低管电压CTA在诊断急性下肢创伤合并血管损伤中的应用价值

陈永华，傅钢泽，陈聪，李娜，吴恩福

（温州医科大学附属第一医院 放射科，浙江 温州 325015）

下肢骨折及软组织损伤十分常见，容易伴发下肢血管隐性损伤，如果诊断、处理不及时可能加重病情甚至面临截肢的危险[1]。快速早期、准确诊断血管是否伴发损伤及其程度至关重要。计算机断层扫描血管造影（computed tomography angiography，CTA）对下肢动脉扫描的快捷、准确、无创等优势得到了临床上广泛的认可，已被用作常规诊断下肢血管损伤的手段[2-4]。因此急诊创伤患者临床怀疑下肢动脉损伤时，应尽快行下肢动脉CTA检查。而CT扫描的辐射剂量及致癌风险问题日益受到关注，如何在满足图像质量的前提下，尽可能地减少患者辐射剂量已成为研究热点。降低辐射剂量的主要方法是增大螺距、降低管电压和降低管电流[5-6]。以往的文献关于低管电压CTA（low tube voltage CTA，L-CTA）在下肢动脉的研究主要集中于动脉硬化性疾病的非急诊检查，并以DSA为参考标准，缺乏手术证实。因此，本研究选择急诊创伤合并下肢动脉损伤患者，并以急诊手术为金标准，评估L-CTA诊断急性下肢创伤合并血管损伤的可行性与应用价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选择温州医院大学附属第一医院2014年10月至2017年10月间，因下肢创伤疑似合并血管损伤的30例患者行L-CTA检查，设为L-CTA组，男21例，女9例，平均年龄（47.5±16.5）岁。车祸伤10例，刺伤割伤9例，重物砸伤7例，高处坠落伤4例。另收集同时期因下肢动脉硬化行下肢CTA检查的患者30例，设为常规组，男19例，女11例，平均年龄（51.6±16.3）岁。所有患者均无严重心肝肾功能不全及碘剂过敏史。本研究获得本院伦理委员会批准，所有患者家属签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 CTA检查：所有患者均采用GE Light Speed VCT 64排螺旋CT机进行自肾动脉以下腹主动脉至足底的扫描。患者采取仰卧位，头先进。对比剂使用非离子型造影剂威视派克（320 mgI/mL，GE Healthcare Ireland），采用高压注射，注射剂量80～100 mL，注射速率3.5～4.0 mL/s。静脉注射对比剂10 s后即启动检测，检测点选择在腹主动脉下端髂动脉分叉上1 cm处，强化阈值达到250 Hu时手动触发并延迟7 s后行螺旋扫描。扫描方案：L-CTA组：管电压100 kV，管电流使用自动毫安调节技术，准直64×0.625 mm，视野（field of vision，FOV）25 cm，层厚5 mm，矩阵512×512，重建层厚1.25 mm，层间距1.25 mm，螺距0.984∶1。常规组CTA检查设定管电压为120 kV，余扫描参数同L-CTA组。

1.2.2 图像处理：CTA图像传输至ADW Workstation 4.5工作站常规行容积再现（volume rendering，VR）和多平面重建（multi-planner reconstruction，MPR）、曲面重建（curved planar reformation，CPR）、最大密度投影（maximal intensity projection，MIP）等后处理。由2名资深影像医师对CTA图像进行分析，综合意见得出结论。

1.2.3 图像质量客观评价：每位患者取6个层面血管断面上测量血管的CT值，包括髂动脉分叉上方1 cm、髂外动脉、股浅动脉、股深动脉、腘动脉、胫后动脉上段。L-CTA组取正常或相对轻伤一侧下肢血管测量，常规组亦取血管相对较好一侧。ROI面积尽可能大，避开血管壁钙化及伪影。根据测量并计算平均值得到血管内密度（vessel density，VD）。平均肌肉密度（muscle density，MD）测量髂总动脉分叉上方1 cm两侧腰大肌中心CT值的平均数。测量髂总动脉分叉上方1 cm水平腹主动脉的CT值，其标准差作为图像噪声。根据公式计算出信噪比（signal noise ratio，SNR）和对比噪声比（contrast noise ratio，CNR）。公式如下：SNR=VD/N；CNR=（VD-MD）/N。

