降低mAs方法对下肢双能CTA辐射剂量和图像质量影响的探讨

郝永1，宋云龙，王东，李相生，孟利民，方红

1.中国人民解放军第二五二医院 放射科，河北，保定，071000；

2.空军总医院 CT/磁共振科，北京100142

降低mAs方法对下肢双能CTA辐射剂量和图像质量影响的探讨

郝永1，宋云龙2，王东2，李相生2，孟利民2，方红2

1.中国人民解放军第二五二医院 放射科，河北，保定，071000；

2.空军总医院 CT/磁共振科，北京100142

目的在双能CT血管成像（CTA）下肢动脉检查中，根据患者体重指数（BMI）值变换mAs值，探讨降低mAs值能否达到既降低患者接受的辐射剂量又能保证图像质量，满足诊断要求的目的。方法对60例疑患有下肢动脉阻塞性疾病患者进行了了下肢双能CTA检查，所有患者按照BMI相近原则分为A、B组，每组30例。A组皆不考虑身高、体重等因素，一律按照厂家提供的原始扫描数据进行扫描；B组依据BMI不同适当降低球管的mAs值进行扫描。分别记录两组患者选定的腹主动脉、一侧髂动脉及一侧股动脉处的噪声指数值并评价两组患者的图像质量，记录其得分值，记录机器自动生成的每名患者的容积CT剂量指数（CTDIvol）。结果A、B两组患者图像质量的优良率分别为96.7%及93.3%；图像质量评分分别为3.833±0.461及3.733±0.583；P＞0.05，两者没有统计学意义。两组患者噪声指数分别为18.183±3.058（腹主动脉）、14.633±3.212（髂动脉）、13.907±3.037（股动脉）及22.713±3.566（腹主动脉）、18.863±3.801（髂动脉）、18±3.757（股动脉），P＜0.01，B组皆高于A组，有统计学意义。两组患者的BMI值分别为22.14±2.61及22.33±2.61，P＞0.05，两者没有统计学意义。两组患者的CTDIvol值分别为8.461±0.332及4.823±1.197，P＜0.01，有统计学意义，B组患者接受的辐射剂量明显低于A组，降低约40%。结论在双能CTA下肢动脉检查中，根据患者体重指数的不同采用不同的mAs值，即采用个性化扫描方式，可以在不影响图像质量、满足诊断要求的前提下，明显降低患者的辐射剂量，减少对患者的辐射损害，建议在临床工作中使用。

下肢动脉；双能CT；体重指数；噪声；X线剂量

0 前言

双能CT下肢动脉成像从肾以下腹主动脉扫描至足底，扫描范围较长，患者接受的辐射剂量相对较多，为能在保证图像质量、满足诊断要求的基础上降低射线剂量，我们通过对不同体重指数（Body Mass Index，BMI）患者采用不同曝光剂量（mAs）的研究，探讨均衡控制不同个体射线剂量的方法及其临床应用价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象及扫描方法

2010年2月～2011年1月对临床可疑下肢动脉疾病的60例患者行下肢动脉CT血管成像（CTA）检查，其中男38例，女22例，年龄53～82岁，平均69.3岁。患者的主要症状及体征有下肢疼痛、间歇跛行、足背动脉搏动减弱或消失、足趾溃疡甚至坏疽形成等。其中24例患者有冠心病和高血压病史，36例有糖尿病史。按照BMI相近原则将入选病例平分成A、B两组进行扫描，对A组不考虑身高、体重等影响因素，一律按照厂家提供的原始扫描数据进行扫描（管电压140 kV、管电流47 mAs及管电压80 kV、管电流199 mAs，双球管、双能量扫描），B组则根据BMI不同适当降低球管曝光量进行扫描。

1.2 研究方法及步骤

（1）扫描参数。采用1.2螺距，机架旋转时间为0.5 s，2×14×1.2 mm容积扫描，层厚设为2 mm，1.5 mm层间隔重建，管电压分别为140、80 kV，管电流与BMI对应关系，见表1。

（2）图像后处理。将重建轴位图像传到西门子影像后处理工作站（syngo 2008C）上，采用三维最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、曲面重组（Curve Planae Reformation，CPR）、容积再现（Volume Rendering，VR）等后处理方法进行图像重建，并结合西门子双能血管评价软件对所得影像进行分析。

表1 不同BMI与相应管电流（mAs）对应值

（3）测量图像噪声值。在轴位图像上，分别取下部腹主动脉髂动脉分叉以上5 cm层面及其上下各1 cm层面，左或右侧髂外动脉从髂总动脉分出后3 cm层面及其上下各1 cm层面，左或右侧股动脉分出后10 cm层面及其上下各1 cm层面，取像素约50～100 mm2，以CT值的标准差（Standard Deviation，SD）作为图像噪声值，取3层的平均值作为该病人的图像噪声（图1～2）。

