低千伏結(jié)合自動(dòng)管電流技術(shù)在下肢CTA中的應(yīng)用價(jià)值

張海波，郭曉玲，付傳明

(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心1、骨關(guān)節(jié)科2，湖北 十堰 442000)

低千伏結(jié)合自動(dòng)管電流技術(shù)在下肢CTA中的應(yīng)用價(jià)值

張海波1，郭曉玲2，付傳明1

(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬太和醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心1、骨關(guān)節(jié)科2，湖北 十堰 442000)

目的 探討80 kV結(jié)合自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)在下肢CTA中的可行性。方法將74例患者按隨機(jī)數(shù)字表分法分為觀察組和對(duì)照組各37例。觀察組為80 kV，開(kāi)啟自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，對(duì)照組為常規(guī)120 Kv，300 mA。分析兩組不同掃描參數(shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響及輻射劑量的變化。結(jié)果觀察組各層面動(dòng)脈內(nèi)CT值(SI)、圖像背景噪聲(BN)、信噪比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)高于對(duì)照組，兩組之間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。所有圖象診斷可接受性差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，均滿足診斷要求。與對(duì)照組ED[(23.9±5.9)mSv]比較，觀察組ED [(8.5±1.3)mSv]明顯減少(15.4±3.4)mSv，降低了約64%(P＜0.05)。結(jié)論與對(duì)照組比較，觀察組在圖像質(zhì)量能滿足診斷要求的同時(shí)，可顯著降低下肢CTA檢查的輻射劑量，提高合理使用低劑量原則的效率，值得借鑒應(yīng)用。

血管成像；低千伏；自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)；計(jì)算機(jī)體層攝影

下肢動(dòng)脈閉塞性疾病包括動(dòng)脈硬化閉塞癥(Arteriosclerosis obliterans，ASO)、血栓閉塞性脈管炎、多發(fā)性大動(dòng)脈炎等，其中以ASO最為常見(jiàn)。隨著我國(guó)社會(huì)生活整體水平的提高和人口的逐步老齡化，其發(fā)病有上升趨勢(shì)，是嚴(yán)重危脅我國(guó)中老年人健康的血管性疾患之一。近年來(lái)隨著多層螺旋CT(MSCT)技術(shù)的發(fā)展，下肢動(dòng)脈CT造影(CTA)因其無(wú)創(chuàng)、便捷、可靠而在下肢動(dòng)脈動(dòng)閉塞性疾病的診斷中應(yīng)用日益增多。但因掃描范圍廣，并且常規(guī)使用的千伏、管電流值較大導(dǎo)致總體輻射劑量增加。本研究旨在探討低千伏(80 kV)結(jié)合自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)(Automatic tube exposure control，ATCM)在下肢CTA應(yīng)用的可性行和效果。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月至2014年3月間臨床疑似下肢動(dòng)脈疾病患者74例，所有病例體質(zhì)量指數(shù)(BMI)＜25 kg/m2，主要臨床癥狀包括下肢麻木、腫痛、間歇性跛行或壞疽等，病史從1周至5年不等。采用隨機(jī)數(shù)字表法分為兩組，觀察組37例，80 kV，開(kāi)啟自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，其中男性20例，女性17例，年齡42~81歲，平均(63±12)歲，BMI 17.5~24.3 kg/m2，平均23.1 kg/m2；對(duì)照組37例，為常規(guī)120 Kv，300 mA，其中男性19例，女性18例，年齡44~76歲，平均(59±9)歲。BMI 18.5~24.6 kg/m2，平均22.5 kg/m2。兩組性別，年齡、BMI比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。排除標(biāo)準(zhǔn)：碘過(guò)敏或有過(guò)敏史者，雙下肢不能臨床制動(dòng)者，嚴(yán)重心、肝、腎功能衰竭患者。本研究得到本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有患者簽署知情同意書(shū)。

1.2 檢查設(shè)備和參數(shù) 使用GE Lightspeed 64層螺旋CT機(jī)行下肢動(dòng)脈血管造影檢查，被檢者取仰臥位，雙手上舉足先進(jìn)，踝后墊綿墊使雙下肢與軀干處同一水平面，同時(shí)雙足內(nèi)翻，腳尖靠攏，雙下肢等距離分置掃描野中心線兩側(cè)并與中心線處同一水平面，掃描范圍從第三腰椎上緣至足尖，1 000~1 200 mm。對(duì)照組120 kV，300 mA；觀察組參數(shù)：80 kV，選用AutomA，設(shè)置范圍30~640 mA，根據(jù)已有文獻(xiàn)預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)10 Hu[1]，其余兩組掃描參數(shù)相同，有效層厚5 mm，準(zhǔn)直器寬度64 mm×0.625 mm，螺距0.984，球管旋轉(zhuǎn)速度0.8 s/周。采用高壓注射器注射對(duì)比劑歐乃派克(350 mgI/ml)，對(duì)比劑總劑量90 ml，注射速率3 ml/s。應(yīng)用Smartprep自動(dòng)觸發(fā)掃描，觸發(fā)層面選取第三腰椎腹主動(dòng)脈主干，避開(kāi)動(dòng)脈壁鈣化段；注射對(duì)比劑后10 s開(kāi)始監(jiān)測(cè)，每2 s掃描一次，當(dāng)閾值達(dá)到200 Hu手動(dòng)啟動(dòng)掃描程序，待5 s開(kāi)始掃描。

