能谱宽体CT探测器宽度对头颈CTA辐射剂量和图像质量的影响

王新辉，孙丽红，王晓光，魏 晶，李建文

目前头颈CTA已成为临床诊断头颈部血管病变的常用方法。随着CT技术的发展，能谱宽体CT越来越多的应用于临床，探测器宽度提高了扫描速度，但同时增加了Z轴过度扫描的范围，辐射剂量有所增加。由于头颈部包括晶体及甲状腺等敏感器官[1]，X线辐射对患者具有潜在危害，因此降低辐射剂量越来越受到社会群体及放射学者的关注[2]。本研究旨在探讨能谱成像(GSI)CT不同探测器宽度对头颈CTA辐射剂量和图像质量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料：收集我院2020年9-12月临床怀疑急性脑卒中患者40例为研究对象，随机分为2组，每组20例，均行头颈CTA检查。A组20例采用40 mm探测器，B组20例采用80 mm探测器。A组中男11例，女9例，平均年龄(65.35±12.07)岁，BMI为(23.88±2.86)kg/m2；B组中男14例，女6例，平均年龄(63.90±13.28)岁，BMI为(24.07±2.37)kg/m2。2组患者、性别、年龄、BMI等一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。排除标准：一侧颈动脉闭塞；扫描范围有金属伪影或图像有移动伪影者。

1.2 设备与方法：应用GE Revolution 能谱宽体256 排CT扫描，A组采用40 mm探测器，B组采用80 mm探测器，其他扫描参数及对比剂注射方式2组保持一致。GSI扫描管电压80～140 kV，管电流采用Assist模式，噪声(Noise,NI)指数7，螺距0.984∶1，转速0.5 s 。扫描层厚和间隔均为5 mm，重建层厚和间隔均为0.625 mm。迭代重建(ASIR-V) 权重选择前置和后置均为50%，重建矩阵512×512。采用对比剂跟踪技术，于肘正中静脉注射碘比醇50 mL(370 mgI/mL) ，注射流速5 mL/s，随后注射生理盐水30 mL。感兴趣区(ROI) 设定为主动脉弓层面，ROI 内CT 值达到100 Hu ，延时2.5 s 自动开始扫描至颅顶。图像重建70 keV单能量，重建层厚为0.625 mm，传输至ADW 4.7图像后处理工作站。测量主动脉弓、双侧颈总动脉、颈内动脉中段及大脑中动脉M1中段平均CT值及噪声(SD)值，进行客观评价，对后处理三维图像头颈血管清晰度、细支动脉血管对比剂充盈度及静脉污染进行主观评价。分别记录A、B组容积CT剂量指数(CTDIvol)及剂量长度乘积(DLP) ，依据头颈有效剂量转换系数k=0.003 1 mSv/(mGy·cm)， 计算有效剂量(ED)，ED≈k·DLP。

1.3 图像质量评估:①主观评价。由2名副主任医师依照双盲法以4分制，对后处理三维图像在头颈血管清晰度、细支动脉血管对比剂充盈度及静脉污染方面进行主观评价[3]。4分：大血管及近端分支边缘平滑锐利，细支动脉血管显示好，无静脉污染；3分：大血管及近端分支显示良好、细支动脉血管显示较好，有轻微静脉显影；2分：大血管及近端分支显示一般，细支动脉血管显示一般，静脉污染较明显；1分：大血管及近端分支对比剂浓度差，细支动脉血管显示欠佳或未显示， 静脉污染明显。②客观评价。由2名高年资医师对A、B组CTA图像主动脉弓、双侧颈总、颈内动脉中段及大脑中动脉M1中段密度均匀区域放置圆形感兴趣区(ROI)进行评价，ROI约为血管横断面直径的1/2，测量其CT平均值和噪声(SD)值，并计算各层面信噪比SNR(SNR=CT平均值/SD值)。

1.4 辐射剂量评估:计算机自动报告出CTDIvol及DLP，计算有效剂量ED=k·DLP(转换系数K=0.003 1 mSv/mGy·cm)，对照分析A、B组CTDIvol，DLP 及ED。

1.5 统计学方法:采用SPSS 20.0统计软件，独立样本t检验，比较2组辐射剂量、图像质量主观评分、客观评价CT值、噪声值、SNR，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组患者一般资料及辐射剂量比较:A、B 2组患者的年龄、BMI及扫描长度差异无统计学意义(P>0.05)；A组患者的辐射剂量，包括CDTIvol、DLP及ED，较B组明显减低，差异有统计学意义(P<0.0.5)，见表1。

