低管电压结合自动毫安技术对降低头颈部数字减影CTA辐射剂量的可行性研究

华海琴， 康德强， 徐晓娟， 赵晶， 彭楠， 王玲璞， 李超， 刘冰， 刘明， 王志群



·影像技术学·

低管电压结合自动毫安技术对降低头颈部数字减影CTA辐射剂量的可行性研究

华海琴， 康德强， 徐晓娟， 赵晶， 彭楠， 王玲璞， 李超， 刘冰， 刘明， 王志群

目的：探讨低管电压结合自动毫安调制技术降低头颈部数字减影CT血管成像(DSCTA)辐射剂量的可行性。方法：将36例患者分为3组进行头颈部DSCTA检查。A组：平扫管电压80 kV，增强扫描管电压120 kV，管电流固定为400 mA；B组：平扫管电压80 kV、增强扫描管电压120 kV，使用管电流调制技术，实际管电流为150～400 mA；C组：平扫管电压80 kV、增强扫描管电压100 kV，使用管电流调制技术，范围为150～400 mA。记录3组的辐射剂量，包括容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)及有效吸收剂量。对图像质量进行客观及主观分析，客观分析包括测量颈总动脉分叉部及基底动脉中段的CT值、信噪比，主观分析包括对血管进行容积再现、最大密度投影、曲面重组并结合横轴面图像进行评分。结果：三组间CTDIvol、DLP及ED的差异均具有统计学意义(P>0.05)，且各指标值均为A组>B组>C组。对DSCTA图像质量的客观评价结果显示，三组间双侧颈总动脉及基底动脉的强化值、图像噪声及信噪比的差异均无统计学意义(P>0.05)。三组图像质量的主观评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。结论：采用低管电压蒙片结合自动毫安技术能明显降低头颈部DSCTA检查的辐射剂量，并能保证图像质量。

颈动脉； 体层摄影术，X 线计算机； 血管成像； 低剂量

随着临床上多层CT血管成像(CTA)的广泛应用，头颈动脉CTA 检查也逐渐增多[1]。但颅底骨质较厚，血管与颅骨骨质紧密，分离困难[2]。头颈部数字减影CT血管成像(digital subtraction CTA，DSCTA)能有效地将血管与骨骼分离，能更清晰地显示头颈部血管，但与常规CTA相比，这种扫描方式增加了一个扫描序列，患者所受辐射剂量也相应增大[3-5]，如何在保证DSCTA图像质量的前提下最大限度地降低辐射剂量，成为目前亟待解决的重要问题。本文探讨将超低管电压蒙片技术和低管电压自动毫安技术相结合，在降低头颈动脉DSCTA扫描辐射剂量的可行性。

表1　三组中一般情况的比较

材料与方法

1.研究对象

对我院神经内科拟诊头颈动脉血管病变或术前需要进行动脉评价的36例患者行头颈动脉DSCTA检查。其中，男18例，女18例。将患者随机分为A、B、C三组。A组：13例，男6例，女7例，平均年龄(62.38±7.43)岁；B组15例，男7例，女8例，平均年龄(62.93±14.78)岁；C组8例，男5例，女3例，平均年龄(69.25±10.54)岁。本研究获得医院伦理委员会批准，所有患者签署了知情同意书。

2.CTA检查

使用GE VCT 64排CT机。患者取仰卧位，双臂自然下垂，头先进，用压束带固定额部和下颌。先行头颈部正侧位定位像扫描，扫描范围自主动脉弓至头顶部。告知患者平静呼吸，避免吞咽及眨眼动作，去除扫描范围内金属或玉石饰物。采用20G静脉留置套管针经肘静脉注射，先采用小剂量对比剂碘佛醇(320 mg I/mL)20 mL团注，注射流率5 mL/s，进行同层动态扫描，监测层面设在颈4水平，注射对比剂4 s后启动扫描，获得颈动脉的时间-密度曲线，从而得到最佳扫描延迟时间。扫描参数：64i×0.625 mm，0.5 s/r，螺距0.984，视野25 cm×25 cm，矩阵512×512，扫描层厚及层间距均为5 mm。

扫描方案：使用同一种扫描序列行CT平扫及增强扫描。平扫时3组管电压均设为80 kV，A组采用固定毫安技术，管电流为400 mA；B、C组采用自动毫安技术，管电流调制范围为150～400 mA。增强扫描时A组管电压为120 kV，管电流设为400 mA；B组管电压120 kV，管电流调制范围为150～400 mA；C组管电压100 kV，管电流调制范围为150～400 mA。噪声指数为7 HU。使用高压注射器经肘前静脉注射碘佛醇(320 mg I/mL)55 mL，随后用20 mL生理盐水冲管，注射流率均为5 mL/s，在注射对比剂后最佳延迟时间触发扫描。重建数据传至GE ADW 4.6工作站进行图像后处理，包括容积再现(volume rendering，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection，MIP)和曲面重组(curve planar reformation，CPR)。

