双源CT大螺距模式主动脉成像的可行性研究*

2014-02-06王利军王志琴贾海亮杜晓辉张皓成

中国医学装备 2014年12期

王利军孙凯* 王志琴董馨贾海亮杜晓辉张皓成

王利军①孙凯①*王志琴①董馨①贾海亮①杜晓辉①张皓成①

目的：利用双源CT的大螺距模式对主动脉全程扫描成像，对照评价其图像质量和有效辐射剂量，旨在研究双源CT大螺距模式行主动脉全程扫描的可行性。方法：将接受主动脉CT血管造影(CTA)的患者随机分为A、B两组，A组62例，B组58例。A组使用大螺距扫描模式，B组使用常规扫描模式；图像质量评价分客观和主观两种方法，客观评价包括图像噪声及信噪比，主观评价由2名放射科医生独立完成。辐射剂量统计使用设备自带的数据记录。结果：大螺距模式主观图像质量评分(2.66±0.51)较常规扫描组(2.14±0.47)高，差异有统计学意义(Z=-5.29，P＜0.01)；客观图像质量无明显差异；扫描时间大螺距模式组(1.61±0.23) s，比常规扫描组(6.52±1.41)s缩短，差异有统计学意义(t=-27.041，P＜0.01)；大螺距组有效辐射剂量(3.97±1.07) mSv，对比常规扫描组(15.18±2.58) mSv，差异有统计学意义(t=-20.22，P＜0.01)。结论：大螺距模式主动脉全程扫描图像质量可以满足主动脉病变的诊断，具有扫描时间短、辐射剂量低及运动伪影少等优势，可替代主动脉检查常规扫描模式。

大螺距；双源CT；CT血管造影；主动脉；辐射剂量

王利军,男,(1969- ),本科学历，副主任医师。包头市中心医院影像中心CT室，从事心脑血管及胸部病变诊断工作。

[First-author’s address]CT Room, Medical Imaging Center, Baotou City Center Hospital, Inner Mongolia Province, Baotou 014040, China.

近年来，随着多层螺旋CT技术的快速发展，主动脉CT血管造影(CT angiography，CTA)以其检查的无创性、快捷性和准确性等优点得到了广泛的应用，但伴随而来的扫描时产生的较高辐射剂量问题也越来越引起人们的关注[1]。在保证图像质量的前提下，遵循合理的低剂量原则(as low as reasonably achievable，ALARA)，从而避免不必要的辐射成为目前研究的热点[2]。主动脉CTA由于扫描范围大，常规扫描模式下完成一次扫描的辐射剂量为12～14 mSv，且辐射剂量大。Flash双源CT时间分辨率提高为75 ms，可采用大螺距螺旋扫描(Flash spiral)模式降低辐射剂量[3]。以往文献多集中在双源CT大螺距模式冠状动脉成像方面，采用大螺距模式低剂量主动脉成像的文献较少报道[4]。本研究利用Flash双源CT大螺距模式进行主动脉全程扫描成像，评价其图像质量和辐射剂量，为临床进一步应用提供依据[5]。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2011年10月至2012年12月期间在包头市中心医院行主动脉CTA检查的120例患者，其中男性77例，女性43例，年龄27～80岁；随机将120例患者分为A、B组：A组62例，采用大螺距模式扫描；B组58例，采用常规模式扫描，两组患者均签署知情同意书。排除标准：碘剂过敏、严重的肾功能不全、重度心衰及高龄不能耐受检查的患者。两组患者年龄无显著差异，具有可比性。

