256层CT低管电压模式头部CTA降低对比剂用量的可行性研究

黄炎文 谭文莉 杨烁慧 龚志刚 詹松华 丁晓青 康英杰

脑卒中已成为中国人的第一位死亡原因，每年由于脑卒中造成的经济负担高达400亿元，且患病率呈上升趋势，城市高于农村[1]。

头部CT血管造影（CTA）可以对脑血管疾病进行快速检查和评估，在脑血管疾病的诊断和疗效评估中扮演着重要角色。目前临床常用的头部CTA检查的管电压均为100～120kV[2-4]，低管电压的研究较少。由于脑血管疾病的发病人群以中老年人为主，因此降低对比剂以减少肾脏损害对于中老年患者来说意义尤为重要。

本研究通过降低管电压，优化扫描参数，探讨头部CTA降低对比剂用量的可行性。

方 法

1.临床资料

对2016年6-10月在上海中医药大学附属曙光医院放射科接受头部CTA的患者，随机分为试验组和对照组。排除标准：严重肝肾功能不全、严重失代偿性心功能不全的患者。最终纳入患者69例。其中试验组34例，其中男性 17例，年龄42～92岁，平均年龄64.6±11.6岁。对照组35例，其中男性18例，年龄40～84岁，平均年龄63.7±12.1岁。两组患者一般情况无统计学差异（P＞0.05）。

2.CT扫描方法

采用Philips Brilliance iCT 256层螺旋CT扫描仪，对比剂采用碘比醇，碘浓度为350mgI/ml，采用Ulrich高压注射器。患者常规仰卧位，嘱患者头颈部不要移动，不要在检查中做吞咽动作。经上肢浅静脉注射对比剂，试验组对比剂注射方案为40ml对比剂+40ml生理盐水，速率4ml/s；对照组对比剂注射方案为50ml对比剂+40ml生理盐水，速率为5ml/s。采用监测触发方式，感兴趣区放置在主动脉弓水平，触发阈值150HU，在触发后4s开始扫描，扫描范围为颈四椎体水平至颅顶水平。扫描参数：探测器准直度128×0.625 mm，螺距0.758，旋转速度0.5s。试验组采用80kV，自动管电流，参考管电流时间乘积为339mAs，Dose Right指数为27。对照组采用120kV，200mAs。重建参数：层厚0.9mm，层距 0.45mm，iDose 4，level为 4，卷积核 Brain Standard（UB），矩阵512×512。

3.评估方法

测量两侧颈总动脉、两侧颈内动脉、两侧椎动脉、两侧大脑中动脉以及颈四水平肌肉的CT值和标准差。计算各测量部位的CNR（CNR=(CT血管-CT肌肉)/SD肌肉）。

记录患者的辐射记录、CTDIvol和DLP。

主观图像质量评估：两位高年资主治医师对图像质量进行主观评价，评价标准[2]为：5分，血管充盈良好，轮廓清晰，管腔内密度均匀，管壁锐利，未见伪影；4分，管壁轻微模糊，或有轻度伪影；3分，血管充盈尚可，管腔内密度欠均匀，管壁稍模糊，或有轻度伪影；2分，血管充盈差，管腔内密度不均匀，管壁模糊，有严重伪影，诊断受限；1分，血管不能识别，伪影重，不能用于诊断。评分≥3分为负荷诊断要求，评分≤2分为不符合诊断要求。两位医师分别独立进行评分，结果不一致时两人重新观察图像，经商议后得出一致结论。

4.统计学方法

使用Office自带的统计软件进统计分析，组间血管CT值进行方差分析，组间比较采用LSD-t检验。

结 果

1.图像质量

头颈部CTA图像血管内CT值和标准差见表1，两组血管的对比噪声比CNR见表2。研究发现，所测量各个血管的CT值试验组均高于对照组，两组患者CT值除左侧椎动脉（P=0.43）和右侧大脑中动脉（P=0.14）无显著统计学差异之外，其余均有显著统计学差异。经过测量，各个感兴趣血管的对比噪声比CNR均无统计学差异（P＞0.05）。

表1 试验组和对照组血管CT值（HU）和噪声

表2 试验组和对照组血管对比噪声比(CNR)

图1 试验组患者VRT，MIP以及CPR图像，血管显示清晰，特别是颅内小血管远端显示清晰。

图2 对照组患者VRT，MIP以及CPR图像，血管显示清晰，颅内小血管远端显示较试验组差。

2.主观图像评分

所有患者的主观图像质量得分均≥3分，试验组和对照组主观图像评分分别为4.47±0.66，4.11±0.63分。经过统计分析，两者主观图像质量评分具有显著统计学差异（P＜0.05），且试验组的主观评分高于对照组。观察发现，试验组血管显示较好，血管远端显影清晰，对照组血管显示不及试验组，血管远端显影一般或较差（图1，2）。

3.辐射剂量

试验组 CTDIvol为 12.6 ～ 26.5mGy，平均为21.93mGy。对照组 CTDIvol为 26.5mGy，相对比对照组，试验组的辐射剂量降低了21%。