3.辐射剂量指标及测量

三种扫描技术的扫描长度(Length，L)、容积CT剂量指数(CT dose index volume，CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length product，DLP)均由设备根据扫描参数自动生成。有效辐射剂量(effective dose，ED)为DLP与W的乘积，其中W为不同器官的权重因子，颅脑为0.0032[6]。在齿状突中部层面记录管电流值。采用CTDIvol、DLP和ED评价辐射剂量。

4.图像质量分析和评价

图像质量客观评价：分别在平扫、增强和减影后图像上进行数据测量，选择左右颈动脉分叉和基底动脉中段层面测量动脉腔内CT值，用标准差(SD)来作为图像噪声(noise，N)，并计算动脉的信噪比(signal noise ratio，SNR)：

(1)

图像质量主观评价标准：由2位副高职称以上的放射科医师采用单盲法分别对36例患者的横轴面及重组图像(VR、MIP、CPR)质量进行综合评价，按噪声、解剖细节显示及能否满足诊断要求来评分，意见不一致时经协商达成一致意见。图像质量分为优、良、差3级，评分标准：3分为优，图像上无明显斑点和栅栏形伪影，6级以上血管树等微细结构显示清楚；2分为良，图像上有轻微斑点但无栅栏形伪影，6级以上血管树等微细结构显示较清楚，不影响诊断；1分为差，图像上斑点明显，有伪影，6级以上血管树等微细结构显示差，对诊断有影响。

5.统计学处理

使用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析。首先对三组中扫描长度、患者年龄、辐射剂量指标及图像质量客观评价指标进行单因素方差分析，如方差齐性，使用最小显著差异法(least-significant difference，LSD)进行两两比较；如方差不齐，采用非参数检验(Tamhane′s T2)进行分析，图像质量主观评分的比较使用Kruskal-Wallis H检验。P<0.05为差异有统计学意义。

结　果

三组间患者平均年龄及扫描长度的差异无统计学意义，管电流的差异有统计学意义，详见表1。与A组比较，B组管电流下降59.41%，C组仅下降23.81%。

三组中CT平扫及增强扫描的辐射剂量指标的测量结果及比较见表2。CT平扫：三组间DLP及ED的差异无统计学意义，三组间CTDIvol的差异有统计学意义，进一步两两比较，A与B及A与C组间CTDIvol的差异有统计学意义，B与C组间的差异无统计学意义。增强扫描：三组间CTDIvol、DLP及ED的差异均具有统计学意义(P<0.05)，且A组>B组>C组。

表2　三组间辐射剂量指标的比较

表3　3组患者所选动脉增强期CT值、噪声及信噪比定量分析

表4　减影后动脉CT值、噪声及信噪比定量分析

三组间图像质量的客观评价指标的测量结果及比较见表3、4。三组间颈动脉和基底动脉强化CT值的差异均无统计学意义(P<0.05)。C组的图像噪声高于A、B组，信噪比低于A、B组，且差异具有统计学意义(P<0.05)。DSCTA减影后，三组间双侧颈动脉和基底动脉的强化值、图像噪声及信噪比的差异均无统计学意义(P>0.05)。

三组中DSCTA重组图像上颈动脉、椎动脉及颅内动脉主干及分支均显示清晰，无明显伪影(图1～3)，三组图像质量的综合评分的差异无统计学意义(Z=0.289，P=0.865)。

表5　三组图像质量评分结果　(例)

讨　论

CT数字减影血管成像技术是一种简便易行的CTA技术，适合于血管性病变的显示，可作为血管性病变的首选检查方法，替代有创性的DSA检查[7]。然而，头颈动脉扫描范围内有甲状腺和晶状体等重要器官，这些器官对辐射敏感，常规剂量的头颈CTA扫描可能使患者接收大量射线，从而增加诱发甲状腺癌和晶状体病变的风险，在可达到预期诊断前提下，尽可能地合理使用低剂量扫描方案，成为目前CT临床和研究领域颇为关注的热点问题。

降低辐射剂量的方法很多，包括降低管电压、管电流、减少基础平扫片剂量等。减低管电压是最为有效的办法。由于X线的辐射剂量与管电压的平方呈反比，减低管电压能极大的降低受检者的辐射剂量。虽然降低管电压可能导致X线的穿透力不够，图像噪声增加[8]。但另一方面，增强期低电压降低X线束能量加大了碘对比剂的强化程度，增加了血管和其周围组织的强化对比程度[9]。因此，CTA扫描时适当地降低管电压设置不仅可以降低辐射剂量，而且可以增加强化后血管的CT值，从而补偿低电压带来的噪声增高，图像质量并不会明显降低[10]。