1.2 设备与扫描参数

采用西门子Flash双源CT。A组扫描参数：管电压120 kV，管电流370 mAs，pitch值1.2，管球每转速为0.5 s；B组扫描参数：管电压120 kV，管电流240 mAs，pitch值3.2，管球每圈转速为0.28 s。对比剂采用非离子对比剂碘海醇(Omnipaque350，350 mg/ ml，美国GE公司)，注射器使用双筒高压注射器以5.0 ml/s速率静脉注射，继以同样速率静脉注射50 ml生理盐水。两组均采用团注跟踪技术，于升主动脉设感兴趣区(region of interest，ROI)触发值为100 HU，A组触发点时间后延迟12 s扫描；B组延迟10 s扫描。扫描范围为患者胸廓入口至耻骨联合上缘。辐射剂量：采用设备自带的剂量记录数据CDTIvol和剂量-长度乘积(DLP)值，计算有效剂量(ED)值(公式1)。

式中K值参照欧盟委员会关于CT质量标准指南，胸部K=0.017 mSv/(mGy·cm)，腹部K=0.015 mSv/ (mGy·cm)，盆腔K=0.019 mSv/(mGy·cm)[6]。

1.3 图像后处理及评价

图像重建采用西门子CT工作站Sygo Inspace软件，对MPR、VR及MIP等重建图像进行综合分析。图像质量客观评价包括信噪比(signal noise ratio，SNR)和对比噪声比(contrast noise ratio，CNR)。重建横断层面图像层厚3 mm，间隔3 mm，血管窗宽700 HU，窗位中心300 HU；于主动脉根部、降主动脉远端、腹主动脉肾动脉水平及髂总动脉开口处测量强化后的CT值，计算平均CT值作为主动脉信号强度(SI主动脉)，取其CT值的平均标准差(SD)作为图像噪声，测量升主动脉起始部水平胸壁前空气的CT值的标准差为背景噪声(BN)，测量4个不同层面腰大肌CT值，计算其平均值为背景信号强度(SI肌肉)，ROI测量面积均为0.5 cm2(公式2)。

图像质量主观评价采用双盲法，由2名医师根据主动脉强化程度、分支血管的显示情况及有无伪影，结合实践经验对图像质量进行评价。图像分为3级，相应评为1～3分：3分为血管显示良好，边界清晰，无伪影；2分为血管边界模糊，或有轻度伪影；1分为血管显示不清，有明显伪影。取2名医师评分的平均值作为该病例的图像质量评分。

1.4 统计学方法

采用SPSS 17.0软件进行统计学分析处理，计量资料以表示，图像噪声、SNR值、患者辐射剂量CDTIvol、DLP及ED等采用两独立样本t检验，图像质量等级资料采用秩和检验；以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两组患者均成功完成检查，无严重并发症。共发现主动脉夹层21例，主动脉壁内血肿5例，主动脉瘤样扩张或动脉瘤12例，假性动脉瘤2例，主动脉粥样硬化22例，支架植入术后11例，主动脉置换术后5例，主动脉缩窄1例，肾动脉狭窄1例，肺栓塞2例，肠系膜下动脉狭窄1例，左房附壁血栓1例，右房黏液瘤1例，双肺渗出9例，其中大叶性肺炎1例，结核1例，脾脓肿1例，肝血管瘤1例，正常15例。

2.1 扫描时间及辐射剂量比较

A组扫描时间明显缩短，扫描长度无统计学意义；A组CTDI、DLP及ED值少于B组，差异有统计学意义(见表1)。

2.2 图像质量比较

(1)客观图像质量。大螺距组的图像噪声、CNR及SNR同普通扫描组对比无明显差异。

(2)主观图像质量评分。A组图像质量平均分(2.66±0.5)高于B组(2.14±0.47)，其差异有统计学意义(Z＝-5.29，P＜0.01)；其中B组58例中有47例(占81.03%)出现升主动脉搏动伪影，而A组则无一例伪影(见表2)。

3 讨论

主动脉CTA在疾病的诊断与随访中具有检查方便、无创伤及诊断准确率高等优点，同时还能诊断非血管性疾病，在病因诊断和鉴别诊断中具有其他检查方法不可比拟的优势，能够为临床治疗决策提供重要依据。然而，大范围的扫描和对图像质量的过度追求导致辐射剂量明显增高，成为临床迫切需要解决的问题。减少辐射剂量一般会降低图像质量，在满足临床诊断不同要求的前提下，允许图像中存在一定的噪声，尽量降低患者接受的辐射剂量。第二代双源CT的大螺距模式主动脉全程扫描在减少患者辐射剂量和提高图像质量方面具有明显优势。

