低管电压联合自动管电流调制技术在下肢CT血管成像中的应用

李妮娜，钟正，喻奇志，周明，林明霞

(长沙市第一医院放射科，湖南长沙410000)

低管电压联合自动管电流调制技术在下肢CT血管成像中的应用

李妮娜，钟正，喻奇志，周明，林明霞

(长沙市第一医院放射科，湖南长沙410000)

目的探讨在下肢血管成像(CTA)检查中，联合应用低管电压及自动管电流调制(ATCM)技术在降低辐射剂量的同时，保证图像质量的可行性。方法收集2015年3月至2016年9月间，因下肢血管疾病在长沙市第一医院进行下肢CTA的患者共90例，按照管电压不同将其分为120 kV组、100 kV组、80 kV组，每组30例，其余扫描条件及比较剂注射方案完全一致。对三组患者的图像进行重建、测量和图像质量评分，并计算有效辐射剂量。结果120 kV组、100 kV组和8 kV组患者的容积CT剂量指数(CTDIvol)分别为(8.2±0.9)mGy、(6.7± 1.0)mGy和(5.9±1.1)mGy，有效剂量(ED)分别为(5.2±0.7)mSv、(3.9±0.8)mSv和(3.5±0.7)mSv，三组间比较差异均有显著统计学意义(P＜0.01)；与120 kV组相比，100 kV组患者的ED下降25.0%，80 kV组与100 kV比较，ED下降10.3%。120 kV组图像评分1～4分的分别为0例、0例、9例、21例，100 kV组分别为0例、0例、11例、19例，80 kV组分别为0例、2例、15例、13例。120 kV组与100 kV组图像质量评分比较差异无统计学意义(P＞0.05)。结论100 kV低管电压联合ATCM技术能在保证临床诊断需求的前提下，尽可能地降低辐射剂量。

体层摄影术；X线计算机；血管造影术；辐射剂量

下肢缺血性疾病是临床上常见的一类外周血管病，多因动脉狭窄和或闭塞引起；临床常表现为患侧肢体疼痛、跛行，严重者可因组织缺血而发生溃疡、坏疽，甚至不得不截肢[1]。随着多层螺旋CT技术的发展，下肢动脉CT血管成像(CTA)显像分辨力逐步提高，愈来愈有替代传统有创性数字减影血管造影检查(DSA)的趋势[2]。但随着而来的是患者接受的X线辐射剂量也大幅度增长[3]，辐射剂量的增长对受检者存在潜在诱发癌症概率的危害性，如何降低下肢CTA的辐射剂量是目前的研究热点之一。本研究联合应用低管电压及自动管电流调制技术(ATCM)技术，旨在研究两种技术联合应用在降低下肢CT血管成像辐射剂量的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2015年3月至2016年9月期间因下肢血管疾病在本院进行下肢CTA的患者共90例，所有患者均有不同程度的肢端发凉、灼热或红肿，间歇性跛行，静息痛，皮肤溃疡或足趾坏死表现。57例合并高血压病，49例合并高血脂症，26例合并冠心病，25例有脑梗死病史。男性53例，女性37例，年龄39～84岁，平均69.7岁。体质量43～87 kg。按管电压不同分为120 kV组、100 kV组、80 kV组，每组30例。排除标准：严重的甲状腺功能亢进、肾功能不全、有比较剂过敏史的患者。所有患者在检查前均签署知情同意书。

1.2 检查技术及方法

1.2.1 扫描方法患者仰卧位足先进，扫描范围自腹主动脉肾动脉开口水平上至足底，两足尖内旋靠拢，采用绷带外固定双下肢，避免扫描时产生运动伪影。采用GE Lightspeed 64层螺旋CT(GE公司)，随机将患者分为三组，各组管电压分别为120 kV、100 kV、80 kV，三组管电流调整均采ATCM技术。层厚/层间距5 mm，螺距0.984：1，机架旋转速度0.6 s/转。比较剂使用优维显(Ultravist，370 mg/m L)，采用高压注射器，肘静脉注射。启动Smart Prep软件，先做预扫描，设置感兴趣区(腹主动脉肾动脉水平)，团注100 m L优维显，注射流率4.0 m L/s，延迟10 s后间隔1 s连续曝光，感兴趣区密度达到150 Hu时手动触发扫描。扫描结束后，缩小视野重建(包容髋部最宽处)，重建层厚、层间距均为0.625 mm。

1.2.2 图像重建将所获得的薄层图像传送至ADW 4.4工作站进行后处理。采用的后处理技术包括容积再现(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection，M IP)、曲面重建(curved planar reformation，CPR)及高级血管分析软件(advanced vessel analyze，AVA)等。

1.2.3 辐射剂量扫描结束后记录容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度积(DLP)，并计算出个体化剂量估计值(size-specific dose，SSDE)和有效剂量(ED)，SSDE=转换因子×CTDIvol，ED=k×DLP，k为0.015 mSv·mGy-1·cm-1。

