第3代双源CT在大螺距主动脉CT血管成像扫描中的初步应用

梁继祥，孔令燕，金征宇，王 沄，薛华丹，王怡宁，张大明，陈瑾

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京 100730

·Force CT专栏 论著·

第3代双源CT在大螺距主动脉CT血管成像扫描中的初步应用

梁继祥，孔令燕，金征宇，王 沄，薛华丹，王怡宁，张大明，陈瑾

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院放射科，北京 100730

目的评价第3代双源CT在大螺距主动脉CT血管成像(CTA)扫描中的应用价值。方法采用简单随机分组方法将59例临床行全主动脉CTA扫描的患者随机分为两组：(1)组1(n=28)：在第3代双源CT上进行扫描，探测器宽度为2×192×0.6 mm，旋转时间为0.25 s。(2)组2(n=31)：在第2代双源CT上进行扫描，探测器准直为2×128×0.6 mm，旋转时间为0.28 s。两组患者均采用大螺距心电门控扫描方式进行扫描，螺距3.0，管电压100 kV，管电流采用自动调节技术，参考管电流为288 mA。患者均静脉团注370 mgI/ml的对比剂45 ml，注射速度4.5 ml/s，后续50 ml生理盐水，注射速度5.0 ml/s。扫描采用自动团注跟踪触发技术，选取主动脉起始部放置感兴趣区(ROI)，ROI内平均CT值达到100 HU时自动触发扫描，延迟时间6 s。分别计算两组患者主动脉扫描的有效剂量(ED)、图像信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)，并对图像质量进行主观评价。结果组1扫描ED为(3.15±0.86)mSv，较组2的(3.91±0.60)mSv降低了19.44%(t=-3.989，P=0.000)。两组主动脉各部位的SNR及CNR差异均无统计学意义(P均>0.05)。两组图像主观质量评分差异也无统计学意义[(1.39±0.50)分比(1.45±0.51)分；W=814.5，P=0.651]。结论与第2代双源CT相比，第3代双源CT进行大螺距主动脉CTA扫描能够在保证图像质量的同时，显著降低放射剂量。

主动脉；CT血管成像；大螺距；辐射剂量；图像质量

ActaAcadMedSin，2017,39(1)：68-73

主动脉CT血管成像(CT angiography，CTA)在主动脉病变诊断中具有重要地位，已成为评价主动脉疾病，特别是急性主动脉病变的标准影像学检查手段[1- 3]。由于主动脉CTA扫描范围较大，主动脉疾病患者在手术前后又需要经常随访复查，扫描过程中的放射剂量和对比剂用量已成为CTA检查伴随的主要问题[4- 6]。随着第2代双源CT的出现，大螺距扫描方案应用于主动脉CTA扫描，使扫描速度大大加快，扫描全主动脉的时间降低到2 s以内，明显降低了主动脉CTA的放射剂量，同时减少了对比剂的用量[7- 10]。Beeres等[10]研究表明，采用100 kV的大螺距方案与120 kV的常规螺距方案进行主动脉CTA扫描相比，放射剂量可以降低2/3。Apfaltrer等[9]研究发现，大螺距CTA主动脉扫描在保证图像质量达到诊断级别的同时，将放射剂量降低了40%～50%，并且同时降低对比剂用量。与第2代双源CT相比，第3代双源CT具有更宽的探测器宽度、更快的旋转速度以及更快的移床速度，能够进一步加快扫描速度，从而可能进一步降低扫描的放射剂量。本研究采用第3代双源CT进行大螺距主动脉CTA扫描，并与第2代双源CT进行比较，对第3代双源CT大螺距主动脉CTA扫描的辐射剂量及图像质量进行了初步评价。