表1 客观图像质量及辐射剂量比较

组别扫描长度(cm)扫描时间(s)噪声SNRCNRDLP(mGy.cm)ED(mSv) A组681.31±35.221.61±0.235.23±4.3274.22±18.2411.82±3.41503.51±64.623.97±1.07 B组658.54±28.736.52±1.414.71±2.8381.71±26.4212.41±4.78 967.64±143.81 15.18±2.58 t值3.865-27.0410.774-1.815-0.782-23.05-20.22 P值0.0740.00000.05340.06470.08100.00000.0000

表2 主观评分及升主动脉搏动伪影统计

3.1 图像质量的评价

图像质量应包括客观和主观的综合评价。大螺距扫描模式主要通过以下途径提高图像质量：①管球转速达到280 ms，提高了时间分辨率，有效减少心脏及升主动脉的搏动伪影；②增大螺距。普通螺旋CT的螺距必须＜1.5才能保证无间隙的容积扫描，第二代双源CT的螺距达到3.4也能完成无间隙容积扫描[7]。大螺距扫描模式明显缩短检查的扫描时间，完成主动脉全程扫描时间缩短到1.6 s左右，可以有效减少呼吸和肢体移动所形成的伪影，在一次闭气时间内完成主动脉全程扫描。升主动脉搏动伪影有时很难与Ⅰ型夹层区别，容易造成误诊，使用心电门控可以在一定程度上克服这一缺陷，然而对于急诊患者而言，心电门控操作相对复杂，必然增加检查时间。大螺距扫描可以有效解决升主动脉搏动伪影。本研究A组病例62例，无一例有升主动脉伪影，而相对应的B组病例，58例中有47例有明显差异。

3.2 辐射剂量的评价

降低辐射剂量是目前CT扫描中的热点问题，但是图像噪声和辐射剂量有很高的相关性，如果两组图像的噪声相似，辐射剂量很有可能相差不大[8]。CARE Dose4D技术具有实时智能调节mAs作用，既可提高射线利用效率、降低辐射剂量，又能提高图像质量，在胸部CT扫描中具有一定临床应用价值，可使DLP值降低7.5%[9]。但是这种技术的应用会限制扫描条件中mAs的设定，其上限最高值只能达到184 mAs；又由于解剖结构的关系，在腹盆部扫描的作用有限[10]。在取消CARE Dose4D的情况下，设定大螺距模式组的管电流为370 mAs，可以降低图像噪声。本研究扫描条件设定是在大体不影响图像质量，包括客观指标比如噪声、信噪比等，以及主观评价不影响诊断的前提下设定的，并不是要无限制的追求低辐射剂量。在保证基本诊断目标实现的前提下，双源CT的大螺距模式可显著地降低患者所受的辐射剂量。

由于大螺距扫描显著缩短了扫描时间，必然在对比剂的用量上应该更少，流速和延时扫描时间也有调整的必要，本研究的CT值的测量数据及小样本实验证明了这一点。

3.3 限制因素

第二代双源CT的许多扫描参数的调节，包括对比剂的总量及流速并未完全形成共识，需要在临床实践中进一步探讨。①本研究所使用的许多参数，包括kV、mA及对比剂的用量流速不一定完全合理，只是根据既往的经验及文献资料综合考虑选取一个比较折中的数值；②患者选择的代表性也不是很强；③使用主观等级图像质量评价可能会受人为主观认定的影响而产生一定的偏差。

4 结语

本研究结果证明，双源CT大螺距模式主动脉全程扫描成像，检查速度快，图像质量好，心脏及主动脉搏动伪影及呼吸移动伪影明显减少，辐射剂量降低，值得临床进一步推广。

[1]Sun K,Han RJ,Ma LJ,et al.Prospectively electrocardiogram-gated high-pitch spiral acquisition mode dual-source CT coronary angiography in patients with high heart rates:comparison with retrospective electrocardiogram-gated spiral acquisition mode[J].Korean J Radiol,2012,13(6):684-693.

