CT低管电压对胸痛三联征排查图像质量及辐射剂量的影响

王 敏 WANG Min

郭美玲 GUO Meiling

李 剑 LI Jian

CT低管电压对胸痛三联征排查图像质量及辐射剂量的影响

王 敏 WANG Min

郭美玲 GUO Meiling

李 剑 LI Jian

目的探讨低管电压对128层螺旋CT急性胸痛三联征排查（TRO）图像质量及辐射剂量的影响。资料与方法50例临床症状表现为急性胸痛，并行128层螺旋CT回顾性心电门控TRO的患者，随机分为A组（100 kV）、B组（120 kV），每组各25例。采用5分法评价图像质量，测量并计算两组主动脉、肺动脉及冠状动脉的CT值、图像噪声（N）、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）。记录剂量长度乘积（DLP），计算有效剂量（ED）。比较两组的图像质量和ED。结果两组图像质量评分差异无统计学意义（t=-0.667, P＞0.05）。A组主动脉、肺动脉、冠状动脉平均CT值高于B组，差异有统计学意义（t=3.753、2.081、3.755, P＜0.05）。两组N、SNR、CNR差异均无统计学意义（t=0.654、0.818、1.357, P＞0.05）。A组ED[（7.25±1.53）mSv]明显低于B组[（11.86±2.22）mSv]，差异有统计学意义（t= -8.541, P＜0.05）。结论低管电压128层螺旋CT的TRO可以在获得满足诊断要求的图像质量的同时，降低辐射剂量，值得推广应用。

胸痛；急性病；体层摄影术，螺旋计算机；管电压；质量控制；辐射剂量

多层螺旋CT（MSCT）三联排查扫描（TRO）是诊断急性胸痛的有效方法[1]，但是常用的回顾性心电门控扫描技术的辐射剂量较标准胸部强化扫描明显增加[2]。电离辐射的遗传效应及致癌风险问题已经成为业内关注的焦点[2]。本研究旨在研究低管电压与自动管电流调节相结合的低剂量扫描技术对诊断急性胸痛图像质量和辐射剂量的影响，探讨低管电压扫描的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2011-06～2012-12济宁市第一人民医院因急性胸痛就诊并拟行TRO的50例患者，其中男27例，女23例；年龄25～80岁，平均（57±15）岁。患者随机分为A组（100 kV）、B组（120 kV），每组各25例。排除标准：碘对比剂过敏、严重肝肾功能不全、严重心律不齐、屏气不良、心率（HR）＞100次/min、体重指数（BMI）＞25.0 kg/m2。所有患者检查前均知情同意并签署知情同意书。两组患者性别构成、年龄、BMI、HR差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Definition AS 128层CT扫描仪。所有患者均未控制HR。使用双筒高压注射器经患者右侧肘正中静脉注射对比剂370 mgI/ml碘普罗胺90～100 ml，流速为5.0 ml/s，之后以相同速度注射40 ml生理盐水。采用人工智能触发扫描，触发层面为升主动脉，触发阈值为100 Hu，扫描范围自胸廓入口至肝脏上缘。管电压A组100 kV，B组120 kV，其他扫描参数均相同：准直0.6 mm，层厚0.75 mm，重建间隔0.5 mm，管电流160 mA，开启四维智能在线剂量调控技术。全剂量曝光时相30%～70% R-R间期，螺距根据HR调整。记录每例患者的剂量长度乘积（DLP）。

1.3 图像分析 利用机器自动给出的最佳收缩期和最佳舒张期进行双时相重建。重建卷积核均选用B26f（冠状动脉）和B30f（肺动脉和主动脉）。对冠状动脉、肺动脉及主动脉行容积再现（VR）、多平面重组（MPR）、曲面重组（CPR）、最大密度投影（MIP）等重组处理。由2名主治医师采用5分法对患者的图像质量进行评价。评价标准：1分，3大主要血管（主动脉、肺动脉、冠状动脉）显示清晰，管腔连续，无伪影；2分，血管连续，管壁有轻度伪影或边缘轻度模糊；3分，血管连续，管壁中度伪影或中度阶梯状伪影；4分，管壁严重运动伪影，血管出现错位、不连续；5分，不能做出诊断。意见不一致时，由2人协商统一。测量并记录所有患者肺动脉主干、升主动脉根部、左冠状动脉起始部、左心室前壁心肌的CT值。以升主动脉根部CT值的标准差作为图像噪声（N），计算信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR）。SNR=升主动脉根部CT值/N；CNR=（左冠状动脉起始部CT值-左心室前壁心肌CT值）/N。

