70 kVp超低辐射剂量和低碘摄入量在低体质量指数患者腹部CTA的可行性

刘义军，刘爱连，方 鑫，刘静红，刘 磊，刘晓峰，袁 刚，浦仁旺

(大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连 116011)

70 kVp超低辐射剂量和低碘摄入量在低体质量指数患者腹部CTA的可行性

刘义军，刘爱连*，方 鑫，刘静红，刘 磊，刘晓峰，袁 刚，浦仁旺

(大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连 116011)

目的 探讨70 kVp在低体质量指数(BMI；BMI≤22 kg/m2)患者腹部CTA中降低辐射剂量和碘摄入量的可行性。方法 收集临床拟诊腹部血管疾病而行全腹部CTA检查、BMI≤22kg/m2的患者48例，按管电压和对比剂摄入量分为2组，A组27例，采用70 kVp(对比剂300 mgI/kg体质量)；B组21例，采用120 kVp(对比剂500 mgI/kg体质量)；其余参数两组相同；对比剂均采用350 mgI/ml的碘海醇。2名观察者分别以5分制对两组右肾动脉图像质量进行评分，对评分行一致性检验，比较两组主观评分差异性；测量A、B组的腹主动脉、腹腔干、肠系膜上动脉、肝总动脉、脾动脉的CT值及同层面竖脊肌的CT值和SD值(噪声)。比较两组上述动脉CT值、腹主动脉SNR和CNR；比较两组容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP)及患者总摄碘量。结果 2名观察者对两组右肾动脉图像评分中位数均为5.00(1.00)分，差异无统计学意义(P>0.05)，一致性很好(Kappa=0.932、0.911)；A组腹主动脉、腹腔干、肠系膜上动脉、肝总动脉、脾动脉的CT值均高于B组，差异均有统计学意义(P均<0.05)；A组腹主动脉SNR、CNR均高于B组，差异有统计学意义(P<0.05)；A、B组CTDIvol和DLP的差异均有统计学意义，A组CTDIvol较B组降低73.36%、DLP降低74.41%；A、B组患者总碘摄入量分别为(46.33±6.43)ml、(84.31±10.71)ml，A组较B组每例患者总碘摄入量降低45.05%。结论 针对BMI≤22 kg/m2患者，采用70 kVp低管电压行腹部CTA扫描，可显著提高腹主动脉及其分支的图像CNR和SNR，同时明显降低辐射剂量及患者摄入总碘量，具有很好的临床推广价值。

管电压；基于多模型的自适应统计迭代重建；体质量指数；体层摄影术，X线计算机

目前CTA以其高质量的血管成像被广泛应用于临床血管性病变的筛查及诊断，大大提高了血管性病变的检出率及诊断准确率。对主动脉、肾动脉、肠系膜动脉疾病的诊断，腹部CTA已经成为常规检查[1-2]。但由于全腹CTA的辐射剂量和对比剂摄入量均较高，亦引起业界的广泛关注，目前腹部“双低”CTA的研究较多，但针对低体质量指数(body mass index, BMI)人群，采用70 kVp管电压进行个体化“双低”腹部CTA的研究鲜见报道。在前期研究[3]的基础上，本研究采用Revolution CT的70 kVp管电压、基于多模型的自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction Veo, ASiR-V)算法联合低碘摄入量，探讨对BMI≤22 kg/m2患者行全腹CTA的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年9月—2016年3月间因临床疑似腹部血管疾病于我院接受全腹CTA扫描患者48例，其中男29例，女19例，年龄23～85岁，平均(58.3±15.2)岁。纳入标准：①BMI≤22 kg/m2；②无对比剂使用禁忌证；③既往心、肺功能正常，无重症高血压、糖尿病等严重器质性病变及影响腹部血流状况的疾病。按照就诊时间、管电压和对比剂摄入量将患者分为A组和B组：A组，2015年9月—2016年12月就诊，共27例，男17例，女10例，平均年龄(56.6±13.9)岁，BMI为(19.16±1.32)kg/m2，管电压70 kVp；B组，2016年1月—2016年3月就诊，共21例，男12例，女9例，平均年龄(59.6±16.2)岁，BMI为(19.42±1.16)kg/m2，管电压120 kVp。本研究经本院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 患者检查前3天禁服含重金属的药物，当天禁食水6～12 h。检查前15～30 min饮清水800～1 000 ml，检查时(扫描前)再服200～300 ml。采用GE Revolution CT机，螺旋式扫描，扫描范围自膈肌上缘至耻骨联合下缘。扫描参数：采用高分辨(high definition， HD)扫描模式，50%ASiR-V重建算法，自动管电流，自动生成噪声指数(noise index, NI)，球管转速0.5 s/rot，螺距0.992，扫描野Large，探测器宽度80 mm，层厚及层间距均为1.25 mm，重建算法Stnd，矩阵512×512。对比剂为碘海醇(350 mgI/ml)，采用Ulrich双通道高压注射器经肘正中静脉注射，A组对比剂摄入量300 mgI/kg体质量，速率4.0 ml/s；B组对比剂摄入量500 mgI/kg体质量，速率5.0 ml/s；后再以相同速率团注生理盐水40 ml。扫描时采用人工智能触发扫描，将膈顶水平腹主动脉作为监测层面，触发阈值为220 HU，注射对比剂10 s后开始监测，当靶血管CT监测值达触发阈值时自动启动扫描，启动时间5.9 s。