（4）影像质量评价。对CTA图像质量的评价采用4分法[1]，评分标准：1分代表动脉未见显示或显影较差，临床不能据此做出相应正确诊断；2分表示下肢主干动脉尚可显示，局部侧支血管结构或末梢血管出现较明显变形及伪影或根本未能显示，但尚可满足临床诊断要求；3分表示动脉显影清晰，但伴有血管轻度变形或者少量伪影，可满足临床诊断要求；4分表示动脉血管结构显示非常清晰，完整的血管树结构可见，完全能够满足临床诊断要求。3分及3分以上评定为图像质量优良（图3）。此工作由两名经验丰富的影像科医师采用盲法进行评价，若意见不一致，两者相互商讨决定评价结果。

1.3 统计学处理

应用SPSS16.0软件对患者BMI（体重/身高2）、图像噪声、图像质量评分、容积CT剂量指数（CTDIvol）进行统计学分析，分别对A、B组BMI、图像噪声、图像质量评分、CTDIvol进行独立样本t检验。P＜0.05视为有统计学意义。

图1 BMI为 20．47的一例患者扫描参数及辐射剂量、各处动脉噪声指数测量图（正常mAs值）。

图2 BMI为23．49 的一例患者扫描参数及辐射剂量、各处动脉噪声指数测量图（低剂量个性化扫描） 。

图3 不同患者（BMI指数相近）扫描参数及辐射剂量、双能下肢CTA图。

2 结果

A、B两组统计数据及统计结果比较，见表2。

表2 A、B两组统计数据及统计结果比较

从表2看出A组CTDIvol为（8.461±0.332）mGy，B组为（4.823±1.197）mGy，后者明显低于前者，两者之间有统计学意义。虽然B组图像噪声高于A组，但图像质量评分没有统计学意义，皆可满足影像诊断要求，且B组患者接受的剂量水平较A组明显下降。

3 讨论

3.1 多层螺旋CT辐射剂量问题及ALARA理论

现今，多排螺旋CT的临床应用越来越广泛，随之而来的CT辐射可能造成的潜在风险亦愈来愈受到广大专家学者及受检者的关注[2]。

有研究证实CT检查的辐射剂量与人体被照射部位器官患癌概率的增加有直接关联[3]，多层螺旋CT较之单排CT可能会致使受检者接受更多的X线辐射[4]。影像科医师及操作技师应做好CT检查的放射防护工作，使CT检查符合正当化和最优化原则[5]，尽一切可能减少受检者所接受的X射线剂量。

ALARA（As Low As Reasonably Achievable）理论作为剂量控制的基本原则已被放射界工作人员普遍接受，它是指在获得合适的、满足诊断要求的图像以用于临床准确诊断的前提下尽可能采用最低的放射剂量。虽然多种因素都会影响扫描剂量，但实际操作中我们最常采用的措施为降低管电压或管电流，尽量缩小扫描野以及使用在得到能满足诊断要求的图像的前提下的最大螺距等。由于管电压的高低直接决定了X线光子的能量，线束能量过低将会相应增加线束硬化伪影，由此导致的CTA显示血管管壁模糊将给管壁斑块评估带来相应困难，此项措施实际运用中仅适用于低体重指数病例。鉴于此，临床工作中我们采用增减球管的mAs值来降低辐射量，曝光量的增加可降低图像噪声、提高信噪比和对比度噪声比，有利于显示重度钙化的血管和血管支架。但X线曝光量随着管电流的增减亦呈一定比例增减，实际运用中，影像工作人员往往忽视了射线辐射对受检者可能造成的损害，对受检者的BMI不予考虑而使用常规较大的管电流，无意中增加了患者所接受的辐射剂量。

3.2 双能CT下肢动脉成像中低剂量管理的意义和方法

双源CT中的双能量减影技术由于采用了全新的去骨分离算法及去除明显钙化斑块功能，使之在下肢血管成像中使得去骨更加精确，较传统多排螺旋CT具有一定的优势。增加射线剂量可改善图像质量,但同时也会增加对人体的辐射，两者是一对矛盾体。因此,在双源CT双能下肢动脉成像中需实行低剂量管理、针对不同个体采用个性化扫描，确保在诊断可靠性和剂量最小化二者之间寻求一个可靠的平衡点。

路鹤晴[6]等认为CT扫描时，当目标置于扫描机架中心且照射野大于扫描部位直径时，可以不考虑照射野的大小对患者射线剂量的影响，只需考虑影像质量本身的需要。本研究采用在包全扫描部位的前提下，尽量缩小扫描野的方法以提高图像质量，使扫描方案优化,从而避免了BMI较大个体曝光剂量不足及BMI较小的个体辐射过量的问题[7-9]。

扫描长度确定时，螺旋CT螺距与剂量成反比，辐射剂量随螺距的增加而相应减少。因此，在满足诊断要求的前提下，应尽量采用较大螺距。我们采用2×14×1.2 mm容积扫描，螺距1.2，为在能满足诊断要求前提下的最大扫描层厚和最大螺距，由表2结果可知大部分图像质量优良，完全可以满足诊断要求。有些学者建议的0.6 mm重建层厚以得到最佳的图像质量[10]，本研究没有采用，因为这样虽然一定程度上优化了图像，但亦减小了螺距，明显增加了患者接受的辐射剂量及一定程度上增加了造影剂的使用量，既增加了对患者的辐射危害又增加了检查成本。

