自动毫安低管电压技术在头颈部血管造影中应用的可行性研究

臧晨宏，张 敬，张云亭

（天津医科大学总医院放射科，天津 300052）

头颈 CT 血管造影（CT angiography，CTA）可以清楚地显示颈内动脉、椎基底动脉、Willis环的血管图像，被广泛应用于脑血管病的检查。同时，CTA所带来的辐射剂量增加越来越多地受到人们的重视[1-3]，成为目前研究的热点之一。自动管电流调节技术根据噪声指数（noise index，NI）自动调节扫描的毫安值，可在降低辐射剂量的同时保证图像质量稳定性。降低管电压亦是降低辐射剂量的有效方法。本研究通过研究64层螺旋CT图像质量和辐射剂量的相关性，探讨低管电压技术与自动管电流调节技术联合应用的可行性。在保证图像质量能满足诊断要求的基础上，尽量减少X线剂量。

1 资料与方法

1.1 一般资料 连续收集2008年8月～2009年2月在我院行头颈部CTA检查的患者60例，其中男性31例，女性29例，平均年龄（53.0±16.7）岁（21～82岁）。为了研究不同扫描参数对图像质量和辐射剂量的影响，将患者随机分为4组：Ⅰ组管电压为100 kV，NI为20；Ⅱ组管电压为120 kV，NI为20，Ⅲ组管电压为100 kV，NI为10；Ⅳ组管电压为120 kV，NI为 10。

1.2 CT检查方法 检查前测量身高、体重、脉搏、血压，预埋22G静脉留置针，并行对比剂过敏试验。使用GE Lightspeed VCT XT扫描机。患者仰卧位，扫描范围自胸廓入口至头顶。采取智能跟踪（bolus tracking）方法确定扫描延迟时间，对比剂浓度达100 HU时开始启动扫描。对比剂采用欧乃派克350 mg(I)/ml，总量 60～90 ml，注射速率 4 ml/s。扫描参数如下：层厚0.625 mm，螺距0.984，机架旋转时间 0.4 s/周，视野 22 cm，矩阵 512×512，标准重建算法。记录每例患者X线辐射剂量。

1.3 CT图像质量分析 将图像传至GE AW4.4工作站进行后处理和图像质量分析。

1.3.1 定量分析 （1）动脉衰减值（CT值）的测量：在横断面图像上选取颈总动脉、颈内动脉、大脑中动脉，并于血管中心放置圆形感兴趣区（region of interest，ROI）测量血管内衰减值（CT 值）。（2）图像噪声的测量：在同一横断面图像上（包括颈总动脉、颈内动脉和大脑中动脉3个水平），分别于身体左右两侧的空气内放置400 mm2以上的ROI测量图像噪声，所测CT值标准差的平均值作为图像噪声。（3）背景信号的测量：在上述3个水平分别在肌肉内放置圆形ROI测量背景信号（SI背景）。在颈总动脉和颈内动脉水平，将ROI置于椎旁肌肉内，在大脑中动脉水平，将ROI置于颞肌内。取平均值作为背景信号。（4）信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）：为血管内衰减值（CT值）与噪声的比值（SNR=SI血管/噪声）。（5）对比度噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）：为血管内衰减值（CT值）与背景衰减值（CT值）差值与噪声的比值（CNR=（SI血管-SI背景）/噪声）。

1.3.2 定性分析 由2名有经验的放射科医师分别对横断面图像和后处理图像（容积再现和多平面重组）进行评分。横断面图像质量评分采用5分制：1分，图像质量不满意；2分，图像质量尚可；3分，图像质量基本满意；4分，图像质量良好；5分，图像质量优质。后处理图像质量评分为3分制：1分，重组失败或病灶不能显示；2分，病灶显示，图像质量良好；3分，病灶显示清晰，图像质量优质。

1.4 射线剂量评价 记录容积CT剂量指数（CT doseindex-volume，CTDI容积），单位为 mGy。用 CTDI容积乘以扫描长度得出剂量长度乘积（dose length product，DLP），单位为 mGy/cm。有效剂量（effective dose，ED）为 DLP×C，单位为 mSv；其中C为换算因子，在头颈CTA扫描时C的取值为0.0023。

1.5 统计学分析 所有实验数据均采用SPSS 11.0统计学软件进行统计学处理，各项指标均以±s表示。对4组图像的定量、定性分析以及剂量比较均采用单因素方差分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有患者均顺利完成头颈部CTA检查，无对比剂过敏情况发生。

4组病人血管CT值、噪声、背景、SNR和CNR的定量分析结果见表1。血管CT值、噪声、背景的结果有统计学差异。在NI相同时，kV值降低，CT值升高，噪声升高，背景也升高；而SNR和CNR在4组中无统计学差异。

4组病人辐射剂量评价见表2。Ⅰ组的辐射剂量最低，随着kV值的提高和NI值的降低辐射剂量明显升高，依次为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组。

4组病人图像质量评分见表3。NI相同时，120 kV和100 kV的两组图像质量评分差别均无统计学意义（P>0.05）。管电压相同时，NI=10和NI=20两组图像质量评分差别均有统计学意义（P＜0.05），NI=10的两组图像质量优于NI=20的两组。各组的后处理图像皆无重建失败或病灶不能显示者。