1.2.4 图像质量主观评价：由2位主治医师对LCTA组及常规组所有患者的原始及后处理图像质量进行综合评价，下肢动脉自肾以下腹主动脉至足背动脉按其自然分支将其分成7级[7]，图像的质量分为优、良、较差、差4级。4分为优：无明显斑点和栅形伪影，6级以上血管树等细微结构显示清晰；3分为良：有轻度微斑点但无栅形伪影，6级以上血管树等细微结构较清晰，不影响诊断；2分为较差：斑点明显，有轻微伪影，6级以上血管树等细微结构显示稍差，对诊断有影响；1分为差：图像质量很差，无法观察血管。

1.2.5 CT辐射剂量计算：系统依据所设置的扫描参数，自动计算出辐射剂量估计值剂量长度乘积（doselength product，DLP，单位为mGy·cm）和容积CT剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）值。由于下肢CTA检查范围包括盆腔与双下肢，缺乏统一的转换系数K[8]，故本研究以DLP和CTDIvol作为辐射剂量进行统计。本研究统计的辐射剂量不包括定位像和检测峰值时的辐射剂量。

1.3 统计学处理方法 采用SPSS20.0软件进行统计学分析。计量资料用表示，2组辐射剂量用两独立样本t检验进行分析；2组间图像质量主观评分间差异用Mann Whitney U秩和检验进行比较。以手术探查为金标准，计算L-CTA诊断下肢动脉急性损伤的灵敏度和准确性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组图像质量的评价 2组患者下肢各主要动脉均显示良好，符合诊断要求，图像质量主观评分均在3分以上，2组间差异无统计学意义（P＞0.05）。L-CTA组与常规组比较，其VD和噪声明显增高，2组差异有统计学意义（P＜0.05）；而SNR、CNR差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 2组图像质量评分参数（每组30例

表1 2组图像质量评分参数（每组30例

与常规组比：aP＜0.05

组别 VD（Hu） 噪声（HU） SNR CNR 主观评分常规组 432±102 29.5±5.2 16.4±3.1 14.5±3.2 3.5±0.3 L-CTA组 560±113a 37.3±8.0a 17.2±2.7 15.3±2.6 3.6±0.4

2.2 2组辐射剂量比较 L-CTA组CTDIvol、DLP均低于常规组，差异有统计学意义（P＜0.05），辐射剂量下降约32%，而2组扫描长度差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 2组辐射剂量定量参数比较（每组30例，

表2 2组辐射剂量定量参数比较（每组30例，

与常规组比：aP＜0.05

组别 扫描长度（cm） DLP（mGy·cm） CTDIvol（mGy）常规组 102.3±6.9 1 023±77 10.3±0.9 L-CTA组 106.5±7.2 693±47a 7.6±0.5a

2.3 L-CTA组下肢动脉损伤CTA图像表现 动脉闭塞18例∶正常动脉管腔内对比剂密度由低密度血栓取代，动脉内对比剂的连续性中断，见图1；动脉狭窄5例：动脉管腔内部分充盈缺损或血管外受到压迫导致局部血管腔变窄，常表现为损伤动脉偏心性狭窄，见图2；假性动脉瘤4例：可见病变动脉旁囊状对比剂聚集并与动脉关系密切，部分可见病灶周围局部低密度的血肿液化，见图3；动静脉瘘3例：静脉提早显影，损伤动脉周围可见静脉显影，见图4。

2.4 L-CTA组下肢动脉损伤CTA诊断情况 下肢CTA与急诊手术结果对照，本组30例患者均证实存在下肢动脉损伤，L-CTA早期诊断的敏感性为100%，诊断符合率为90%（27/30）；本组4例假性动脉瘤和3例动静脉瘘均行动脉探查及破口修补术，与手术所见完全符合。本组动脉狭窄5例，术中见2例为下肢动脉局部挫伤伴血栓形成，另3例为下肢软组织损伤肿胀伴骨筋膜综合征，术中及时切开减压并引流。动脉闭塞18例，手术证实均有血栓形成，其中13例损伤动脉壁伴有不同程度的挫伤；5例动脉壁部分或完全断裂，CTA正确诊断断裂2例，其中1例胫腓骨上段粉碎性骨折伴腘动脉离断、出血，行小腿截肢术，余患者损伤动脉行取栓及修补吻合术。

