双源CT低剂量扫描联合迭代重建在主动脉夹层中的应用

双源CT低剂量扫描联合迭代重建在主动脉夹层中的应用

姜丽丽 张 丽

目的探讨双源CT低kv联合迭代重建技术（IR）对降低主动脉夹层患者的辐射剂量及图像质量的影响。方法对临床拟诊主动脉夹层的60例次患者行双源CTA检查，按照先后顺序将患者分为A组：常规剂量组120 kv，n=20、B组：低剂量100 kv，n=20、C组：低剂量80 kv，n=20。120 kv采用传统滤波反投影（FBP）重建作为对照组，低剂量扫描组分别采用FBP及IR对图像进行重建。并由两名有经验的医师对3组图像质量进行评价。比较不同kv和重建算法的有效剂量（ED）、背景噪声（BN）、对比信噪比（CNR）、信噪比（SNR）以及图像质量。结果低剂量100 kv组（10．56±0．42）mSv和80 kv（5．05±0．17）mSv组有效剂量较对照组（16．12±0．55）mSv分别降低34．5%、68．6%。100 kv、80 kv采用IR组较同一剂量FBP组BN分别降低36．2%、28．3%，CNR及SNR分别提高57．7%、58．0%；36．1%、41．7%，组间比较均有统计学意义。随着管电压降低，主动脉CT值增高，100 kvIR组及80 kvIR组较对照组CNR及SNR升高，P＜0．05。结论与120 kv FBP相比，100 kv和80 kv采用IR技术能使有效辐射剂量分别降低34．5%、68．6%，同时不影响图像质量。

主动脉造影，辐射剂量，管电压，X线计算机

随着影像技术发展，胸腹主动脉CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）已成为检查主动脉夹层的主要方法，但因其扫描层面薄、扫描范围长，致使患者接受的辐射剂量非常大，尤其对需要定期多次随访的患者往往会造成较高的射线剂量。因此，在满足诊断需求的前提下，如何降低患者的辐射剂量已经成为关注的重点。迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）技术替代传统滤过反投影法（filtered back projection，FBP）不仅能降低辐射剂量，还能保持甚至提高图像质量［1-2］。笔者在本研究中通过对比80 kv、100 kv、120 kv管电压联合迭代重建技术对图像质量及辐射剂量的影响，探讨低管电压主动脉CTA的临床可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2014年3月～2015年4月行双源CTA检查的主动脉夹层患者（严重的心、肾功能不全患者排除在外）51例扫描60例次（同一患者多次扫描的均按扫描次数以例记入），男39例，女12例，年龄28～72岁，平均（45.62±2.92）岁。其中Ⅰ型夹层21例，Ⅱ型夹层2例， Ⅲ型夹层37例。所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法

所有患者均采用Siemens双源CT（Somatom Definition Flash）按照患者先后顺序分别用由高到低的扫描条件进行扫描（从胸廓入口至髂总动脉分叉水平）。对比剂采用碘普罗胺370，以5.0 ml/s肘前静脉注入80 ml，随即注入50 ml生理盐水。应用对比剂跟踪技术，ROI选择主动脉弓水平，阈值为100 Hu，延时5秒触发。根据不同扫描条件选入组A（管电压120 kv）、组B（管电压100 kv）、组C（管电压80 kv），选择组A即常规扫描组作为对照组，其它参数保持一致：参考管电流为250 mAs和CARE Dose 4D技术，准直32×0.6 mm，层厚0.75 mm，螺距1.2，转速0.5 s，视野150～350 mm。

1.3 图像后处理

组A采用FBP进行重建，组B和组C分别采用FBP及IR进行重建，IR选择30%水平。所有图像在工作站进行多平面重组（MPR）、最大密度投影（MIP）及容积再现技术（VR）等后处理。

1.4 图像质量分析

1.4.1 主观评价 将图像传至PACS，关闭扫描参数及相关信息，选择同一层面、相同窗宽窗位比较图像质量。由两名资深放射科医师独立对图像进行评分。对评价不一致的，经协商取得一致意见。图像质量以3分制进行评分：1分为血管管壁模糊，内膜片、破口及主动脉分支血管起自真腔或假腔等诊断细节辨别不清，基本无法进行各种三维重建；2分为血管显示较好，各诊断细节很好显示，三维重建图像效果较好；3分为血管边缘清晰，对比度好，各诊断细节明确显示，三维重建效果好。图像质量≥2分为满足临床诊断。

1.4.2 客观评价 同时测量同层面主动脉管腔内、椎旁肌肉及胸壁或腹壁前正中的空气的CT值及标准差（standard deviation，SD）值，选取3个层面即主动脉弓水平、降主动脉膈肌水平、腹主动脉髂动脉分叉水平，取其均值。测量感兴趣区（region of interest，ROI）面积为10～20 mm2。测量主动脉时，ROI放置在主动脉管腔中心，避免管壁斑块、支架等干扰，若为主动脉夹层部位，ROI放置于真腔内。取空气平均密度的标准差为背景噪声（background noise，BN）。计算对比信噪比（CNR）及信噪比（SNR）：CNR＝（SI主动脉-SI肌肉）/BN；SNR＝SI主动脉/BN。其中SI主动脉为主动脉CT值，SI肌肉为椎旁肌肉CT值，BN为背景噪声。