1.3 图像质量分析由两名主治及以上职称CT诊断医师采用双盲法对图像进行评分。评价过程中可适当调节窗宽、窗位。评分标准：1分，有大量噪声，图像颗粒粗大，颗粒感明显，整体图像质量较差，完全不能诊断，仅能显示下肢动脉一级分支；2分，有中等噪声和颗粒感，整体图像质量一般；部分能提示病变，能显示下肢动脉2级分支；3分，有少量噪声和颗粒感，整体图像质量良好，可基本满足诊断要求，能显示下肢动脉3和或4级分支；4分，噪声很小，颗粒感不甚明显，图像细腻，诊断有信心，能显示下肢动脉4级分支。

1.4 统计学方法应用SPSS16.0统计学软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差()表示，多组间计量资料比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用LSD法，下肢动脉血管的图像质量评分比较采用非参数秩和检验，均以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同管电压组患者基本资料及辐射剂量比较不同管电压组患者间的年龄、体质量等基本资料比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，而辐射剂量值CTDIvol、ED比较差异均有统计学意义(P＜0.05)，见表1。CTDIvol、ED值均表现为80 kV组＜100 kV组＜120 kV组，且80 kV与100 kV组间的差异小于100 kV与120 kV组。与120 kV组比较，100 kV组患者的ED下降25.0%，80 kV组与100 kV比较，ED下降10.3%。

表1 不同管电压组下肢CTA检查患者基本资料及辐射剂量结果比较()

表1 不同管电压组下肢CTA检查患者基本资料及辐射剂量结果比较()

注：CTDIvol和ED a与b及a与c比较，P＜0.05。

组别年龄(岁)体质量(kg)CTDIvol(mGy)ED(mSv) 120 kV组100 kV组80 kV组F值P值56.7±11.7 57.3±10.8 56.1±11.3 0.359 0.699 66.1±9.4 64.9±10.3 65.3±9.8 0.720 0.489 8.2±0.9a6.7±1.0b5.9±1.1c52.080 0.000 5.2±0.7a3.9±0.8b3.5±0.7c67.210 0.000

2.2 不同管电压组患者下肢CT血管成像的图像质量评分比较120 kV与100 kV组患者下肢CT血管成像均评分3分或3分以上，可清楚显示各动脉主干及其主要分支，且能清晰地显示病变的部位、形态以及狭窄程度、血管壁钙化等信息，见图1A、1B。80 kV组中有2例(6.7%)未能清楚显示2级分支以下动脉，对狭窄程度及血管壁评价不确定。120 kV组与100 kV组图像质量评分差异无统计学意义(P＞0.05)，120 kV、100 kV组分别与80 kV组图像质量评分差异有统计学意义(P＜0.05)，见表2。

图1 CT血管成像的图像

表2 不同管电压组患者下肢CTA图像质量评分比较[例(%)]

3 讨论

随着中国进入老龄化社会，下肢动脉疾病的发病率不断增高。文献报道，在年龄≥70岁或年龄在50～69岁有吸烟和(或)糖尿病史的患者中，下肢动脉疾病的患病率为29%[4]。下肢动脉闭塞性疾病最常引起肢体缺血，严重者会使患者面对截肢的危险。因而，通过有效的影像检查手段来明确闭塞动脉的位置、范围、程度及了解其周围侧支循环情况显得尤为重要。DSA被认为是检查下肢动脉疾病的“金标准”，但其有创、价格贵，且显示狭窄、闭塞的血管及周围代偿血供情况不够细腻。Sun[2]比较了DSA及MSCT的诊断准确性，认为MSCTA对下肢动脉疾病有较高的诊断价值，是可以替代DSA的无创性检查。

流行病学调查结果发现，CT检查X线辐射剂量的增高可增加患恶性肿瘤的风险。有资料报道，接受X线照射剂量每增加1 mSv，将增加5/10万的恶性肿瘤发生率[5]。因此，寻找图像质量和CT辐射剂量的平衡点，实现ALARA(as low as reasonably achievable)，是下肢CTA检查面临的严峻且紧迫的问题。

目前，国内外对CT辐射剂量控制的研究主要集中在对CT机器扫描方案的优化；主要包括降低管电压、降低管电流、增大螺距、严格控制扫描范围等。由于X线辐射剂量主要由X线管电压和管电流所决定，所以降低管电压或管电流是最直接有效的减低剂量的方法[6]。

自动管电流调制(ATCM)技术可从三维方向上(x、y、z轴)对管电流的输出进行实时调制，在保证图像质量前提下降低辐射剂量[7-8]，可在确保扫描范围内各层面图像质量一致的同时，降低扫描的总辐射剂量。下肢CTA检查过程中，扫描范围内解剖结构差异较大，在检查中应用ATCM技术，可大幅度降低受检者多时相总体扫描的辐射剂量，具有可行性，在CT辐射剂量控制研究中已有文献报道[7]。低管电压技术是目前低剂量扫描中的热点，已在冠脉、腹部CT血管成像中有应用。韩磊等[9]探讨了行冠状动脉CT血管成像(CCTA)检查时，在降低辐射剂量的同时，保持图像质量的可行性。曹建新等[10]认为低管电压可以不影响图像质量的基础上降低腹部CT血管成像的辐射剂量。但低管电压联合自动管电流调制技术在下肢CTA的研究尚不多见。