图1 高处坠落伤患者股动脉闭塞CTA图

图2 车祸伤患者股动脉狭窄CTA图

图3 双侧大腿根部重物砸伤患者股动脉假性动脉瘤CTA图

图4 左侧大腿刀刺伤患者股动静脉瘘CTA图

3 讨论

创伤患者常常因临床需要进行多次放射影像学检查，特别是下肢动脉CTA检查扫描范围大，并包括敏感的性腺组织，所以短期内累积接受的辐射剂量较大，因此更应该优化扫描参数、降低辐射量。根据连续X射线强度公式I=KiZU2（I：X线强度；i：管电流；K：比例系数；Z：阳极靶材料的原子序数；U：管电压），降低辐射的主要方法为降低管电压、管电流，提高CT机探测器性能。GOSHIMA等[5]发现在腹部增强CT检查中，最新320 CT机容积扫描比64排螺旋CT辐射剂量下降43%，并且图像质量符合诊断要求。因此更先进的CT机对降低辐射剂量较为明显，然而现实情况是急诊CT机的配置一般不比门诊，比如我院配备的是GE64排CT。郭滢等[6]在研究下肢动脉64排CTA中，采用噪声指数为10 HU自动毫安技术，在保证图像质量的情况下可以降低辐射剂量约54.4%；黄玉书[9]亦证实了自动毫安技术降低辐射剂量的有效性，所以本研究均采用自动毫安技术，最大限度的优化管电流。X线强度与X射线管的管电压平方正相关，因此相对同等比例降低管电压、管电流的方法，降低管电压更为有效。

低管电压在降低X线辐射能量的同时，图像噪声也会随之增大，但其能增强光电效应并降低康普顿散射，提高了强化血管的CT值，加大血管与其周围组织的对比度[10]。本研究L-CTA组管电压降为100 kV，下肢动脉平均CT值VD增大、噪声也相应增大，但SNR、CNR及主观评分与常规组无明显差异，辐射剂量下降约32%；增高的血管强度对低管电压所引起的图像噪声增高起到一个补偿作用而不影响图像质量。但降低管电压可使X射线能量减少、穿透力减低，从而导致软组织对入射X线的吸收量加大、重组图像的噪声增加，因此也不能一味靠降低管电压的方法来降低辐射剂量[11-12]。

随着多层螺旋CT的发展，其以无创、快捷及价格便宜等优势逐渐取代了DSA，特别是急诊创伤患者，急诊CTA更为方便，可双下肢同时成像，并做到血管及周围骨肌损伤的同步检查，已经成为诊断急性血管损伤的首选方法[2，13-14]。多层螺旋CT可以进行多种后处理技术，提高诊断准确性和临床实用性，结合文献报道及工作经验，MPR/CPR结合原始轴位对下肢血管损伤显示最佳，VR对手术空间定位有很好的辅助作用，特别适合下肢骨折合并血管损伤的直观成像，深受外科医师的喜爱[15-16]。血管损伤的CTA表现主要分为动脉狭窄、动脉闭塞、动脉断裂及假性动脉瘤、动静脉瘘[2，4，13]。本组动脉闭塞最常见，共18例，均证实管腔内血栓形成伴闭塞，其他的临床研究也证实几乎所有的动脉损伤均伴有血栓的形成[17]。由于CT图像空间分辨率有限，容易产生容积效应，加上损伤血管周围软组织水肿压迫，对动脉闭塞的患者，很难直接诊断血管壁断裂，除非有明显的错层、管腔内有气体进入等阳性征象[2]，因此本研究未将动脉壁断裂独立分类。多层螺旋CT对假性动脉瘤、动静脉瘘的诊断具有很高的准确性，本研究4例假性动脉瘤和3例动静脉瘘均与手术所见完全符合。JENS等[14]通过大样本的回顾研究，对照DSA、急诊手术及长期随访结果，急诊CTA对四肢血管创伤的诊断敏感度为96.2%，特异度为99.2%。本研究100 kV CTA组早期诊断血管损伤的敏感性100%，诊断符合率为90%，与常规CTA检查相当。

急性下肢创伤疑似血管损伤的患者应尽快首选急诊CTA检查，利用低管电压（100 kV）、自动毫安技术，不仅能有效降低辐射剂量，而且结合MPR/CPR重建与原始轴位图像提高诊断能力，具有较高的临床可行性和应用价值。