1.3 图像重建和评价 采用AW 4.6后处理工作站，以VR、MIP等方法显示腹主动脉、肾动脉、肠系膜上动脉、肝总动脉、脾动脉至其远端分支血管。

1.3.1 客观评价 由2名影像诊断医师(腹部CTA诊断经验分别为10年和2年，分别为观察者1和观察者2)共同对CTA图像进行测量。分别在双肾动脉水平的腹主动脉及其主要分支腹腔干、肠系膜上动脉、肝总动脉、脾动脉起始部勾画ROI(覆盖血管截面70%～80%)。测量同层面右侧竖脊肌CT值的SD作为背景噪声。所选ROI避开密度不均匀区。上述相应每个部位测量3次，取平均值。计算腹主动脉SNR及CNR：SNR=腹主动脉CT值/背景噪声；CNR=(腹主动脉CT值-竖脊肌CT值)/背景噪声。

1.3.2 主观评价 由以上2名观察者分别对右肾动脉进行评分。评分标准参照Sahani等[4]对肾动脉重建图像的5级评分法：5分，清晰显示肾动脉主干及1～4级分支，血管边缘光滑，无呼吸运动伪影；4分，清晰显示肾动脉主干及1～3级分支，且3级分支≥5支，血管边缘光滑，无呼吸运动伪影；3分，清晰显示肾动脉主干及l～3级分支，3级分支<5支，血管边缘光滑，无呼吸运动伪影；2分，清晰显示肾动脉主干及1、2级分支，2级分支<4支，血管边缘光滑，无呼吸运动伪影；1分，显示肾动脉主干及1级分支，血管边缘模糊，有或无呼吸运动伪影。

1.4 辐射剂量及摄入对比剂总碘量 记录容积CT剂量指数(volume CT dose index, CTDIvol)和剂量长度乘积(dose-length product, DLP)，计算有效辐射剂量(effective dose, ED)：ED=k×DLP，k值为转换系数，参考欧盟委员会关于腹部CT的质量标准指南，k=0.015 mSv/(mGy·cm)[1]。记录A、B组对比剂摄入量(ml)，A组=患者体质量×300 mgI/kg/350 mgI/kg；B组=患者体质量×500 mgI/kg/350 mgI/kg。

2 结果

两组患者BMI差异无统计学意义(t=-0.718，P=0.476)。

两组腹主动脉、腹腔干、肝总动脉、脾动脉、肠系膜上动脉CT值差异均有统计学意义(P均<0.05)，A组明显高于B组；两组竖脊肌的CT值差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

两组图像背景噪声差异无统计学意义(P>0.05)。腹主动脉的SNR、CNR比较差异有统计学意义(P均<0.05)，见表2。

2名观察者对两组右肾动脉图像的评分中位数均为5.00(1.00)分，所有腹主动脉及分支均显示清晰，血管边缘锐利(图1、2)，可满足临床诊断需要。2名观察者对两组右肾动脉图像质量评分一致性很好(Kappa=0.932、0.911)，见表3。

两组CTDIvol、DLP、ED及对比剂摄入量差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表4。A组较B组CTDIvol降低73.36%、DLP降低74.41%，对比剂摄入量降低45.05%。

3 讨论

3.1 基于BMI个体化腹部CTA“双低”技术 随着CTA技术在腹部应用的日益广泛，辐射剂量及对比剂摄入量问题也成为关注的重点。尤其对于慢性病患者，在治疗过程中需进行多次CTA检查，累计的辐射剂量相应增加[5]。根据辐射防护的最优化原则，在满足临床诊断需求的前提下，应根据患者体型或BMI值进行扫描参数优化，最大限度地降低辐射剂量。对于受检者个体差异较大，特别是对较低BMI(≤22 kg/m2)患者的腹部CTA，采用常规120 kVp、自动毫安技术及对比剂注射方案，在辐射剂量和对比剂摄入量方面均未达到“个体化”成像。应根据BMI，采用相应的管电压结合迭代重建技术，进行个体化成像。本研究中两组除管电压，其他扫描参数均相同，NI为设备根据定位像和ASiR-V的比率而给出的推荐值。