降低管电流也是常用的方法，但是减低管电流会增加噪声水平。低剂量DSCTA多采用较低的固定管电流，但头颈部结构复杂，各部位软组织厚度不同，肩胸部等组织较厚，从而会增大主动脉弓分支、颈总动脉及椎动脉起始部的图像噪声，本研究采用自动管电流调制技术，由CT扫描仪自动根据患者头颈部软组织厚度，精准地调节相应的毫安量[11]，在肩胸等软组织较厚的部位管电流保持在较高水平，保证了图像质量，在颈部等组织相对菲薄的部位，管电流自动调制为较低值，从而在保证图像质量的同时实现低剂量扫描。在本研究中的三组患者中，B、C两组与A组的固定毫安技术相比，齿状突水平电流水平分别下降了23.81%和59.41%，而图像质量并无显著差异。

除上述的低管电压结合自动毫安技术降低辐射剂量的方法外， 针对DSCTA扫描，如果能降低平扫期蒙片的辐射剂量，则能进一步有效降低辐射总剂量。与常规CTA相比，DSCTA双期扫描增加了一个扫描序列，辐射剂量有可能增加达一倍左右[12]。既往DSCTA血管成像扫描要求增强和平扫序列的扫描参数必须一致，实际上两组的扫描条件如管电压、管电流是可以不一致的，为保证图像质量，强化期的扫描条件通常不能显著降低，而蒙片的图像质量可适当降低，以进一步降低总辐射剂量。国内蔡武等[13]采用相同的平扫和增强扫描条件，管电压为120 kV，采用固定毫安技术的观察组中管电流为300 mA、自动毫安组中管电流调制范围为150～300 mA，两组的总CTDIvol高达58和47 mGy，平扫的CTDIvol高达29和28 mGy。本研究中平扫使用超低管电压，CTDIvol仅为10 mGy，而且三组均成功实现数字减影成像，说明超低管电压蒙片技术能有效降低平扫的辐射剂量，从而保证了头颈动脉减影成像的总辐射剂量降低。

本研究中采用3种措施控制扫描的辐射量，即超低管电压蒙片结合低管电压自动毫安技术，既实现了低剂量扫描，同时保证了图像质量。三组中，C组采用较低管电压结合自动毫安技术，由于X线的辐射量与管电压的平方成反比，与电流成正比，所以C组的总辐射量最低。与此同时，CTA减影后，C组中双侧颈动脉、基底动脉的强化值、噪声及信噪比与其它2组间的差异并无统计学意义，颈动脉、椎动脉及其分支的显示情况及图像质量评分与其它2组间亦无统计学差异，即三组图像质量均能满足临床诊断要求。

综述所述，通过平扫时使用超低管电压技术、增强扫描采用低管电压结合管电流自动调节技术，既能有效降低头颈部数字减影血管成像的辐射剂量，又能保证图像质量。

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Low tube voltage combined with automatic tube current modulation technique for digital subtraction CT angiography of head and neck:a feasibility study

HUA Hai-qin,KANG De-qiang,XU Xiao-juan,et al.Department of Radiology,Dongfang Hospital of Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100078,China

Objective：To explore the feasibility of low tube voltage combined with automatic tube current modulation (ATCM) technique in the examination of head and neck digital subtraction CT angiography (DSCTA).Methods：A total of 36 patients were randomly and equally divided into three groups to undergo DSCTA of head and neck using three scan protocols:in group A,80kV for plain scan and 120kV for contrast enhanced (CE) scan,tube current was 400mA;in group B,80kV for plain scan and 120kV for CE scan,ATCM technique was used with actual tube current of 150～400mA;in group C:80kV for plain scan and 100kV for CE scan,ATCM technique was used with actual tube current of 150～400mA.The radiation dose in the three groups was calculated and compared.Both objective and subjective analysis of image quality were made.The objective evaluation included CT value of common carotid artery and basilar artery,the background noise and signal-to-noise ratio (SNR).The subjective analysis included assessing the image quality by volume rendering (VR),maximum intensity projection (MIP),curve planar reconstruction (CPR) and axial images.Results:There were significant differences of radiation dosage including CTDIvol,DLP and ED among the three groups, which presented as group A>group B>group C.No significant differences in enhanced CT value of the cervical and basil arteries,noise and signal noise ratio were found among the three groups (P>0.05).There were no significant differences of visualization scores among the three groups.Conclusion：By combination of super lower KV mask and low KV,ATCM technique in the examination of head and neck DSCTA can significantly reduced the radiation dosage and guarantee the imaging quality for diagnostic purpose．

Carotid artery； Tomography，X-ray computed； Angiography； Low dose

100078北京，北京中医药大学东方医院放射科 (华海琴、赵晶、彭楠、王玲璞、李超、刘冰、刘明、王志群)；102206北京，北京大学北大国际医院放射科(康德强)；100087北京，北京师范大学医院(徐晓娟)

华海琴(1976-)，男，江苏东台人，主治医师，主要从事CT及周围血管影像工作。

王志群，E-mail：wangzhiqun@126.com

R814.42； R543.4

A

1000-0313(2016)08-0781-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.08.025

2016-01-02

2016-03-25)