对象和方法

对象及分组2016年1月至2016年5月在北京协和医院就诊，临床怀疑或诊断主动脉疾病，或主动脉疾病术后复查建议行主动脉CTA检查的患者59例，其中，男39例，女20例，平均年龄(52.4±16.9)岁(23～85岁)；怀疑主动脉疾病20例，主动脉瘤术后11例，主动脉夹层术后20例，大动脉炎随诊9例。排除标准：(1)年龄<18岁；(2)肾功能异常(血清肌酐≥120 μmol/L)；(3)有含碘对比剂过敏病史；(4)活动性甲状腺功能亢进；(5)血液动力学状态不稳定；(6)妊娠期妇女。采用简单随机分组方法分为2组：(1)组1(n=28)：采用第3代双源CT进行扫描；(2)组2(n=31)：采用第2代双源CT进行扫描。本研究经北京协和医院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

图像采集两组患者均采用大螺距心电门控扫描方式进行扫描。组1在第3代双源CT(SOMATOM Definition Force;Siemens Healthcare，Forchheim，Germany)上进行扫描，扫描参数如下：探测器准直：2×192×0.6 mm，旋转时间：0.25 s，螺距3.0，管电压100 kV，管电流采用自动调节技术(caredose 4D)，参考管电流为288 mA。组2在第2代双源CT(SOMATOM Definition Flash;Siemens Healthcare，Forchheim，Germany)上进行扫描，扫描参数如下：准直：2×128×0.6 mm，旋转时间：0.28 s，螺距3.0，管电压100 kV，采用自动管电流调节技术，参考管电流为288 mA。扫描范围自胸廓入口处至股骨头上方。

对比剂注射两组患者均静脉团注370 mgI/ml的对比剂45 ml，对比剂注射速率4.5 ml/s，后续50 ml生理盐水，生理盐水注射速率5 ml/s。扫描采用自动团注跟踪触发技术，选取主动脉起始部放置感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI内平均CT值达到100 HU时自动触发扫描，延迟时间6 s。

图像重建两组患者均采用迭代算法进行轴位图像重建，组1采用高级模拟迭代重建(advanced modeled iterative reconstruction，ADMIRE)技术(Siemens Healthcare，Forchheim，Germany)，组2采用正弦图确定迭代重建(sinogram-affirmed iterative reconstruction，SAFIRE)技术(Siemens Healthcare，Forchheim，Germany)，两组迭代重建强度均选择3。两组轴位重建图像均为层厚1 mm，层间距0.7 mm，kernel值BV40。轴位图像传送至工作站(Syngo.Via CTA，SiemensHealthcare，Forchheim，Germany)进行后处理，后处理方法包括多层面重建、最大密度投影、容积重现技术和曲面重建。

图像质量评价由1位在心血管影像诊断方面经验丰富的医生独立对图像进行测量和评价。在轴位图像上进行测量。分别在升主动脉、主动脉弓、腹主动脉起始部、腹主动脉分叉部位施画ROI，ROI为圆形，面积为100 mm2，如施画ROI的部位血管截面面积小于100 mm2，则尽量使ROI包括整个强化的管腔，同时注意避开管壁或斑块。测量ROI内的平均CT值和标准差(standard deviation，SD)。在腹主动脉临近腰大肌组织中施画ROI，测量其平均CT值，在空气中施画ROI，测量其噪声SD，用于对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)的计算(图1)。分别计算不同部位主动脉管腔的信噪比(signal to noise ratio，SNR；平均强化值/噪声值)和CNR(平均强化值-对比组织的强化值/背景噪声值)。同时，对主动脉图像质量进行主观评价。分别在升主动脉、主动脉弓、腹主动脉起始部、腹主动脉分叉部位进行评价。评价采用3分值评分法：1分：图像质量好，无运动或阶梯伪影；2分：图像质量尚可，稍有模糊但仍可评价；3分：图像质量差，图像明显模糊或解剖结构边缘出现重影，无法评价。

辐射剂量评价记录主动脉CTA扫描的剂量长度乘积(dose-length production，DLP)。有效剂量(effective dose，ED)采用DLP乘以换算参数0.017 mSv/[mGy·cm]来计算[12]。