1.4 辐射剂量评价 机器自动生成DLP。有效剂量（ED）＝DLP×k，其中k为剂量转换系数0.017[3]。

1.5 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，两组患者年龄、BMI、HR、扫描长度、主动脉CT值、肺动脉CT值、冠状动脉CT值、ED、N、SNR、CNR、图像质量评分比较采用独立样本t检验。两组患者性别比较采用χ2检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射剂量 两组患者扫描长度差异无统计学差异（t=0.883, P＞0.05）。A组ED[（7.25±1.53）mSv]较B组[（11.86±2.22） mSv]降低约38.9%，差异有统计学意义（t=-8.541, P＜0.05），见表1。

2.2 图像质量 A组主动脉、肺动脉、冠状动脉平均CT值较B组分别高约23.8%、13.0%、23.8%，差异有统计学意义（t=3.753、2.081、3.755, P＜0.05)。A组N、SNR、CNR均高于B组，但差异均无统计学意义（t=0.654、0.818、1.357, P＞0.05）。A、B组重建图像（包括VR、MPR、CPR、MIP）质量显示均较好，图像质量评分分别为（1.60±0.82）分和（1.76±0.88）分，差异无统计学意义（-0.667, P＞0.05）。见表1。

表1 两组患者有效剂量、图像质量比较

2.3 病变显示 所有患者均成功完成检查，其中A组检出冠状动脉狭窄（图1）6例、肺动脉栓塞（图2）5例，壁冠状动脉1例，主动脉夹层（图3）3例，主动脉壁间血肿1例，血管外病变2例，阴性7例。B组检出冠状动脉狭窄8例、肺动脉栓塞4例、主动脉夹层（图4）5例，血管外病变2例，阴性6例。

图1 患者男，69岁，冠状动脉狭窄。A. VR图像示主动脉及肺动脉充盈良好；B. VR图像示前降支近段（箭）非钙化斑块形成并管腔重度狭窄；C.选择性冠状动脉造影图像示前降支重度狭窄（箭）。图像质量评分2分

图2 患者女，25岁，肺动脉栓塞。MPR图像示左上肺动脉（箭）及下肺动脉（箭头）栓子形成。图像质量评分1分

图3 患者女，63岁，主动脉夹层。去除肺动脉的VR图像示升主动脉根部（箭头）至头臂干（箭）水平胸主动脉夹层形成，右冠状动脉近段瘤样扩张（星号）。图像质量评分1分

图4 患者女，26岁，主动脉夹层。VR图像示左锁骨下动脉（箭）至腹腔干上缘水平（箭头）胸主动脉夹层形成。图像质量评分1分

3 讨论

TRO一次扫描可以同时显示冠状动脉、肺动脉及主动脉，是急性胸痛病因诊断的有效方法[1]。然而常用的回顾性心电门控采用小螺距重叠扫描模式，在全心动周期曝光，辐射剂量相对较高[2]。前瞻性心电门控可以显著降低TRO的辐射剂量，但是受机器时间分辨率及患者HR等的限制，不能广泛应用于临床[1,4]。国内外研究发现，在CT血管造影中，降低管电压可以显著降低辐射剂量[4-6]。本研究旨在探讨低管电压与自动管电流调节相结合的扫描技术对急性胸痛图像质量和辐射剂量的影响。

辐射剂量与管电压的平方成正比，降低管电压可以显著降低患者接受的辐射剂量[4,6]。本研究中100 kV组管电压的ED较120 kV组减少了约38.9%。同时，100 kV组的主动脉、肺动脉及冠状动脉CT值均明显高于120 kV组，这主要是因为低管电压增加了光电效应，使高原子序数物质的衰减值增加，低原子序数物质的衰减值降低，增加了强化血管与周围组织的对比度[4]。因此，降低管电压可以降低辐射剂量。

