下肢血管低剂量CTA成像的研究进展

2021-01-07韦红星

世界最新医学信息文摘 2021年4期

韦红星

（天等县人民医院放射科，广西天等）

0 引言

血管疾病是指因动脉粥样硬化斑块所引起血管狭窄及阻塞，其发生率呈现出逐年上升趋势，研究显示动脉粥样硬化及与其相关的血管源性疾病发病率逐年上升，以心脑血管疾病为代表，约占全国总死亡人数的半数以上[1]。侵入性动脉造影术DSA一直以来都是诊断血管源性疾病的金标准，但近年来，随着CT检查设备的更新、计算方法的改良以及检查方法的优化，在诊断全身血管疾病时，CTA（CT血管成像）得到了越来越广泛的应用，有着与DSA相似的诊断敏感性和特异性[2]。CTA属于非侵入性的检查，能够进行较快的扫描，空间分辨力及各向同性很高，能行MPR及三维重建。但该项检查技术也存在缺陷，不仅需要使用碘对比剂，更主要的不足在于其具有高电离辐射的特点。因此，当前需要研究的一个重要问题就是怎样既能够使图像的质量得到保证，又能够优化扫描参数，使辐射剂量降低。本文对近年来动脉CTA低剂量扫描技术研究进展作一综述。

1 CTA简介

CT血管造影（CT angiography，CTA）成像技术，主要通过静脉以高压、快速泵入含碘对比剂，将CT增强扫描技术与薄层、大范围、快速扫描技术相结合，再通过合理的后处理软件，将血管按需求展示出来，能清晰显示全身大部位血管细节，具有无创和操作简便等特点，对于血管源性疾病的诊断以及显示病变和血管关系等具有重要的临床价值。

2 辐射剂量的控制

随着CT广泛应用于临床检查，其电离辐射带来的危害也日益引起重视，文献报道，一次普通CT扫描的剂量相当于拍摄300张普通胸部X线平片，其危险性相对于1年内每天吸烟10支[3,4]。根据X射线强度公式I=KiXU2(I：X射线强度；K：比例系数；i：管电流；Z：阳极靶材料的原子序数；U：管电压)分析可知，X射线强度与管电压平方及管电流呈正相关，管电流降低，光子数量减少，管电压降低，X射线穿透力下降，组织吸收的光子数量相应减少，因此，仅降低管电压或降低管电流均可有效降低辐射剂量[5]。

但是管电压的降低会使X线的穿透性降低，从而减少探测器的X线，导致图像质量受到影响，图像噪声下降。为实现较高信噪比及分辨率，常规血管CTA会采用较高的扫描条件、薄层大容积扫描以及高浓度大剂量对比剂等，这势必导致CTA检查患者所接受的辐射剂量较高及发生碘对比剂不良事件风险增大，这不符合当前应遵循“尽可能低的辐射剂量”的原则[4]。

除扫描设备、重建算法等硬件设备外，扫描模式、管电压、管电流、曝光时间及螺距是对辐射剂量造成影响的主要因素，扫描范围及视野是次要因素，因此，选择合适的扫描参数，尽可能减少X线的辐射剂量，又同时能满足临床诊断的需求。辐射剂量与管电流呈线性相关、与管电压呈指数相关，通常能够较容易的对管电流进行调整，但管电压是相对固定的，调整起来难度较大[5]。目前西门子公司CT的自动曝光方式包括角度管电流调制和Z轴管电流调制两种结合技术并被称作CARE Dose 4D。自动曝光技术的Z轴管电流调制技术可以通过单幅定位像获取各层面的信息，对各层的管电流进行估算，维持各层噪声水平相同或相近，而其角度管电流调制技术可以根据被扫描物体在横断面不同角度的衰减的差异实时调整管电流，使射线利用率提升，进而使辐射剂量降低。

目前被广泛认可的低剂量CT如肺部、副鼻窦等，由于天然对比度较高，在降低辐射剂量上通常采用降低管电流的方法。有报道指出，应用低管电流的胸部低剂量扫描方案相比于常规扫描，辐射剂量可降低约60%，但过大降低管电流易出现因能量不足而导致影像质量下降的可能。目前大部分设备具备自动曝光控制技术，通过探测器的感光识别自动控制管电流，以较合理的曝光量获得较优的影像效果。管电压与射线的穿透能力相关，降低管电压会导致影像噪声的显著增加，在常规CT扫描中一般不会采用，但由于含碘对比剂血管内的CT值随着管电压的降低而增高，低管电压对碘的敏感性高于高管电压[6]。有研究者分别采用120KV、100KV和80KV管电压、自动毫安，其他检查参数固定不变，对含不同浓度碘对比剂(370mgI/ml、350 mgI/ml和320 mgI/ml)血管模型进行螺旋CT容积扫描，对比血管模型内CT值、噪声和辐射剂量，发现：80KV组有效剂量比120KV组平均降低51.88%，而图像质量评分差异无统计学意义，同时含碘对比剂血管内的CT值随着管电压的降低而增高，低管电压对碘的敏感性高于高管电压[7]。因此，采用低管电压行血管CTA检查，既能降低辐射剂量，同时又能减少碘对比剂的用量。

3 个性化下肢血管CTA检查方案有利于降低辐射剂量

个性化检查方案指的是按照患者的个人信息，如身高、体重、年龄、检查部位等，对检查参数及方案进行设定，以达到最优的效果，并尽最大可能减小危害。身体质量指数（body mass index，BMI）是用体重公斤数除以身高米数平方得出的数字，是目前国际上常用的衡量人体胖瘦程度标准。制定以BMI指数为标尺的个性化血管CTA检查方案是目前比较公认的方法（世界卫生组织划定正常BMI为18.5-24.9kg/m2)。

3.1 碘对比剂的用量

与患者的体重以及检查部位密切相关，由于对比剂对人体肾脏的损伤主要与对比剂用量密切相关，制定个性化对比剂使用方法是一大趋势。目前对比剂的品类比较多，难以制定统一的使用方法，需要结合使用说明书以及长期的临床研究才能获得准确的个性化对比剂使用方案。

3.2 辐射剂量

为了使下肢动脉CTA的辐射剂量不断降低，近年来很多研究联合两种或两种以上方法。联合多种方法能够有效弥补某种单一方法的不足，不但能够使辐射剂量降低，对图像质量所带来的影响也较小。低电压结合自动管电流调节技术是一种常见的组合方式。

下肢动脉CTA扫描范围从髂总动脉分叉平面至双足平面，辐射剂量及对比剂用量均较大。自动调节管电流调制技术可以根据所探测到的扫描对象衰减值智能调节管电流，以保证图像质量的前提下确保辐射剂量最低，由于双下肢的自然形态由粗到细，因此采用自动调节管电流调制技术更适用于下肢动脉CTA扫描。与主动脉CTA扫描相似，合理增加螺距可减少扫描时间，从而降低辐射剂量，Park等将螺距从0.6 mm提高至3mm用以检查下肢动脉，辐射剂量降低约31%，而不改变图像信噪比及诊断价值[8-11]。

3.3 迭代重建法技术

不管怎样组合，低管电压都是不可缺少的组成因素。一方面，管电压降低的同时也会使辐射剂量明显降低；另一方面，管电压的降低，能够使血管CT值增益效应增加，使对比剂用量减少。然而如果单纯降低管电压会增大图像的噪声，产生严重的伪影。迭代重建法可以在低管电压的状态下使图像质量更好，还能够使管电压及辐射剂量进一步降低。正因为如此，迭代重建和低电压的组合逐步取代低电压结合自动管电流调节技术成为低剂量下肢动脉CTA的发展方向。