下肢动脉低剂量CTA技术研究进展

天津市西青医院 （天津 300380）

内容提要：近些年随着CTA技术在临床外周血管疾病诊断中应用的不断广泛，人们对CTA技术的关注程度不断提高。下肢动脉CTA属于非侵入性的检查方式，具有扫描速度快、空间分辨率高以及可以开展MPR和三维重建，同时具有与DSA接近的诊断敏感性和特异性。但是下肢动脉CTA也具有明显的不足，主要体现在检查过程中需要应用碘对比剂，具有较强的电离辐射。因此，为了下肢动脉CTA技术的进一步推广应用，在不降低图像质量的情况下，如何有效降低下肢动脉CTA检查的辐射剂量是目前急需解决的问题。很多专家学者关于下肢动脉低剂量CTA技术开展了大量的研究工作，并且取得了一系列研究进展，文章对此进行综述。

外周血管疾病是临床上常见的心脑血管疾病，具有较高的发病率，特别是好发于中老年人群，严重影响人们的身体健康和生命安全，是导致人们死亡的主要原因之一[1]。目前在外周血管疾病诊断中主要采用侵入性下肢动脉DSA，并且将其作为诊断的黄金标准。但是由于其检查的侵入性，在很大程度上限制了其进一步应用[2]。CTA是一种较为有效的替代方法，但是其在检查过程中具有较强的电离辐射，因此近些年很多专家学者关于下肢动脉低剂量CTA技术开展了大量的研究工作。

1.扫描参数优化

1.1 降低管电压

X射线强度与管电压平方之间表现为正比关系，因此通过降低管电压可以有效降低辐射强度。同时，在降低管电压的情况下还可以通过增强扫描后下肢动脉CT值的增益效应来有效降低因为低电压所导致的高噪声，缓解由于管电压降低对图像质量产生的不良影响[3]。所以通过降低管电压来降低下肢动脉CTA检查辐射是一种常用的方法。同时受检者的体质量指数会对辐射剂量以及图像噪声产生一定的影响，这就要求在应用降低管电压方法时需要对患者的体质量指数进行考虑[4]。

1.2 降低管电流

管电流输出量与辐射剂量之间存在正向相关关系，而且在实际应用中降低管电流比降低管电压操作更为简单方便。目前通过降低管电流来降低下肢动脉CTA检查辐射具体包括两种方法，分别为固定毫安秒技术和自动毫安秒技术，两种技术各有优势[5]。固定毫安秒技术的优点在于操作简单方便，缺点在于没有考虑患者之间的差异性。自动毫安秒技术可以基于给定的噪声指数以及定位像所能探测到的衰减值来对管电流进行自动降低，其缺点在于操作流程更为复杂[6]。在自动毫安秒技术中噪声指数的选择非常重要，在管电压设定的情况下，如果噪声指数过低可导致管电流输出量的增加，进而导致辐射剂量的增加，目前国内研究中通常将噪声指数设定为10[7]。相比于降低管电压来说，虽然降低管电流操作更为简单，但是其效能低于降低管电压。

1.3 增加螺距

增加螺距也是通常采用的降低下肢动脉CTA辐射剂量的方法之一，其主要原理是在保障图像质量的前提下，通过缩短扫描时间来降低辐射剂量[8]。但是在实际操作中并不将增加螺距方法单独应用，而是与其他方法联合应用来共同降低辐射剂量。

2.重建方法的变革

经过多年的发展，形成了多种CT图像重建算法，目前实际应用较为普遍的主要有解析算法和迭代算法。在解析算法中又以滤波反投影算法最为经典，该算法具有运算速度快，并且运算稳定的特点[9]。但是该算法是一个较为封闭的系统，在计算过程中要求每组数据都是非常精确和完备的，在辐射剂量降低而导致数据不足或者图像质量下降的情况下，会限制滤波反投影算法的应用[10]。迭代算法可以有效克服上述问题，其基于数据重建，通过逐渐逼近的方式，在某种优化法则的指导下实现投影数据的最优解[11]。迭代重建算法特别适用于信息量不足以及存在大量噪声的情况。特别是近些年随着计算机性能的不断增强，迭代算法的效率大幅提升。因此相比滤波反投影算法，迭代算法可以在保障图像质量的前提下有效降低下肢动脉CTA辐射剂量50%以上[12]。基于迭代重建算法的巨大优势，人们关于迭代重建算法开展了大量的研究工作，形成了多种不同类型的迭代重建算法，比如西门子公司形成了图像空间迭代重建技术、GE公司形成了适应性统计迭代重建技术、Philips公司形成了混合迭代技术等。

全模型重建技术是目前迭代重建技术的一种全新算法，该技术不同于上述迭代重建技术，它有效结合了三维微平板探测器以及多模型重组算法新成像平台，可以向前和向后进行双向，并且可以在投影数据域以及图像数据域同时开展迭代重建，在迭代运算过程中为了保障迭代运算结果的可靠性和准确性，采用统计学模型和CT模型进行有效控制和校正，因此迭代运算结果可以对人体器官的结构以及密度等信息进行更好的反映[13]。但是当前这种技术主要在低剂量冠状动脉CTA中应用，尚未成功应用于下肢动脉CTA。

3.下肢动脉低剂量CTA发展方向

随着研究的不断深入，目前人们为了进一步降低下肢动脉CTA的辐射剂量，逐渐开始采用多种方法联合应用，保障在不降低图像质量的情况下可以取得更好的辐射剂量降低效果[14]。低管压联合自动管电流目前应用较为普遍的一种结合方式，低管电压联合大螺距也较为常用。目前不管采用哪种组合方式，低管电压都是必要的组成因素。其原因主要在于低管电压对辐射剂量的降低作用明显，同时降低管电压可以增加血管CT值的增益效益，进而降低对比剂的用量。但是仅降低管电压容易导致图像质量下降的问题，而迭代重建技术可以在降低管电压的同时有效恢复图像质量，因此将低管电压联合迭代重建算法是当前下肢动脉低剂量CTA技术的主要发展方向[15]。

4.小结

基于上述分析，下肢动脉CTA技术在外周血管疾病诊疗中发挥了重要作用。但是由于下肢动脉CTA技术具有一定的辐射性，在很大程度上限值了其进一步推广应用，因此采取有效措施来降低下肢动脉CTA技术在检查中的辐射剂量对于保障患者安全具有重要意义。经过多年发展，人们逐渐形成了降低管电压、降低管电流、增加螺距等调节扫描参数的方法，形成了基于迭代重建的下肢动脉CTA技术辐射剂量降低方法。每种方法都有各自的优势和不足，在未来的发展中，联合两种及以上方法来共同降低下肢动脉CTA技术辐射剂量将是发展趋势。