1.4.3 辐射剂量计算 记录3组患者的射线剂量相关参数，CT剂量指数CTDIvol、剂量长度乘积DLP，计算有效剂量ED＝DLP×K，其中K为转换系数，K值为0.015［3］。

1.5 数据分析

采用SPSS 16.0统计软件进行分析，对所测量的各组数据进行one-way ANOVA分析、Duncan法多重比较，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量

2.1.1 客观评价结果 不同管电压及重建方法CNR、SNR及BN对比见表1。BN、CNR、SNR分别在三组患者各重建方式任意两组间比较差异均有统计学意义，F值分别为218.83、49.28、82.50，P＜0.05。同一种重建方法，BN值随管电压的降低而增大，CNR及SNR降低，与对照组相比，100 kvFBP组及80 kvFBP组CNR分别降低11.4%、16.3%，SNR分别降低11.9%、19.1%。采用IR重建，图像噪声较同一低剂量FBP组降低，CNR及SNR提高。100 kv采用IR组较FBP组BN降低36.2%，CNR及SNR分别提高57.7%、58.0%。80 kv采用IR组较FBP组BN降低28.3%，CNR及SNR分别提高36.1%、41.7%。100 kv及80 kv采用IR重建较120 kvFBP组图像CNR及SNR均提高，分别约39.2%、14.6%。

2.1.2 主观评价结果 同一剂量IR组图像均优于FBP组（见图1-5）。100 kv FBP组、80 kv FBP组和80 kvIR组图像质量评分均有所降低，但评分均在两分以上，满足临床诊断的比率为100%（见表2）。100 kv组图像与120 kv组图像质量相似。

2.2 辐射剂量的比较

A、B、C三组的CTDIvol、DLP及ED值见表3。各组间有效剂量ED比较差异均有统计学意义（P＝0.00）。经计算，B组较对照组A组有效剂量降低了34.5%，C组较对照组A组有效剂量降低了68.6%。

3 讨论

随着CT技术的迅速发展、扫描速度和诊断能力有所提高，然而，辐射剂量带来的风险也随之上升。对于主动脉夹层患者的CTA检查，其扫描范围长，重复扫描比率高，因此，合理的射线剂量显得尤为重要。如何在保证图像质量能满足诊断要求的情况下，尽可能降低辐射剂量，已成为当前医学影像学界探讨的热点问题。随着研究的深入，近来研究已逐渐从前期单纯改变管电流或管电压进展到联合改进图像重建技术，以期在降低射线剂量方面有所突破。国内外有研究者采用低剂量扫描配合IR算法对胸、腹部CT检查显示，可在降低辐射剂量前提下获得满足诊断要求的图像质量［4-5］。

迭代重建算法是CT 图像重建的一种基本方法，可以更好地处理电子噪声和其他物理因素所导致的图像伪影，能在保证图像质量的同时有效降低辐射剂量、改善图像质量［1-2］。研究表明［6-7］应用迭代重建所得图像噪声明显低于常规FBP重建，提高了图像密度分辨率。本组病例显示，随管电压的降低，FBP重建图像的噪声随之增大，但低剂量组应用IR重建后，噪声明显降低，100 kvIR组噪声甚至低于对照组，图像质量明显提高。

射线剂量与管电压呈指数关系［8］，因而降低管电压能明显降低患者的辐射剂量。Strauss等［9］研究发现，在儿童，管电压从140 kV降低到120 kV，腹部CT剂量减少40%，而管电压从120 kV降低到80 kV，腹部CT剂量减少65%。王一民等［10］使用双源CT行100 kv管电压冠状动脉CTA检查，与120 kv扫描比较发现降低了约47.7%的辐射剂量。本研究中80 kv组、100 kv组与对照组相比，辐射剂量分别降低了68.6%、34.5%。降低管电压同时，可以增加含碘对比剂血管的CT值。夏巍［11］等报道下肢静脉的CT值80 kv组、100 kv组与120 kv组比较分别提高了42%、11%。本研究中，主动脉的CT 值随着管电压的下降而升高，FBP重建组中，80 kv组、100 kv组与常规组比较分别提高47%、20%，而SNR 与CNR 分别下降了12%、19%和11%、16%。表明降低管电压虽然增加了噪声，对肝脏等软组织的观察可能会有影响，但同时也增加了碘对比剂CT值，所以SNR与CNR下降不明显，对于需要观察的主动脉及主要分支的图像整体质量及诊断信心均未受明显影响，均满足临床诊断需要，而应用IR重建后，受噪声减小和碘对比剂CT 值增大双重因素的影响，低剂量IR组SNR及CNR明显提高。