本研究设置了120 kV、100 kV、80 kV三个管电压组，将其与ATCM技术联合应用进行下肢CTA检查，发现三组间的CT辐射剂量差异有统计学意义，即80 kV组＜100 kV组＜120 kV组。同时，研究发现，80 kV组与100 kV组的辐射剂量差异小于100 kV组与120 kV组间的差异，分析认为是由于管电压降低后，ATCM技术会相应增加管电流以保证图像质量一致性。结合图像质量分析，我们看到，80 kV组的图像质量降低，评分3分以下的病例占6.7%，明显高于其余两组，3、4级分支血管显示欠清，影响诊断。100 kV与120 kV组间的图像质量差异无统计学意义，100%的病例评分3分以上，有效的评价狭窄、闭塞的程度及斑块的情况，满足临床诊断需求。

综上所述，笔者认为100 kV组较120 kV组有效的降低了辐射剂量，而图像质量与120 kV组并无明显差异。80 kV组的图像质量未能满足诊断需求。因此，本研究推荐100 kV管电压联合ATCM技术在下肢CTA检查时联合应用。但对于体质量较大的患者图像质量有所下降，需要更进一步研究细分不同体型人群的个体化低剂量扫描方案。

[1]闫波,苏少飞,田玉峰,等.自体骨髓干细胞移植治疗严重下肢缺血性疾病疗效的影响因素分析[J].中国血管外科杂志(电子版), 2016,8(2)：146-149.

[2]Sun Z.Diagnostic accuracy of multislice CT angiography in peripheral arterial disease[J].J Vasc Interv Radiol,2006,17(12)：1915-1921.

[3]李国锋,孙小丽.64层螺旋CTA在下肢动脉人工血管置换术后的应用价值[J].中国医师杂志,2016,18(4)：592-594.

[4]张皓.下肢动脉闭塞性疾病的治疗——现状、问题与展望[J].中华普通外科杂志,2016,31(4)：268-270.

[5]刘士远,于洪.积极推进胸部低剂量CT扫描的临床应用[J].中华放射学杂志,2010,44(1)：6-7.

[6]刘士远,于洪.CT低剂量扫描的研究和应用现状[J].中华放射学杂志,2013,47(4)：295-300.

[7]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.

[8]李纬,朱绍成,史大鹏,等.体质量指数指导扫描条件降低体部CT剂量的可行性研究[J].中华放射医学与防护杂志,2011,31(2)：241-242.

[9]韩磊,尹卫华,吕滨,等.低管电压、低碘浓度比较剂及迭代重建在冠状动脉CT血管成像中的应用[J].中华心血管病杂志,2015,43 (3)：234-238.

[10]曹建新,王一民,张羽,等.联合应用低管电压和比较剂个体化方案进行腹部CT血管成像的研究[J].中华放射学杂志,2012,46(10)：902-906.

App lication of low tube voltage setting combined w ith autom atic tube current m odulation in CT angiography of lower lim b.

LI Ni-na,ZHONG Zheng,YU Qi-zhi,ZHOU Ming,LIN Ming-xia.Department of Radiology,the First Hospital of Changsha,Changsha 410000,Hunan,CHINA

Objective To investigate the feasibility of ensuring image quality while decreasing the radiation dose w ith low tube voltage setting combined w ith automatic tube current modulation(ATCM)in the detection of lower limb CT angiography.M ethods A total of 90 patients w ith suspected lower limb ischem ia,who adm itted to the First Hospital of Changsha from March 2015 to September 2016,were selected and divided into the 120 kV group,100 kV group and 80 kV group according to tube voltage setting,w ith 30 patients in each group.For the three groups,other scan parameters and contrast injection protocol were sim ilar.The images of the three groups were reconstructed,measured and graded,and effective radiation dose were calculated.Results The volume CT dose index(CTDIvol)and effective radiation dose of the 120 kV group,100 kV group and 80 kV group were respectively(8.2±0.9)mGy,(6.7±1.0)mGy, (5.9±1.1)mGy and(5.2±0.7)mSv,(3.9±0.8)mSv,(3.5±0.7)mSv.There were significant differences in CTDIvol and ED among 3 groups(P＜0.01).Compare w ith the 120 kV group,the effective radiation dose of the 100 kV group decreased for 25.0%,and compared w ith the 100 kV group,the effective radiation dose of the 80 kV group decreased for 10.3%.The image quality scores for 1-4 points were respectively 0,0,9,21 patients in the 120 kV group,0,0,11,19 patients in 100 kV group,and 0,2,15,13 patients in 80 kV group.There was no significant difference in image quality score between 120 kVgroup and 100 kV group(P＞0.05).Conclusion 100 kV low tube voltage setting combined w ith ATCM technology can reduce the radiation dose as far as possible,in the prem ise of ensuring the clinical diagnosis.

Tomography;X-ray computed;Angiography;Radiation dosage

R 445

A

1003—6350（2017）13—2146—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.13.026

2016-12-08)

李妮娜。E-mail：43758011@qq.com