非迭代重建时头颈部双低CTA管电流选择的探索

李明志， 于艳妮， 武希庆， 冯坤， 牛庆亮



·低kV低浓度对比剂专题·

非迭代重建时头颈部双低CTA管电流选择的探索

李明志， 于艳妮， 武希庆， 冯坤， 牛庆亮

目的：探讨非迭代重建条件下，身体体质指数(BMI)<24 kg/m2的患者行头颈部双低剂量(管电压100kVp，对比剂浓度270 mg I/mL)CTA检查时，既能满足临床诊断需求又能降低辐射剂量的管电流范围。方法：将BMI<24 kg/m2，行头颈部双低剂量CTA检查的61例患者分为A、B、C三组。A组：管电流200 mA，43例；B组：管电流250 mA，10例；C组：管电流310 mA，8例。测量、计算三组患者主动脉弓、左右颈总动脉分叉部及左右大脑中动脉起始部的CT值、噪声、信噪比(SNR)、信号噪声比(CNR)、容积CT剂量指数(CTDIvol)及剂量长度乘积(DLP)后进行统计学分析。采用双盲法由两位高年资的CT诊断医师采用5分法对图像质量进行主观评分。结果：A、B、C三组患者年龄和BMI的差异无统计学意义(P>0.05)；三组患者各层面CT值、噪声、SNR、CNR的差异均无统计学意义(P均>0.05)；三组间图像主观评分的差异无统计学意义(P>0.05)。三组间CTDIvol、DLP差异有统计学意义。结论：在非迭代重建条件下，BMI<24 kg/m2的患者使用头颈部双低CTA检查时，图像质量能够满足临床诊断需求且辐射剂量降低的管电流范围是200～250 mA。

脑动脉； 颈动脉； 血管成像； 体层摄影术，X线计算机； 对比剂; 辐射剂量

头颈部CTA作为颅脑及颈部动脉疾患的有效检查手段，应用越来越广泛，但随之带来的辐射危害及对比剂不良反应也日益引起社会的关注。以往对于非迭代重建时双低剂量的研究主要集中于降低管电压及高浓度对比剂用量上[1-3]，很少探讨低浓度对比剂的相关研究；或仅简单对比常规管电压与低管电压之间图像质量的差异，未进一步探讨如何在保证图像质量前提下，选择最优化的扫描参数，以减少患者的辐射剂量。本研究以身体体质指数(body mass index，BMI)<24 kg/m2患者为研究对象，旨在探讨非迭代重建条件下，行双低剂量(管电压100 kVp，对比剂浓度270 mg I/mL)头颈部CTA检查时，既能满足临床诊断的需求又可降低辐射剂量的管电流范围。

材料与方法

1.一般资料

选择2015年1-6月临床可疑头颈部动脉疾患、需行头颈部CTA检查的61例患者，男37例，女24例，年龄44～80岁；BMI 15.6～23.9 kg/m2。所有患者均采用双低剂量(100 kVp、碘克沙醇270 mgI/mL)扫描模式。根据管电流大小将患者分为3组：A组，管电流200 mAs，43例；B组，管电流250 mAs，10例；C组，管电流310 mAs，8例。三组对比剂用量均为50 mL，生理盐水40 mL。检查前已排除心、肝、肾功能不全者、碘过敏者、不能配合完成检查者及妊娠妇女，本研究获本院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

图1 男，58岁，BMI=21.7 kg/m2，行头颈部双低CTA检查，管电流200 mAs。a) 测量主动脉弓层面ROI、ROC的CT值及SD值； b) 测量双侧颈总动脉分叉部ROI、ROC的CT值及SD值； c) 测量右侧大脑中动脉起始部ROI、ROC的CT值及SD值。

2.仪器与检查方法

预置18G套管针，检查前嘱患者不要进行吞咽动作。采用Philips 256层iCT，使用Medrad Stellant双筒高压注射器经右侧肘正中静脉以4.5～5.0 mL/s流率注射对比剂，然后以相同流率注射生理盐水。采用对比剂跟踪技术，在主动脉弓降部勾画兴趣区(region of interest，ROI)，触发阈值为100 HU，触发后延迟扫描时间为4.5 s，扫描范围自主动脉弓至头皮下。其他扫描参数：X线球管准直器宽度128i×0.625 mm，旋转时间为0.5 s，螺距0.993，视野250 mm×250 mm，矩阵512×512，重建层厚0.9 mm，层间距0.45 mm。扫描结束后记录设备上显示的容积CT剂量指数(CT dose index volume，CTDIvol)。所有原始数据均采用常规滤波反投影(filtered back projection,FBP)重建。