表1 不同kv及重建方法的图像质量数据结果分析

表2 不同kv及重建方法的主观图像质量评分

表3 三组患者不同kv的辐射剂量比较

图1 、2 80 kv传统滤波反投影（FBP）重建图像和迭代重建（IR）的图像。FBP图像出现颗粒状噪声，采用IR重建噪声改善，图像均满足临床诊断需要；图3、4 100 kv采用FBP和IR重建图像。100 kv FBP图像较80 kv FBP图像噪声减轻，采用IR重建噪声进一步改善，信噪比明显提高；图5 120 kv FBP图像。与100 kv组图像相似

综上所述，低管电压各组与常规组相比辐射剂量下降明显而SNR、CNR下降有限，应用IR重建后图像质量明显改善。因而，低管电压联合迭代重建技术可以在图像满足诊断要求的情况下明显减少主动脉夹层患者的射线剂量。

本研究的不足：未参考体质量指数（BMI）的不同而针对性选择不同低管电压，因此，结果中不能除外BMI对图像质量的影响。其次，仅对IR的一个水平进行图像评估，其他IR水平有待于进一步研究。

［1］赵君，孙小丽，王仁贵，等．不同级别迭代重建技术在肝脏CT扫描中的应用［J］．中国医学影像技术，2013，29（5）：809-812．

［2］Noel PB，Fingerle AA，Renger B，et al．Initial performance characterization of a clinical noise-suppressing reconstruction algorithm for M- DCT［J］．AJR Am J Roentgenol，2011，197（6）：1404-1409

［3］American Association of Physicists in Medicine． The Measurement，Reporting，and Management of R adiation Dose in CT：Report of AAPM Task Group 23 of the Diagnostic Imaging Council CT Committee．AAPM Report No．96．2008-1．

［4］张丽，于红，刘士远，等．迭代重建技术对肺部平扫CT图像质量的影响［J］．中华放射学杂志，2013，47（4）：316-320．

［5］Prakash P，Kalra MK，Kambadakone AK，et a1．Reducing abdominal CT radiation dose with adaptive statistical iterative reconstruction technique［J］．Invest Radiol，2010，45（4）：202-210．

［6］董健，高莉，王霄英，等．迭代重建对肺肿块低剂量CT灌注成像参数的影响［J］．放射学实践，2013，28（3）：280-283．

［7］张祺丰，彭芸，段晓岷，等．应用自适应统计迭代重建技术降低儿童腹部多层螺旋CT辐射剂量［J］．中华放射学杂志，2013，47（2）：112-115．

［8］Huda W，Sealzetti EM．Levin G．Technique factors and image quality as functions of patient weight at abdominal CT［J］．J Radiology，2000，217（2）：430-435．

［9］Strauss KJ，Goske MJ，Frush DP，et al．Image Gently Vendor Summit：working together for better estimates of pediatric radiation dose from CT［J］．AJR，2009（192）：1169-1175．

［10］王一民，曹建新，杨诚，等．低管电压对双源CT冠状动脉成像图像质量和辐射剂量的影响［J］．放射学实践，2010，25（9）：999-1002．

［11］夏巍，尹肖睿，吴晶涛，等．应用低管电压降低多层螺旋CT下肢静脉造影辐射剂量的研究［J］．临床放射学杂志，2013，32（2）：271-275．

Application of Dual-source CT Low-kv combined with Iteration Reconstruction in Aortic Dissection

JIANG Lili ZHANG Li Department of Radiology，Linyi people’s hospital，Linyi 276000，China

ObjectiveTo evaluate radiation dose and image quality of dual-source CT aorta dissection with iterative reconstruction technology and low kV．MethodsSixty patients clinically suspected of aortic dissection were performed dual-source CT aorta angiography （ CTA） ．They were randomly divided into three groups：group A（standard dose protocol 120 kv，n=20）;group B（low-dose protocol 100 kv，n=20）;group C（low-dose protocol 80 kv，n=20）．Images from control group were reconstructed by FBP，and low-dose groups were reconstructed by FBP and IR．I mage quality wes scored subjectively by two experienced radiologists．Background noise，signal-to-noise ratio（SNR） ，contrast-to-noise ratio（CNR）and the radiation dose were compared and analyzed statistically．ResultsThe mean effective radiation dose in low-dose groups 100 kv（10．56±0．42）mSv and 80 kv（5．05±0．17）mSv was reduced by 34．5% and 68．6% respectively compared with control group（16．12±0．55）mSv．BN in 100 kv IR、80 kvIR groups compared with alike dose FBP group was reduced respectively 36．2% and 28．3%． CNR and SNR was improved respectively 57．7%、58．0% and 36．1%、41．7%（P＜ 0．05）．The CT value of aorta was rised obviously with the decrease of KV．SNR and CNR of low-dose groups reconstructed with IR were improved obviously，compared with control group．ConclusionCompared with 120 kv FBP， 100 kv and 80 kv groups with IR technique could maintain or improve image quality of aorta dissection，while radiation dose reduced 34．5% and 68．6% respectively．

Aortography，Radiation dose，Tube voltage，X-ray computed

R814．42

B

1674-9316（2015）29-0178-03

10．3969/j．issn．1674-9316．2015．29．131

276000山东省临沂市人民医院放射科 基金项目：2014年度山东省临沂市科技发展计划项目（201413024）

姜丽丽，E-mail ：apple_0982@sina．com