性选取我院2014年8月-2014年12月体质量指数≤26 Kg/m2、体质量≤80Kg的病人40例，随机分为A、B两组。A、B两组管电压分别设置为80 kV 和120 kV。管电流设置基于体质量指数。评价并对比A、B两组图像质量与辐射剂量。计数资料比较采用χ2检验，计量资料比较采用t检验，等级资料比较采用秩和检验。检验水准α=0.05。结果 A组右肺下叶动脉分支平均显示级数为8.90±1.52，B组为8.55±0.88，t=0.890，P=0.379，差异无统计学意义。A、B两组诸肺动脉节段主观评分差异无统计学意义(3.75±0.47vs. 3.69±0.48，Z=-1.409，P=0.159)。肺动脉干CT值与噪声值A组均高于B组，差异具有统计学意义(P=0.000)。肺动脉干SNR A组略低于B组约19%，差异具有统计学意义(11.41±3.10vs.14.16±3.22，t=-2.758，P=0.009)。肺动脉干CNR A组与B组相比差异无统计学意义(9.99±2.98vs.11.75±3.54，t=-1.704，P=0.097)。有效剂量A组显著低于B组(2.28±0.46mSvvs.5.72±2.08mSv,t=-7.225,P=0.000)。结论 低管电压CTPA应用于特定病人中可以有效减低辐射剂量，同时保持图像质量，具有临床应用价值。

体层摄影术；动脉造影；肺栓塞

CTPA作为临床评价可疑急性肺栓塞的诊断工具，同常规血管造影术相比准确度、灵敏度与特异度极高，具有替代常规血管造影术的潜在优势[1]。基于CTPA的各项优势，目前该项检查多用于肺栓塞的排除诊断，增多了无肺栓塞病人的不必要扫描，提高了群体受照剂量[2]。目前基于64层螺旋CT的减低辐射剂量方法很多，最直接最有效果的方法为降低管电压[3]。降低管电压可以获得更大幅度的剂量减低(20 kV约下降有效剂量40%-50%)，并且低能量光子可以产生更强的光电效应，有利于提高碘对比剂的衰减水平，使得图像质量下降不明显[3-4]。多项研究显示低千伏CTPA在保持图像质量的前提下最大限度的减低了辐射剂量[5-6]。本研究通过设置管电压80kV应用于CTPA检查中，评价图像质量与辐射剂量，以明确低管电压CTPA的临床价值。

资料与方法

一 、研究对象

2014年8月-2014年12月，前瞻性搜集拟行CTPA的病人40例。纳入标准：体质量指数≤26 kg/m2，体质量≤80Kg，既往无碘剂不良反应史；排除标准：心功能不全，肾功能不全，静脉血管条件不佳(注射试验无法承受4.0mL/s流速)。纳入病人按就诊顺序将其分为A、B两组，A组为实验组，采用研究所用80kV管电压设置，B组为对照组，采用常规所用120kV管电压设置。

二、CTPA扫描技术

1 扫描设备：扫描设备采用64层螺旋CT lightspeed VCT-XT(GE医疗，美国)。

2 扫描参数：机架转速0.4s/r，准直器宽度0.625 mm×64，重建层厚0.625mm，重建间隔0.625mm，矩阵512×512，螺距因子0.514:1，标准算法重建。A、B两组管电压分别设置为80kV和120kV。依据体质量指数设置管电流：BMI≤22 kg/m2，管电流200mA。22 kg/m2

3 扫描步骤：本研究CTPA通过循环时间测试确定延迟时间。碘普罗胺(370mgI/mL)对比剂(拜耳先灵，德国)，Stellant D双筒高压注射器(美德瑞达，美国)。

(1) 拍摄0°、90°定位片；

(2) 拍摄监测层面(气管隆突下1cm)；

(3) 延迟4s动态监测肺动脉循环峰值并记录为PA；

(4) 估算延迟时间(Dt=PA+2s);

(5) 各项扫描参数、对比剂注射参数设置(流速4.0mL/s，对比剂剂量40mL，冲洗盐水30mL)并进行CTPA扫描。

(6) 扫描结束后所有数据传入AW4.4工作站和PACS。

三、图像质量评价

由2位从事胸部影像诊断6年与5年的医师在不知道病例信息的情况下对肺动脉节段进行评价，评价不一致由协商取得一致。

1 肺动脉分支显示级数评价：设置窗宽800，窗位200，将右肺下叶设置为评价目标(肺动脉干规定为1级，左、右肺动脉为2级、右肺下叶动脉为3级……。

2 主观图像质量评价：评价对象：每例病人肺动脉干、右肺动脉、左肺动脉、右肺上叶动脉、左肺上叶动脉、右肺中叶动脉、左肺上叶舌段动脉、右肺下叶动脉、左肺下叶动脉。通过肉眼主观评价肺动脉管腔充盈度与颗粒度按4分制评分(4分优，1分差)。4分(无明显颗粒感，充盈程度优)，3分(有轻度颗粒感，充盈程度良)，2分 (颗粒感适中，充盈程度尚可，可用于诊断性评估)，1分(颗粒感明显，管腔充盈不一致)。