3.图像处理与分析

定量分析：测量感兴趣区(ROI)即主动脉根部、双侧颈总动脉分叉部、双侧大脑中动脉起始部以及对比区域(region of contrast，ROC)即同层面胸大肌、同侧胸锁乳突肌、同侧脑实质的CT值及噪声(SD值)(图1)。为使测量数据准确，连续测量上下3个层面，取平均值。测量主动脉弓时设置大小为80 mm2的圆形ROI及30 mm2的圆形ROC；测量颈总动脉分叉部及大脑中动脉起始部时设置尽量贴近血管壁的圆形ROI及20 mm2的圆形ROC；测量ROI时尽量避开存在动脉粥样斑块的层面；测量ROC时尽量选择密度均匀的区域。利用公式(1)、(2)分别计算信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)和对比噪声比(contrast-to-noise ratio，CNR)。

(1)

(2)

定性分析：将原始数据传至Philips IntelliSpace Portal工作站，采用容积再现(VR)、曲面重组(CPR)及最大密度投影(MIP)技术进行图像重组(图2)，由两位高年资医师采用5分法对图像整体评分。评分标准：1分，对比增强不满意，动脉显示不清，或存在严重伪影而影响图像的解释，无法评价；2分，对比增强较低，动脉显示模糊，或存在较大伪影而影响图像的解释，无法评价；3分，可接受或良好的对比增强，动脉显示略模糊，或存在伪影，但不影响图像的解释，可评价；4分，良好或卓越的对比增强，动脉显示清晰，有或无伪影，对图像的解释无影响，可评价；5分，卓越的对比增强，动脉显示非常清晰，无伪影，可评价。图像整体评分≥3分为符合临床诊断要求，而≤2分为不符合临床诊断要求。

4.辐射剂量

扫描结束后记录辐射剂量，包括容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length product，DLP)和扫描长度(Length)，其中DLP(mGy·cm)=CTDIvol(mGy)×Length(cm)。

5.统计学分析

图2 男，56岁，BMI=21.9 kg/m2，行头颈部双低CTA扫描，管电流200 mAs，图像主观评分5分。a、b) VR图示头颈部各血管壁光滑、清晰； c) CPR图示右侧颈总动脉动脉及颈内动脉显示清晰、锐利，对比度强，无伪影； d) MIP图示双侧大脑中动脉显示清晰，能够很好的显示四级以上分支。

结 果

A、B、C 3组患者的主要临床资料及统计学分析结果见表1，三组患者的年龄及BMI差异均无统计学意义(P均>0.05)。

表1 3组患者的临床资料及比较

A、B、C组各测量层面的CT值、噪声、SNR及CNR测量值及比较见表2。三组患者各测量层面CT值、噪声、SNR、CNR的差异均无统计学意义(P均>0.05)。虽然三组患者各测量层面噪声的差异均无统计学意义(P均>0.05)，但是随着管电流从200 mAs提高到310 mAs，各测量层面噪声的平均值依次降低。

A、B、C 3组患者的图像质量主观评分见表3，三组间图像质量主观评分的差异无统计学意义(P=0.791>0.05)，三组图像均为可评价图像。

A、B、C 3组患者的辐射剂量相关指标的测量值及比较见表4，三组患者间CTDIvol、DLP的差异具有统计学意义(P<0.01)，A、B组CTDIvol、DLP较C组分别约降低1/5和1/3。

表3 3组患者的图像质量主观评分

表4 3组患者辐射剂量相关指标比较

讨 论

头颈部的器官如眼晶状体、甲状腺等对X线非常敏感，尤其是眼晶状体，过量照射可导致白内障等[4]。对比剂肾病(contrast induced nephropathy,CIN)是CT对比增强检查的重要不良反应之一。有研究[5,6]显示，CIN大约占所有院内肾功能衰竭的12%，且可能与碘的用量有关。因此，降低头颈部CTA的辐射剂量及碘摄入量非常重要。

影响CT辐射剂量的因素有多种，主要包括管电压、管电流、扫描层数、螺距等[7]。降低辐射剂量最主要的方法是降低管电压。降低管电压能够明显提升强化血管内的CT值，有研究[2,8]表明管电压从120 kVp降至100 kVp时，强化血管内的CT值大约升高17%～27%，而辐射剂量却降低约45%[3]。使用低浓度对比剂在降低碘摄入量的同时，也会减低血管腔内的CT值。因此，使用低管电压及低浓度对比剂扫描时，仍可达到与常规方法相似的血管对比[9]。然而降低辐射剂量的同时会导致图像噪声增大，可能会影响图像质量，那么在没有迭代降噪软件的情况下行头颈部双低剂量(100 kVp、270 mg I/mL)CTA检查，适当的调整管电流的大小是必要的[10]。