低管电压时，X线的穿透力下降，到达探测器的X线光子数量减少，图像N增大[4]。Schindera等[7]研究发现，在胸腹主动脉CT血管造影中，将噪声指数维持在15，随着管电压降低，管电流可以自动升高来维持图像质量，同时辐射剂量总体上显著降低。本研究采用四维智能在线剂量调控技术，该技术可以根据患者身体和脏器的解剖形态自动调整X线管电流。低管电压扫描时，通过提高管电流来获得满意的图像质量，弥补低管电压带来的N增加。另外，肺组织具有良好的天然对比和对X线的低吸收性，在一定范围内降低管电压，对肺窗上观察肺部病变无影响。纵膈窗噪声增大，可以通过改变窗宽、窗位来降低影响。在满足诊断图像质量的前提下，可以增加一定的噪声值[8]。本研究中A组N高于B组，但是差异无统计学意义。两组SNR、CNR、图像质量评分差异均无统计学意义。本研究未根据患者HR对扫描时间窗进行优化，以进一步减低辐射剂量，存在一定的局限性。

综上所述，回顾性心电门控低管电压TRO虽然增加了图像N，但是与常规扫描方案相比，可以显著增加血管强化值及其与周边组织的对比，不仅可以获得满意的图像质量，而且能大大降低了辐射剂量，减少了患者的辐射伤害，临床可行性较高，推荐常规使用。

[1] 段艳华, 王莉, 王锡明, 等. 双源CT前瞻性心电门控扫描在急性胸痛诊断中的临床应用. 中华放射学杂志, 2011, 45(1): 32-36.

[2] Ketelsen D, Luetkhoff MH, Thomas C, et al. Estimation of the radiation exposure of a chest pain protocol with ECG-gating in dual-source computed tomography. Eur Radiol, 2009, 19(1): 37-41.

[3] Menzel HG, Schibilla H, Teunen D. European guidelines on quality criteria for computed tomography. Luxembourg:European Commission, 2000, Publication No, 2000, EUR 16262 EN.

[4] Alkadhi H, Schindera ST. State of the art low-dose CT angiography of the body. Eur J Radiol, 2011, 80(1): 36-40.

[5] Raff GL. Radiation dose from coronary CT angiography: five years of progress. J Cardiovasc Comput Tomogr, 2010, 4(6): 365-374.

[6] 张俊, 何波, 江杰, 等. 管电压100kV下双源CT冠状动脉成像的可行性. 中国医学影像学杂志, 2012(10): 734-737.

[7] Schindera ST, Graca P, Patak MA, et al. Thoracoabdominalaortoiliac multidetector-row CT angiography at 80 and 100 kVp: assessment of image quality and radiation dose. Invest Radiol, 2009, 44(10): 650-655.

[8] 秦维昌, 亓恒涛, 王巍. 接受适度噪声. 中华放射学杂志, 2009, 43(7): 677-678.

（责任编辑 唐 洁）

Influence of CT Low Tube Voltage on Image Quality and Radiation Dose in Patients with Chest Pain

PurposeTo explore the influence of low tube voltage of 128-slice CT on image quality and radiation dose in patients with acute chest pain.Materials and MethodsFifty patients with clinical acute chest pain underwent retrospective ECG-gated TRO on a 128-slice CT scanner. All the patients were randomly divided into group A (100 kV) and group B (120 kV), with 25 cases in each group. Image quality was scored by 5-point method. CT value, image noise (N), enhanced signal to noise ratio (SNR), contrast to noise ratio (CNR) of aorta, pulmonary and coronary of two groups were measured and calculated. Dose length product (DLP) was recorded and radiation dose (ED) was calculated. The image quality and radiation dose of the two groups were comapred.ResultsSubjective score of image quality had no statistical significance between the two groups (t=-0.667, P＞0.05). Average CT value of aorta, pulmonary artery and coronary artery of group A was higher than that of group B, the difference was statistically significant (t=3.753, 2.081, 3.755, P＜0.05). N, SNR and CNR had no statistically difference between the two groups (t=0.654, 0.818, 1.357, P＞0.05). ED of group A [(7.25±1.53) mSv] was significantly lower than that of group B [(11.86±2.22) mSv] (P＜0.05).ConclusionLow tube voltage 128-slice CT TRO can reduce radiation dose without reducing image quality, which should be widely applied.

Chest pain; Acute disease; Tomography, spiral computed; Tube voltage; Quality control; Radiation dosage

济宁市第一人民医院CT室 山东济宁272111

王 敏

Department of CT, Jining First People's Hospital, Jining 272111, China

Address Correspondence to: WANG Min

E-mail: wangmin7963@163.com

R445.3；R816.2

2013-06-10

修回日期：2013-08-22中国医学影像学杂志

2013年 第21卷 第9期：715-717，719

Chinese Journal of Medical Imaging

2013 Volume 21(9): 715-717, 719

10.3969/j.issn.1005-5185.2013.09.023