统计学处理采用SPSS 17.0统计软件，计量资料以均数±标准差表示，两组间图像的SNR、CNR及ED比较采用独立样本t检验，两组间图像质量评分的比较采用独立样本秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

人口学资料及扫描参数的比较两组患者在年龄(t=0.725，P=0.471)、体质量(t=-0.777，P=0.441)、身高(t=-1.552，P=0.126)、体质量指数(t=0.064，P=0.950)方面差异无统计学意义。组1的扫描时间明显低于组2[(0.87±0.09)s比(1.76±0.11)s;t=-33.12，P=0.000]，两组在扫描长度(t=-1.666，P=0.101)和实际管电流(t=1.046，P=0.300)方面差异无统计学意义(表1)。

图像质量评价的比较组1升主动脉[(415.27±109.67)HU比(335.54±83.16)HU；t=3.165，P=0.002]及主动脉弓部位[(428.08±104.90)HU比(359.12±98.54)HU；t=2.603，P=0.012]的强化值明显高于组2，其余部位两组强化值差异无统计学意义(P均>0.05)。组1升主动脉[(20.47±3.80)HU比(19.93±4.79)HU；t=3.165，P=0.002]及腹主动脉起始部[(30.54±6.67)HU比(26.96±6.65)HU；t=2.057，P=0.044]的噪声明显高于组2，其余部位两组噪声差异无统计学意义(P均>0.05)。两组主动脉各部位的SNR及CNR差异均无统计学意义(P均>0.05)(表2)。主观质量评分差异也无统计学意义[(1.39±0.50)分比(1.45±0.51)分；W=814.5，P=0.651]。

A.升主动脉；B.主动脉弓；C.腹主动脉起始部；D.主动脉髂血管分叉

A.lumen of the ascending aorta；B.the aortic arch；C.diaphragmatic aorta；D. iliac bifurcation

图1 轴位图像上主动脉不同部位测量示意图

Fig 1 Axial images at different anatomical levels of the aorta

表1 两组人口学资料和扫描参数的比较Table 1 Comparison of demographic data and examination parameters between two groups

BMI：体质量指数；ADMIRE：高级模拟迭代重建；SAFIRE：正弦图确定迭代重建

BMI：body mass index；ADMIRE：advanced modeled iterative reconstruction；SAFIRE：sinogram-affirmed iterative reconstruction

表2 两组主动脉各部位强化值、噪声、SNR和CNR的比较Table 2 Comparison of attenuation，image noise，SNR，and CNR between two groups

SNR：信噪比；CNR：对比噪声比

SNR：signal to noise ratio；CNR：contrast to noise ratio

辐射剂量的比较组1平均DLP为(185.56±50.36)mGy·cm，明显低于组2的(230.34±35.31)mGy·cm(t=-3.985，P= 0.000)。组1扫描ED为(3.15±0.86)mSv，较组2的(3.91±0.60)mSv降低了19.44%(t=-3.989，P=0.000)。

讨 论

近年来，双源CT和大螺距主动脉扫描技术的应用，明显降低了主动脉扫描的辐射剂量[7- 10]。而低电压技术可进一步降低辐射剂量，迭代重建技术则能够在降低辐射剂量的同时保持较好的图像质量[11，13- 15]。目前，第3代双源CT已投入临床应用，其主要特点是探测器宽度增宽、旋转速度和进床速度加快，可进一步提高时间分辨率。本研究采用第3代双源CT进行大螺距主动脉CTA扫描，并与第2代双源CT进行比较，结果显示，第3代双源CT组的扫描时间明显低于第2代双源CT组，两组在扫描长度和实际管电流方面无显著差异。第3代双源CT组扫描ED为(3.15±0.86)mSv，较第2代双源CT组的(3.91±0.60)mSv降低了19.44%。两组主动脉各部位的SNR及CNR均无显著差异，图像主观质量评价也无显著差异，提示采用第3代双源CT可在保持图像质量的同时，缩短扫描时间、降低辐射剂量。