3 客观图像质量评价：测量肺动脉干管腔中央，测量时避开硬化伪影与运动伪影，测量结束后记录CT值的均数(SI血管)与标准差(噪声)，另测量左侧肩胛骨周围肌肉的CT值，以其均数作为背景信号(SI背景)。

计算诸肺动脉节段的信号噪声比与对比度噪声比。信号噪声比=SI血管/噪声。对比度噪声比=(SI血管-SI背景)/噪声。

四、辐射剂量评价

剂量长度乘积(dose length product,DLP)与有效剂量(Effective Dose,ED)均作为评价指标。ED=DLP×k，k取值0.014mSv/mGy·cm[7]。

五、相关分析

体质量指数与有效剂量两因素分别与SNR、CNR进行相关性分析。

六、统计学分析

结 果

一、病人基线资料

所有病人均顺利完成检查，未出现严重不良事件。40例病人中有7例肺动脉栓塞(见图1)、1例肺癌肝转移、2例肺炎(其中1例合并胸腔积液)，其余30例病人影像学阴性。两组病人性别、年龄、体质量指数、扫描长度、管电压与管电流设置差异比较无统计学意义(见表1)。

表1 基线资料

图1 病例1

图1a-图1d为同一病人，男性，58岁，图1a显示右肺中叶动脉栓塞，图1b显示右肺下叶动脉及其分支栓塞，图1c-d显示右肺上叶动脉(图1c-d)与左肺下叶动脉及其分支(图1c)栓塞。该病人采用80kV/400mA设置，有效剂量2.13mSv

二、图像质量评价

A、B两组均无肺动脉解剖变异与各种原因所致不可评估节段，因此共有360支肺动脉节段纳入研究(A、B组各180支)。

1 肺动脉分支显示级数：A组右肺下叶动脉分支平均显示级数为8.90±1.52，B组为8.55±0.88，t=0.890，P=0.379，差异无统计学意义。

2 主观图像质量：A、B两组诸肺动脉节段主观评分差异无统计学意义(3.75±0.47vs. 3.69±0.48，Z=-1.409，P=0.159)。A、B两组均无可评估节段。

3 客观图像质量：A组肺动脉干衰减值显著高于B组(548.33±130.73HUvs.393.24±123.58HU，t=3.855，P=0.000)。A组肺动脉干噪声值显著高于B组(50.98±12.33HUvs.27.75±5.45HU，t=7.700，P=0.000)。A组肺动脉干信噪比稍低于B组(下降约19%)，差异具有统计学意义(11.41±3.10vs.14.16±3.22，t=-2.758，P=0.009)(见图2)。A组肺动脉干对比度噪声比与B组差异无统计学意义(9.99±2.98vs.11.75±3.54，t=-1.704，P=0.097)(见图3)。

图2 A、B两组SNR箱式图

图3 A、B两组CNR箱式图

三、辐射剂量

A组DLP显著低于B组(134.10±26.96mGy·cmvs.341.93±121.17 mGy·cm,t=-7.488,P=0.000)。A组ED显著低于B组(2.28±0.46mSvvs.5.72±2.08mSv,t=-7.225,P=0.000)(见图4)。

图4 A、B两组ED箱式图

四、相关分析

体质量指数与SNR呈负相关(r=-0.392，P=0.012)，体质量指数与CNR呈负相关(r=-0.396，P=0.011)(见图5)；有效剂量与SNR无相关(r=0.161，P=0.322)，有效剂量与CNR无相关(r=0.025，P=0.880)(见图6)。

图5 BMI与CNR相关性散点图

图6 ED与CNR相关性散点图

讨 论

CT血管造影术的靶血管CT值与多种因素有关，一项研究显示病人的基础生理参数具有重要的决定作用，同时对比剂注射参数也会造成影响，各种因素罗列如下：体质量、心输出量、体表面积及体质量指数、对比剂注射持续时间、容积和浓度、注射速率、生理盐水冲洗效果与CT采集速度[8-10]。另一项影响靶血管CT值的因素为管电压。低管电压能量更接近碘原子最外层电子云k边缘，更多产生光电效应而非康普顿散射效应，提高衰减系数[11]。另外，多项研究显示体质量指数、体质量较高也会影响图像噪声值，从而影响SNR与CNR[8,10]。因此，本研究选取的病人为体质量≤80kV，体质量指数≤26 kg/m2，并且为了保持图像质量稳定性，笔者对于较高体质量指数者给予更高的管电流，以弥补噪声的影响。