表2 A、B、C三组患者各测量层面CT值、噪声、SNR及CNR比较

本研究中3组患者各测量层面CT值的差异无统计学意义(P>0.05)，由此可见，调整管电流对CT值无明显影响。管电流主要决定发出的X线光子的数量，不会影响X线的穿透力，因此，降低管电流不会影响物质的X线衰减系数。

3组患者各测量层面噪声的差异无统计学意义(P>0.05)，但随着管电流的降低，其噪声依次增加，与以往的研究一致[11]。由此可见，调整管电流能够在一定范围内调整图像质量。

3组患者各测量层面SNR、CNR及图像主观评分的差异均无统计学意义(P均>0.05)。由此可见，在BMI<24 kg/m2的患者中，200 mAs能够满足头颈部双低剂量扫描的诊断需求。本研究中，A组图像评分为4分的10例患者中，8例BMI>23 kg/m2，提示，对于BMI越大的患者(<24 kg/m2)可适当增加管电流的大小，以使图像更好地满足诊断需求。

3组患者的CTDIvol、DLP的差异具有统计学意义(P<0.01)，A、B组CTDIvol、DLP较C组分别约降低1/5和1/3，说明随着管电流的增强，辐射剂量相应增加。从既能降低辐射剂量又能满足临床诊断需求的角度，我们建议在非迭代重建条件下，BMI<24 kg/m2的患者行100 kVp、碘克沙醇(270 mg I/mL)头颈部CTA检查合理的管电流范围是200～250 mAs。本研究A组患者中体重过轻(BMI<18.5 kg/m2)者(5/43)的图像质量评分均为5分，因此，建议BMI<18.5 kg/m2者可采用更低的管电流。

迭代重建(iterative reconstruction,IR)现已被证实是一种较滤波反投影(filtered back projection,FBP)更能有效降低图像噪声的方法[12,13]，近两年已经成为新装机高端CT设备的标配。但是与FBP相比，IR对计算机硬件要求较高，对已有CT设备进行更新换代需要高额的费用，导致很多基层医院没有对CT设备进行升级。因此，本研究对于基层医院进行头颈部双低剂量CTA扫描有一定的意义。

本研究的不足之处是针对BMI<24 kg/m2的人群进行研究，因此，适用范围受到一定的限制；另外，本研究B、C两组样本量偏小，患者间的个体差异可能造成数据存在一定偏差，而影响分析结果，仍需扩大样本量来证实本研究的结论。

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Objective:Under the circumstance of non iterative reconstruction algorithm techniques,to evaluate the range of tube current which can not only satisfy the diagnostic image quality but also achieve the lowest possible radiation dose in low tube voltage (100kVp) and low concentration contrast media (270mg I/mL) head and neck CT angiography (CTA) of patient′s BMI<24kg/m2.Methods:61 patients were divided into three groups:In group A,tube current 200mA was used,n=43;group B,250mA,n=10;group C,310mA,n=8.The CT value,artery noise,signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) of the three groups were measured in the aortic arch,carotid artery bifurcation and middle cerebral artery.Moreover,the subjective image quality of all the three groups were also respectively evaluated and compared.Results:There were no significant statistic differences in age and BMI among the three groups (P>0.05).There were no significant statistic differences in CT value,artery noise,SNR and CNR among the three groups (P>0.05).There was no significant statistic differences in subjective image quality score among the three groups (P>0.05).Conclusion:On the condition of non iterative reconstruction,the range of tube current between 200mA to 250mA can not only satisfy the diagnostic image quality but also achieve the lowest possible radiation dose in 100kVp and 270mg I/mL head and neck CTA of patients' BMI<24kg/m2.

Cerebral artery； Carotid artery； Angiography; Tomography,X-ray computed; Contrast medium; Radiation dose

261041 山东，潍坊市中医院影像中心(李明志、武希庆、冯坤、牛庆亮)；261041 山东，潍坊市人民医院超声科(于艳妮)

李明志(1986-)，男，山东潍坊人，住院医师，主要从事CT影像诊断工作。

牛庆亮，E-mail:qingliangniu@126.com

R814.42; R543.4

A

1000-0313(2015)10-0989-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.10.004

2015-08-05

2015-08-31)

An exploration about the choice of tube current range in low tube voltage and low concentration contrast media head and neck CT angiography on the condition of non iterative reconstruction algorithm LI Ming-zhi,YU Yan-ni,WU Xi-qing,et al.Imaging Center of Weifang Traditional Chinese Hospital,Shandong 261041，P.R.China