此外本研究还显示，第3代双源CT组主动脉各部位(升主动脉、主动脉弓、腹主动脉起始部及腹主动脉分叉部位)强化值均高于第2代双源CT组，且在主动脉起始部和主动脉弓两个部位，两组强化值存在显著差异。在各个扫描参数中，强化值主要与管电压有关，但两组患者扫描管电压一致，管电流也无显著差异，因此两组图像强化值的差异应从其他方面考虑。已知第3代双源CT采用新一代迭代重建算法ADMIRE，而第2代双源CT采用的是SAFIRE技术进行迭代重建。Schaller等[16]研究发现，与采用滤波反投影法重建相比，采用ADMIRE技术重建可明显提高图像对比。因此，推测强化值的差异可能与重建算法的差异有关。但采用SAFIRE技术和ADMIRE技术进行图像迭代重建对图像质量的影响，目前尚无对比研究，仍需进一步研究证实。

综上，本研究结果显示，采用第3代双源CT进行大螺距主动脉扫描，与第2代双源CT相比，可缩短扫描时间，并在保证图像质量的同时，显著降低辐射剂量，具有良好的临床应用前景。由于本研究样本量较少，今后仍需大样本研究进一步证实。

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Initial Experience of the Application of Third-generation Dual-source CT Scanner in High-pitch Angiography of Aorta

LIANG Jixiang，KONG Lingyan，JIN Zhengyu,WANG Yun，XUE Huadan,WANG Yining,ZHANG Daming,CHEN Jin

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

KONG Lingyan Tel：010- 69159576，E-mail：klyan@163.com

Objective To evaluate the value of third-generation dual-source CT scanner in application of high-pitch aorta CT angiography(CTA). Methods Totally 59 patients clinically indicated for whole aorta angiography were divided into 2 groups using a simple random method：in group 1 there were 28 patients who underwent the examination on a third-generation dual-source CT device，with a collimation of 2×192×0.6 mm and a rotation time of 0.25 s；in group 2 there were 31 patients who underwent the examination on a second generation dual-source CT device，with a collimation of 2×128×0.6 mm and a rotation time of 0.28 s. Both groups were given the examination operated in dual-source high-pitch ECG-gating mode with a pitch of 3.0，a tube voltage of 100 kV，and automated tube current modulation using a reference tube current of 288 mA. A contrast material bolus of 45 ml with a flow of 4.5 ml/s followed by a 50 ml saline chaser in 5.0 ml/s was used. CTA scan was automatically started using a bolus tracking technique at the level of the original part of aorta after a trigger threshold of 100 HU was reached. The start delay was set to 6 s in both groups. Effective dose(ED)，signal to noise ratio (SNR)，contrast to noise ratio (CNR)，and subjective diagnostic quality of both groups were evaluated. Results The mean ED were 19.44% lower (t=-3.989，P=0.000) in group 1 [(3.15±0.86)mSv] than in group 2 [(3.91±0.60)mSv]. These two groups showed no significant differences in SNR or CNR (allP>0.05). The subjective diagnostic quality values also showed no significant difference between two groups [(1.39±0.50)scoresvs. (1.45±0.51)scores；W=814.5，P=0.651].Conclusion Compared with the second-generation dual-source CT scanner，the third-generation dual-source CT scanner in whole aorta CTA can remarkably reduce the radiation dose without affecting image quality.

aorta；CT angiography；high-pitch；radiation dose；image quality

国家临床重点专科建设项目(2014)和卫生公益性行业科研专项项目(201402001、201402019)Supported by the National Key Clinical Specialist Construction Programs of China(2014)and the Health Industry Special Scientific Research Project (201402001，201402019)

孔令燕 电话：010- 69159576，电子邮件：klyan@163.com

R814.4

A

1000- 503X(2017)01- 0068- 06

10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.01.012

2016- 08- 13)