[2]Sun K,Han RJ,Cui LF,et al.Feasibility and Diagnostic Accuracy for Assessment of Coronary Artery Stenosis of Prospectively Electrocardiogramgated High-pitch Spiral Acquisition Mode Dualsource CT Coronary Angiography in Patients with Relatively Higher Heart Rates:in Comparison with Catheter Coronary Angiography[J].Chin Med Sci J,2013,27(4):213-219.

[3]Alkadhi H,Stolzmann P,Desbiolles L,et al.Low-dose,128-slice,dual-source CT coronary angiography:accuracy and radiation dose of the high-pitch and the step-and-shoot mode[J]. Heart,2010,96(12):933-938.

[4]Petersilka M,Bruder H,Krauss B,et al.Technical principles of dual source CT[J].Eur J Radiol,2008,68(3):362-368.

[5]孙凯,韩瑞娟,赵瑞平,等.不同心率患者采用大螺距双源CT冠状动脉成像的图像质量及影响因素分析[J].中华放射学杂志,2012,46(9):773-778.

[6]尚同祥,季乐新,王荣芳,等.双源64螺旋CT在诊断腹主动脉夹层中的应用[J].中国医学装备,2010,7(7):66-67.

[7]吴爱琴,郑文龙,许崇永,等.CARE Dose4D技术降低成人胸部扫描剂量的临床价值[J].中华放射医学与防护杂志,2011,31(1):98-101.

[8]Goetti R,Baumuller S,Feuchtner G,et al.Highpitch dual-source CT angiography of the thoracic and abdominal aorta:is simultaneous coronary artery assessment possible[J].AJR Am J Roentgenol,2010,194(4):938-944.

[9]Beeres M,Schell B,Mastragelopoulos A,et al.High-pitch dual-source CT angiography of the whole aorta without ECG synchronisation:initial experience[J].Eur Radiol, 2012,22(1):129-137.

[10]Schell B,Bauer RW,Lehnert T,et al.Lowdose computed tomography of the paranasal sinus and facial skull using a high-pitch dualsource system--first clinical results[J].Eur Radiol,2011,21(1):107-112.

Feasibility study of dual-source CT high-pitch aorta angiography/

WANG Li-jun, SUN Kai, WANG Zhi-qin, et al// China Medical Equipment,2014,11(12):4-7.

Objective:To investigate the feasibility, image quality and radiation dose for high pitch dual-source CT angiography (CTA) of the whole aorta.Methods:Each group of 62 and 58 patients underwent CTA either on dual-source CT device with high-pitch mode with a pitch of 3.2(group A) or conventional single-source (group B). Evaluate the image quality and radiation dose. Image quality of the aorta was independently assessed by two readers. Scanner-reported dose-length product values were used to estimate effective dose values.Results:Subjective scoring of image quality were significantly increased in the high-pitch examination protocol (2.66±0.51 vs.2.14±0.47, P<0.01) for groups A and B. Objective scoring of image quality were not significantly different. The imaging length was not significantly different, but the imaging time was significantly shorter in the high-pitch group (1.61±0.23 vs.6.52±1.41s P<0.01) for groups A and B. Radiation dose was lower. (3.97±1.07 mSv vs. 15.18±2.58 mSv, P<0.01).Conclusion:High-pitch dual-source CT angiography of the whole aorta is feasible in unselected patients. As a significant advantage over regular pitch protocols, shorter scan time, lower radiation dose and less motion artifacts is possible. this CT mode bears potential to become a standard CT protocol.

High-pitch; Dual-source CT; CT Angiography; Aorta; Radiation dose

1672-8270(2014)12-0004-04

R814.42

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.12.002