64层螺旋CT具有宽度为4cm的探测器系统，胸部扫描仅持续4-5s，因此给予10s药量对于充盈外周肺血管与增宽扫描时间窗非常必要。

CT扫描设备的广泛应用使得多种疾病可以被有效评估，同时也带来增加辐射剂量的弊病，有研究指出，低剂量电离辐射也具有罹患癌症的风险，因此医学检查产生的电离辐射问题受到了放射医师、临床医师与病人的额外关注[3-4]。遵循ALARA原则减低CT检查辐射剂量是一项有益的、重要的公共卫生问题。目前关于CTPA减低辐射剂量的研究显示了较低的辐射剂量与可评估的图像质量[5-6]。减低辐射剂量的主要措施包括改进算法、降低管电压、降低管电流、管电流调制技术及其他降低噪声措施[3-4,12]，而基于滤波反投影法下最有效的降低辐射剂量措施为降低管电压。如前所述，管电压降低20kV可以减少约一半的辐射剂量[5-6]，同时降低管电压可以提高靶血管CT值，有利于细小血管与梗阻的显示[13]。

本研究体质量指数与SNR、CNR呈负相关，说明在设定协议下体质量仍是决定图像质量的重要因素[8,10]，也可能是较高体质量指数病人需要更高的管电流设定。辐射剂量与SNR、CNR无相关，说明在设定协议下辐射剂量对客观图像质量无明显影响，进一步说明低管电压下基于体质量指数的管电流设置可以达到稳定的可观图像质量，具有可行性。

局限性：① 样本量较少，降低统计推断效能。② 如上所述，基于体质量指数设置管电流仍出现了体质量指数与客观图像质量的负相关，说明设置仍需微调，也可能是样本量较少的原因。③ 低管电压稍影响了图像SNR，说明80kV下需要稍提高管电流设置。一项研究认为20kV下可以提高约30%的管电流水平[14]。另有研究认为低管电压设置下的中央肺动脉可以获得稍高的SNR和CNR[6]，本研究SNR和CNR降低也可能是样本量过少所致I类错误。④ 低管电压获得了与常规管电压相似的图像质量，但是其是否影响诊断准确度需要与金标准对照的诊断性试验研究评价。⑤ 对比剂剂量较高，一项研究显示64排螺旋CT仅需20mL即可完成CTPA检查，今后的研究将进一步提高检查安全性[15]。

总之，低管电压CTPA辐射剂量显著降低，而主、客观图像质量无明显改变，图像可评估性也未受影响，值得临床进一步研究。

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Clinical research of 64-slice CT ultra-low tube voltage pulmonary arteriography

TIANGuo-ying,BAOLi-li,HAOFen-e

DepartmentofRadiology,theAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot,InnerMongolia010050,China

Objective To confirm the clinical value of 80kV-CTPA on patients BMI≤26 Kg/m2and BM≤80Kg by comparing the image quality and radiation dose between 80kV-CTPA and 120kV-CTPA protocols. Methods 40 patients with normal body mass index (≤26 Kg/m2)and body mass (≤80Kg) suspected with pulmonary embolism(PE) were prospectively enrolled from August 2014 to December 2014. The patients were divided into two groups, and tube voltage was set at 80 KV and 120 KV for the two groups, respectively. The radiation dose and image quality were compared between the two groups by χ2and t test. Results The display stage of right lower lobe artery was 8.90±1.52 and 8.55±0.88 in the group A and B (t=0.890,P=0.379). The mean image quality score was 3.75±0.47 in the group A and 3.69±0.48 in the group B (Z=-1.409,P=0.159). The pulmonary artery trunk showed significantly higher attenuation and noise in the group A than in the group B (P=0.000 respectively). It showed significantly lower SNR in the group A than in the group B (11.41±3.10vs.14.16±3.22,t=-2.758,P=0.009). The CNR was 9.99±2.98 in the group A and 11.75±3.54 in the group B (t=-1.704,P=0.097). The mean ED was significantly lower in the group A than in the group B (2.28±0.46mSvvs. 5.72±2.08mSv,t=-7.225,P=0.000). Conclusion 80KV CTPA could obtain stable image quality and greatly reduce effective radiation dose for patients with normal body mass index (≤26 Kg/m2) and body mass (≤80Kg).

computed tomography; angiography; pulmonary embolism

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.03.013

内蒙古自治区自然科学基金科研项目(No 2016MS08144)

1. 010050 内蒙古 呼和浩特，内蒙古医科大学附属医院影像诊断科 2. 010059 内蒙古 呼和浩特，内蒙古医科大学基础医学院通信作者：郝粉娥，E-mail: hfeth1022@qq.com

2016-08-10]