3.3 降低扫描剂量与图像噪声及图像质量的关系

CT图像的噪声通常用较简单的计算水模CT值的标准偏差SD表示[11]。在体素减少、层厚减薄及曝光剂量降低时，噪声都会相应增大[12-13]。同等扫描条件下，BMI越大，噪声越高，此时就需要相应增加球管曝光量，反之亦然[14]。我们的研究显示，A、B两组患者BMI比较没有统计学意义，B组扫描剂量低于A组，两组噪声统计有统计学意义，B组高于A组；两组的图像质量评分显示所得影像皆能满足诊断需要，两者比较没有统计学意义。

3.4 降低扫描剂量对辐射剂量的影响

A组CTDIvol为（8.461±0.332）mGy，B组为（4.823± 1.197）mGy，后者明显低于前者，两者之间有统计学意义（表2）。虽然B组图像噪声高于A组，但图像质量评分没有统计学意义，皆可满足影像诊断要求，且B组患者接受的剂量水平较A组明显下降，减少了对患者的辐射损害，降低了影像检查可能给患者带来的负面影响。本研究没有做多层CT剂量长度乘积（DLP）的数据统计，DLP定义为给定扫描方案中受照部位所接受总剂量，表达式为：DLP=CTDIvol×扫描长度(cm)，这跟患者的身高有一定的关系。由其表达式可得知，条件相似的病人，如果CTDIvol降低了，DLP必然也会相应的降低。

4 结论

总之，双源CT双球管扫描并没有增加受检者所接受的辐射剂量；根据患者不同BMI值选择不同的曝光剂量（mAs）的个性化扫描方式，在保证获得优质图像的同时，也允许以增加适度噪声为代价，换取受检者所接受辐射剂量的降低，以尽可能减少医学影像检查给受检者带来的辐射损伤，这与ALARA理论相一致，建议在双能下肢CTA扫描中应用。

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Discussion about the Effect of mAs Reduction on Radiation Dose and Image Quality in Lower Extremity DE-CTA

HAO Yong1, SONG Yun-long2, WANG Dong2, LI Xiang-sheng2, MENG Li-min2, FANG Hong2
1.Department of Radiology, The 252thHospital of PLA, Baoding Hebei 071000, China;
2.Department of CT/MRI, Air Force General Hospital of PLA, Beijing 100142, China

ObjectiveTo explore whether decreased radiation dose and high image quality could be achieved by switching the mAs setting according to patients’ BMI (Body Mass Index, BMI) in lower extremity DE-CTA (Dual-energy Computerized Tomographic Angiography) for diagnostic purposes.MethodsThere were a group of 60 patients involved in this study and suspected for lower extremity artery diseases, who undergone dual-energy CTA and were randomly divided into two groups (30 in Group A and 30 in Group B) on the basis of similar BMI values. Examinations of patients in Group A were done with original scan parameters and regardless of factors like the height and weight of patients; in the meantime, BMI was taken into account to lower the mAs value of the tubes correspondingly when Group B were scanned. Then, the noise indexes of images on their abdominal aorta, one-side iliac artery and one-side femoral artery for both groups were recorded and the image quality was calculated correspondingly. Based on these, the software SPSS16.0 could automatically generate a CTDIvol (Computerized Tomography Dose Index Volume) value for each patient.ResultsThe high-quality image rates and image quality scores of Group A and Group B were 96.7% and 93.3%, 3.833 ± 0.461 and 3.733 ± 0.583 respectively. However, these data had no statistical significance (P ＞ 0.05). As for noise indexes of Group A and Group B, values were 18.183±3.058 and 22.713±3.566 on their abdominal aorta, 14.633±3.212 and 18.863±3.801 on their iliac artery, 13.907±3.037 and 18±3.757 on their femoral artery. Since the noise indexes of Group B on different locations were higher than those of Group A,there was of statistical significance (P＜0.01). The BMI values of the two groups were 22.14±2.61 (Group A) and 22.33±2.61 (Group B) with no statistical significance (P＞0.05). The CTDIvol value of Group A was 8.461±0.332 and Group B 4.823±1.197 with statistical significance (P＜0.01), from which we could see that there was about 40% lower radiation dose of Group B than that of Group A.ConclusionDeployment of individualized mAs settings according to different BMI, as a method that could satisfy diagnostic purposes without exertion of any impact on image quality, lessened the radiation harms to patients through large decrease of radiation dose and was suggested to be practiced in dual-energy CTA examination of lower extremity arteries.

lower extremity arteries; dual energy computerized tomography; body mass index; noise; X-ray dose

R814.42；R543.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.060

1674-1633(2013)09-0149-04

2013-03-12

2013-07-17

本文作者：郝永，医学硕士，主治医师。

宋云龙，博士，主治医师，教授，研究生导师，空军总医院CT/磁共振科科主任。

作者邮箱：hy32001010@126．com