表1 4组病人所选动脉的定量分析（±s）

表1 4组病人所选动脉的定量分析（±s）

参数SI（HU）颈总动脉颈内动脉大脑中动脉噪声（HU）颈总动脉颈内动脉大脑中动脉背景（HU）颈总动脉颈内动脉大脑中动脉SNR颈总动脉颈内动脉大脑中动脉CNR颈总动脉颈内动脉大脑中动脉Ⅰ434.0±117.4421.6±108.1417.4±102.917.2±3.118.1±3.316.7±2.869.89±15.254.09±13.177.75±15.725.4±7.624.3±7.325.1±7.222.5±7.521.4±7.222.2±7.1Ⅳ406.2±106.7398.6±101.4387.1±99.514.7±2.113.8±1.913.1±1.865.36±14.156.26±13.256.58±13.222.8±8.021.7±7.920.6±7.619.8±7.418.6±7.2117.4±7.0 P＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05＜0.05>0.05>0.05>0.05>0.05>0.05>0.05Ⅲ565.4±176.2523.6±151.0518.7±148.316.1±2.716.8±2.915.7±2.567.69±15.157.51±13.465.81±14.924.1±7.223.6±7.023.8±7.121.8±7.320.9±7.020.1±6.9Ⅱ372.41±96.4351.6±88.2341.5±82.615.2±2.515.8±2.615.1±2.467.01±15.051.73±12.938.29±9.923.5±7.825.0±8.324.0±7.420.1±7.721.5±8.320.6±7.3

表2 4组病人射线剂量的比较（±s）

表2 4组病人射线剂量的比较（±s）

Ⅱ25.15±4.0942.2±160.22.17±0.37Ⅲ28.77±4.51122.8±163.42.58±0.38Ⅰ22.73±3.8670.6±147.61.54±0.34Ⅳ46.23±6.31737.9±170.03.99±0.39 P＜0.05＜0.05＜0.05参数CTDI容积（mGy）DLP（mGy cm）ED（mSv）

表3 4组病人横断层面图像及重组图像的评分（±s）

表3 4组病人横断层面图像及重组图像的评分（±s）

字母相同代表差别无统计学意义，P＞0.05；字母不同代表差别有统计学意义，P＜0.05

重组图像评分2.6±0.6c 2.8±0.5c 2.9±0.4d 3.0±0.3d横断层面图像评分3.9±0.7a 4.3±0.5a 4.6±0.4b 4.9±0.3b组别ⅠⅡⅢⅣ

3 讨论

CT辐射剂量受多种因素影响，由于患者的个体差异，可以通过个性化扫描参数的调整降低辐射剂量，包括降低管电流、降低管电压等[4]。当前低剂量CTA的研究大多集中在肺动脉、冠状动脉等方面。Herzog等[5]提出管电流调节技术和低电压结合是适宜儿童的心血管CT扫描方法。Husmann等[6]最先报道应用64层CT低剂量心电前门控技术冠状动脉成像可以在1.1～3.0 mSv的辐射剂量获得93%的诊断率和99%的冠状动脉节段显示率。

低剂量CTA多是采用较低的固定毫安。本研究采用自动毫安低剂量扫描技术，即通过调节NI，由扫描仪根据患者头颈组织厚度自动调节毫安值，每层毫安值均可不同[7]。一旦确定了NI值，则毫安值将在一定的范围内变化。与固定毫安的低剂量扫描相比，自动毫安技术对图像质量的牺牲较小。本研究进一步探讨了低管电压与自动毫安技术联合应用的可行性。

本研究比较了标准的120kV和低剂量的100kV对常规头颈部CTA的评价，定量分析和定性分析均表明在使用相同浓度和相同剂量的对比剂后，低管电压（100 kV）所得血管内碘对比剂CT衰减值较高（P＜0.05）。Szucs-Farkas等[8]的低管电压肺动脉 CTA研究发现，低管电压所得肺动脉内碘对比剂的CT衰减值增加，其结果与本研究结果一致。Keller等[9]对碘对比剂增强CT中降低管电压的可行性从技术理论上予以阐述。碘的原子序数相对较高（Z＝53），降低管电压时，X线能量减少，碘对比剂对X线的衰减增加[10]，100 kV的管电压会使其更好地吸收X线，出现更好的图像对比，本研究结果也证实了该理论。因此，降低低管电压组血管内碘浓度是有必要的，可避免100 kV时因血管内对比增加和条带状伪影所致的图像质量下降。血管内碘浓度降低的最直接方法是减少对比剂用量，因此该方法的另一个优势是，具有降低病人的碘负荷量的潜力。对于低管电压设置而言，更为重要的是，100 kV的辐射剂量比120 kV明显降低。本研究中选择了两种NI（10和20）设置，大致补偿因管电压降低所造成的噪声增加，以保证图像的SNR和CNR。虽然，在100 kV时，CT扫描机系统根据图像质量的要求自动将mAs提高，但是增加有限，病人总的辐射剂量仍降低。无论NI为10或20，100 kV的图像噪声均要高于120 kV，但SNR和CNR的差别无统计学意义，并且综合图像质量的主观评价结果显示两者并无差别。即管电压的降低不影响头颈部CTA图像的诊断。虽然本研究所采用的剂量不一定是最小，但可以体现低剂量扫描是可行的。

本研究的不足之处是，未对头颈部病变的检出进行统计分析；且本研究样本量较小，在今后的研究中应加以改进。

本研究结果提示，自动毫安低管电压（100 kV）头颈部动脉CTA可明显降低病人的辐射剂量，不仅图像质量没有损失，而且血管内对比剂的CT衰减值增加，因此还具有减少对比剂用量的潜力。管电压为100 kV、NI为20可以满足临床诊断需要，应该推荐为临床常规应用。

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