3.2 低kVp在“双低”扫描中的应用价值 在CTA中，降低管电压可有效降低辐射剂量，kVp与辐射剂量的变化近似成平方关系，相比于其他线性降低辐射剂量的方法，采用较低管电压降低辐射剂量的幅度更大[6]。且较低kVp可提高图像的对比度，因为低管电压时更能接近碘的K缘(33.2 keV)，此时，碘的X线吸收主要以光电吸收为主[7]。所谓K缘是指碘在33.2 keV能量水平时其射线吸收系数(衰减系数)显示锐利的锯齿形不连续性，分别在70 kVp和120 kVp能量下扫描，前者影像的碘密度比后者显著增强[2]，使图像对比度显著增加。根据碘对X线的吸收特性，本研究使用每公斤体质量含碘量(mgI)的规范化方法，与对比剂浓度无关。70 kVp时采用300 mgI/kg体质量，120 kVp时根据既往常规腹部CTA对比剂总量采用1.5 ml/kg体质量[8-9]，以350 mgI/ml换算获得对比剂用量为525 mgI/kg体质量，为计算方便，实际工作中采用相近值500 mgI/kg体质量。本研究结果证实将腹部CTA检查的管电压由常规120 kVp降至70 kVp时，受检者CTDIvol降低73.36%、DLP降低74.41%，对比剂摄入量降低45.05%，此外，A组图像腹主动脉及其各分支的CT值均高于B组，且图像质量均满足临床诊断要求[10]。

表1 2组血管及背景CT值比较

表2 2组背景噪声及腹主动脉的SNR、CNR比较

表3 2名观察者对2组右肾动脉的图像质量评分(例)

图1 A组腹主动脉及其分支VR (A)、MIP(B)图像 腹主动脉及其分支显示清晰．血管边缘锐利，4级分支显示清晰，右肾动脉图像质量评分5分 图2 B组腹主动脉及其分支VR (A)、MIP(B)图像 腹主动脉及其分支显示清晰，血管边缘锐利，4级分支显示清晰，右肾动脉图像质量评分5分

3.3 ASiR-V技术在低kVp成像中的价值 低管电压技术在腹部“双低”成像中具有显著优势[11]，但由于光电子流量和能量的降低，可增加图像噪声和硬化伪影效应[12]。虽然图像噪声可以通过增加管电流和曝光时间得到改善，在在更低管电压时(低于80 kVp)，由于医用X线高压发生器的原因，增加管电流方案不可行[13]，且管电流的增加，对受检者辐射剂量的降低并不明显。低管电压、低管电流会导致图像噪声太大，软组织对比度进一步降低，影响诊断的准确性，因此，低管电压技术，特别在腹部的应用受到限制。本研究所采用的ASiR-V算法是介于ASiR和基于模型的迭代重建算法(model-based iterative reconstruction, MBIR)的处理模式，具有较ASiR更好的图像质量，较MBIR更短的图像重建时间，可显著降低图像噪声，提高CNR，增加空间分辨率，进一步降低辐射剂量。本研究两组均采用50%ASiR-V，由于ASiR-V参与管电流调制，且与NI值相匹配，Revolution CT在ASiR-V一定时，会根据受检者的体型自动给出相应的NI值，以达到辐射剂量最优化，研究[14]发现ASiR-V与FBP相比，辐射剂量可降低82%，且图像质量保持不变，与本研究结果相一致。

表4 2组CTDIvol、DLP、ED及对比剂总碘摄入量比较

本研究的不足：因本研究旨在探讨腹部动脉血管成像，故未对实质脏器及病灶的显示情况进一步评估。

针对BMI≤22 kg/m2的患者，采用70 kVp低管电压结合ASiR-V技术行腹部CTA扫描，可显著提高腹主动脉及其分支的图像对比度和信噪比，同时明显降低辐射剂量及患者摄入总碘量，具有很好的临床推广价值。

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Biodistribution and estimation of radiation-absorbed doses in humans for13N-ammonia PET/CT

ZHANGFangling1,YIChang1,YUDonglan2,ZHAOBinliang1,SHIXinchong1,ZHANGXiangsong1*

(1.DepartmentofMedicalImaging, 2.DepartmentofMedicalEquipment,theFirstAffiliatedHospital，SunYat-SenUniversity，Guangzhou510080，China)

Objective To evaluate the biodistribution and radiation-absorbed doses of main organs in healthy people with13N-ammonia. Methods Five healthy volunteers underwent whole-body PET and CT scans after injection of 666—814 MBq of13N-ammonia. The serial dynamic emission images of each healthy volunteer were acquired. ROI were drawn manually based on the transverse CT images and transferred to the corresponding PET slices. Radiation-absorbed doses were calculated using the medical internal radiation dosimetry (MIRD) method. Results The highest concentrations of13N-ammonia were found in the heart, liver and kidneys, followed by pancreas, brain, spleen and stomach. The organ of highest absorbed dose was heart with (7.14±3.63)×10-3mGy/MBq. The whole-body absorbed dose was (2.11±0.44)×10-3mGy/MBq. The whole-body effective dose was (6.58±1.23)×10-3mSv/MBq. Conclusion As one of the most important myocardial perfusion tracers, the whole-body13N-NH3·H2O PET appears to be safe for humans.

Positron-emission tomography； Radiation dosage； Healthy adult；13N-ammonia

刘义军(1965—)，男，辽宁庄河人，硕士，教授。研究方向：CT影像技术。E-mail: yijunliu1965@126.com

刘爱连，大连医科大学附属第一医院放射科，116011。E-mail: cjr.liuailian@vip.163.com

2016-09-18

2017-01-12

R814.42

A

1003-3289(2017)03-0473-05

10.13929/j.1003-3289.201606039