讨 论

1.辐射剂量的危害

随着老龄化时代的到来，脑卒中及缺血性脑血管疾病在临床占有很大比例，CT血管造影作为头颈血管疾病主要检查诊断方法，越来越受到人们重视。研究表明，CT检查是医源性辐射的主要来源，而辐射的损伤程度又与辐射剂量成正比[5-6]，头颈部CTA扫描范围内有很多对辐射敏感的组织如甲状腺和晶状体等，常规CTA易使患者接受过量的辐射。大量含碘对比剂的使用对患者的肾脏产生潜在危害。最新研究表明，大剂量的对比剂对DNA存在潜在损害作用，可能诱导肿瘤的发生[7]，因此，CTA的辐射剂量及对比剂使用的安全性是当前首要解决的问题。

2.降低管电压的可行性

降低管电压可以显著降低辐射剂量，Kondratyev等[8]的研究发现，相比传统120kV扫描，在其他条件都不变的情况下，最终有效辐射剂量减少了43%。张志鹏等[9]研究发现，100kV头颈CTA的CTDIvol较120kV降低了40.08%。

对于CTA来说，图像质量的好坏主要取决于对比噪声比，即头颈部动脉的强化程度与背景噪声的比值。常规工作中，患者扫描时管电流及管电压一般是不发生变化的，即背景噪声变化较小，因此图像质量主要受到头颈部动脉的强化程度影响。李姝琪等[2]使用双源CT固定100kV，将对比剂用量降低至40ml，并通过调整管电流的方法降低了辐射剂量。尤佳等[1]使用100kV加迭代重建可以降低辐射剂量（尤其是肥胖患者）并获得满意的图像质量。

3.降低对比剂用量的可行性

不同管电压条件下，每毫克碘表现的CT值不同，即增加的CT值不同。120kV升高26HU，100kV升高32HU，80kV升高41HU，由此可见，体素内拥有相同的碘含量，在不同管电压的条件下，CT值增加的幅度不同。降低管电压，一方面有利于降低辐射剂量，另一方面可以提高碘CT值的表达。同时低管电压会导致噪声的增加，需要采用迭代算法或者提高管电流来加以改善[2，10-11]。

本研究通过使用80kV自动管电流调整结合迭代重建，在保证图像质量的同时，降低了辐射剂量，并且减少了对比剂的用量。同时试验组降低了对比剂的注射速率，从而减少了不良反应的发生，更利于患者检查。

曹治婷等[12]使用总碘量下降39.2%，碘流率下降18.9%在CTA检查中支气管动脉获得满足诊断要求的图像。

4.本研究的局限和下一步的工作

本研究的主要局限：研究的样本量较少，还需要进一步扩大样本量。由于试验组的CNR普遍高于对照组，因此，在80kV的基础上，仍有进一步降低对比剂用量的潜力。下一步研究将进一步探讨在80kV的基础上降低对比剂用量。

[1]尤 佳，岱 岳，李菁菁，等.低管电压结合迭代重建技术在不同BMI患者的头颈部CT血管成像中的应用研究.中国医学计算机成像杂志 ，2015，21 :459-465

[2]李姝琪, 郭君武. 双源CT双低扫描在头颈部血管成像中的应用. 中华老年医学杂志, 2015, 34:502-505.

[3]姚金龙, 邹国林, 包义红,等. 100kV低管电压扫描与iDose4重建并用在头颈联合CTA检查中的应用价值. 中华全科医学,2016, 14:1196-1198.

[4]李 杨, 隋庆兰, 刘 霞,等. 头颈部血管造影中应用256层螺旋CT低管电压、低浓度对比剂及个性化对比剂用量的可行性.中国医学影像技术, 2016, 32:609-613.

[5]Niesten JM, van der Schaaf IC, Vos PC, et al. Improving head and neck CTA with hybrid and model-based iterative reconstruction techniques. Clin Radiol, 2015, 70:1252-1259.

[6]杜 煜, 时高峰, 王亚宁. 探讨双源CT颈动脉造影低管电压扫描的可行性. 中国医学影像技术, 2012, 28:2079-2082.

[7]Piechowiak E I, Peter J F, Kleb B, et al. Intravenous Iodinated Contrast Agents Amplify DNA Radiation Damage at CT. Radiology,2015, 275:692-697.

[8]Kondratyev E, Karmazanovsky G. Low radiation dose 256-MDCT angiography of the carotid arteries: effect of hybrid iterative reconstruction technique on noise, artifacts, and image quality.European Journal of Radiology, 2013, 82:2233-2239.

[9]张志鹏, 钟佳利, 杜司续,等. “双低”技术在头颈部动脉成像滤波反投影算法中可行性研究. 医学影像学杂志, 2016,26:757-761.

[10]胡茂清, 梁长虹. 规范碘对比剂在CT增强扫描中的应用. 中华放射学杂志, 2014, 48:793-794..

[11]牛朋影, 蒋 磊, 刘 渊,等. 双能量CT不同技术在低剂量对比剂头颈CTA图像优化中的对比. 中国医学影像技术, 2017,33:285-289.

[12]曹治婷，刘铁军，陈 刚，等.低管电压结合低对比剂碘量在支气管动脉CT成像的应用.中国医学计算机成像杂志，2017，23：407-411