表1 2组患者一般资料及辐射剂量比较

2.2 2组患者图像质量评价比较:主观评价中，A组细支动脉血管对比剂充盈优于B组，静脉污染程度较B组显著，差异有统计学意义(P<0.05)；头颈血管清晰度2组差异无统计学意义(P>0.0.5),见表2、图1-图4(封三)。客观评价中A组颈内动脉及大脑中动脉M1段CT值高于B组，差异有统计学意义(P<0.05)；主动脉弓及颈总动脉CT值差异无统计学意义(P>0.05)；各层面SD值及SNR差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表2 2组患者图像质量主观评价比较

表3 2组患者图像质量客观评价比较

3 讨论

256排能谱宽体CT通过单个X线球管瞬时kV切换(80 kVp、140 kVp)下成像，具有单能量图像、能谱曲线、物质分离基物质图像和有效原子系数等应用平台，可以提供更多诊断信息。超宽探测器能在短时间内进行大范围扫描，通过后处理获得清晰图像，在头颈部CTA检查得到更广泛的应用。既往研究有采用不同探测器宽度降低头颈部检查辐射剂量[3]，也有采用管电流调制技术，降低头颈部检查辐射剂量[4-5]，本文旨在探讨调节探测器宽度在头颈CTA的应用价值。

本研究采用GSI扫描，管电流采用Assist模式，扫描范围自主动脉弓至颅顶部，重建70 keV单能量图像。能谱CT单能量图像能够使血管的CT值、信噪比增加，优化血管重建的效果，图像质量较混合能量模式更佳[6]。本研究A、B 2组各层面噪声值无明显差异，但2组主动脉弓处SD值分别为(27.41±5.46)dB、(26.45±3.40)dB，较颈总、颈内、大脑中动脉噪声值值明显增高。分析其原因：①理论上探测器越宽，中心射线与边缘射线倾斜角越大，锥形束伪影就越大，进而影响图像质量，但随着CT重建技术的进步，在实际工作中，探测器宽度的差异对图像质量影响并不大[7]。②由于肩胸部体厚较厚，头颈部体厚较薄，GSI Assist扫描模式、扫描范围内毫安保持一致，所以肩胸部噪声会较头颈部增高。但位于肩胸部主动脉弓、颈总动脉近端及椎动脉近端不是重点观察区域，且血管较为粗大，图像噪声稍有增加不会对影像诊断结果造成影响；颈动脉、椎动脉血管中远段较纤细且为重点观察诊断部位，所以要尽量减少头颈部图像噪声，提高图像质量，更利于观察微小血管病变。

2组患者图像主客观结果显示， A组颈内动脉及大脑中动脉CT值明显高于B组；主观结果显示，A 组患者细支动脉血管对比剂充盈优于 B 组，同时静脉污染比B组显著，分析其原因： 扫描时间和探测器宽度成反比，A组扫描时间为5.5 s，B组扫描时间为2.8s，A组较B组扫描时间明显延长，远端细支血管对比剂充盈会更好，所以A、B 2组主动脉弓及颈总动脉处血管的对比剂充盈差异不明显。颈内动脉及大脑中动脉处的对比剂充盈A组优于B组，但同时造成A组静脉显影更多，均有不同程度的颅内静脉污染，需要在工作站中后处理将显影静脉剪除，不影响图像诊断。患者均能很好配合检查，扫描时间稍长不会造成运动伪影的增加。

辐射剂量方面，A组较B组CTDIvol明显降低，降低幅度为15.28%。A组ED为(1.14±0.09)mSv，B组ED为(1.37±0.13)mSv，A组较B组ED明显降低，降低幅度分别为16.78%。分析其原因[8-9]：多排螺旋 CT 为容积扫描，CT每旋转一次 Z 轴方向扫描覆盖的范围为激活的探测器排数与准直的乘积(即探测器宽度)，所以CTDIvol与探测器宽度有关。采集数据时，为获得重建图像所需的足够数据，需要在扫描开始和结束时额外的扫描，以获取数据进行内插算法计算，故在扫描范围两侧需要多采集部分数据，当探测器宽度增加，使得 Z 轴方向过扫描区域面积增加，额外扫描所占比例将增加，从而使扫描剂量相应增长。这与李晓娜等[10]采用西门子64排CT扫描水模模体结果一致，所以探测器的宽度的增加，会增大患者的辐射剂量。

综上所述，在采用能谱宽体 CT 进行头颈 CTA 扫描时，使用 40 mm 探测器宽度，有利于颅内细支血管充盈，同时有效降低了辐射剂量。