1.3 圖像后處理及質(zhì)量評(píng)價(jià) 掃描完成后數(shù)據(jù)傳至GE Advantage Window 4.4工作站采用VR、MIP、CPR等后處理方法重組圖像并診斷。選用5 mm的原始圖象做圖象測(cè)量和分析。圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)采用主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合。主觀評(píng)價(jià)根據(jù)下肢動(dòng)脈及分支級(jí)別顯示程度、血管顯影密度、血管邊緣清晰度、靜脈干擾情況，由兩位有經(jīng)驗(yàn)的影像專(zhuān)業(yè)人員采用雙盲法對(duì)每一位患者的原始圖像、CTA后處理圖像進(jìn)行評(píng)估，分優(yōu)、良、差三級(jí)，評(píng)價(jià)不一致時(shí)經(jīng)協(xié)商一致后取得一致意見(jiàn)；客觀評(píng)價(jià)測(cè)定特定層面(第三腰椎水平腹主動(dòng)脈層面、腘動(dòng)脈起始層面)血管內(nèi)CT值(SI)、背景噪聲(BN)，計(jì)算信噪比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)，并記錄容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)及計(jì)算有效劑量(ED)，由于腹部至足底部體厚差別較大，故每個(gè)病例選擇兩個(gè)觀察平面(第三腰椎水平腹主動(dòng)脈平面、腘動(dòng)脈起始層面)，記錄毫安值，測(cè)量增強(qiáng)動(dòng)脈內(nèi)CT值(SI)及圖像BN。動(dòng)脈內(nèi)CT值(SI)的測(cè)量取待測(cè)量動(dòng)脈直徑的一半進(jìn)行測(cè)量三次并取均值SIvessel，避開(kāi)鈣化、狹窄及近骨處線束的硬化偽影，圖像的BN定義為該層面前方空氣CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，觀測(cè)平面兩測(cè)肌肉(分別為兩側(cè)腰大肌、兩側(cè)半膜肌)CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(ROI大小取為1 cm2)并取均值SImuscle，代表背景信號(hào)。計(jì)算信噪比(SNR)=SIvessel/BN，對(duì)比噪聲比(CNR)=(SIvessel-SImuscle)/BN。

1.4 輻射劑量 采用設(shè)備自動(dòng)生成記錄掃描范圍、CTDIvol、DLP，計(jì)算ED，計(jì)算公式：ED (mSv)=k(mSv·mGy-1·cm-1)×DLP(mGy/cm)，本文中k值取0.019 mSv·mGy-1·cm-1[1]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS15.0版本軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，輻射劑量數(shù)據(jù)、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、背景噪聲等計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，組間比較采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者的掃描長(zhǎng)度及輻射劑量比較 掃描長(zhǎng)度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，觀察組輻射劑量指標(biāo)DLP、CTDIvol、ED下降了約64%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表1。

表1 兩組患者的整體輻射劑量指標(biāo)比較(±s)

表1 兩組患者的整體輻射劑量指標(biāo)比較(±s)

注：CTDIvol為容積CT劑量指數(shù)；DLP為劑量長(zhǎng)度乘積；ED有效劑量。

對(duì)照組觀察組t值P值1024.3±24.0 1089.1±37.4 1.832＞0.05 8.66±1.2 3.09±0.6 4.341＜0.05 1260±122.5 450±72.3 6.173＜0.05 23.9±4.7 8.55±1.3 6.173＜0.05

2.2 兩組患者的圖像質(zhì)量數(shù)據(jù)比較 兩組不同層面毫安值的統(tǒng)計(jì)中，試驗(yàn)組在腹主動(dòng)脈層面的毫安值比對(duì)照組高，在腘動(dòng)脈起始層面比對(duì)照組低；試驗(yàn)組的不同層面血管內(nèi)SI、SNR、CNR均比對(duì)照組高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，觀察組的背景噪聲在腹主動(dòng)脈層面及髖關(guān)節(jié)層面較對(duì)照組高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，見(jiàn)表2、表3。

表2 兩組患者的腹主動(dòng)脈層面圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)(±s)

表2 兩組患者的腹主動(dòng)脈層面圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)(±s)

對(duì)照組觀察組t值P值300 450±132 342.7±116.5 523.4±223.6 4.175＜0.05 4.8±1.9 7.4±1.4 2.176＜0.05 45.6±12.7 73.6±18.9 3.159＜0.05 41.4±10.4 66.3±15.3 2.968＜0.05

表3 兩組患者的腘動(dòng)脈起始層面圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)(±s)

表3 兩組患者的腘動(dòng)脈起始層面圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)(±s)

對(duì)照組觀察組t值P值300 40±7 251.4±132.5 413.2±160.1 3.874＜0.05 3.1±1.2 4.3±1.4 2.018＜0.05 81.1±15.7 96.3±17.2 2.966＜0.05 58.7±14.2 82.7±14.9 2.912＜0.05

2.3 兩組患者的主觀評(píng)價(jià)圖象質(zhì)量比較 通過(guò)對(duì)所有患者的原始圖像、CTA后處理圖象的綜合評(píng)價(jià)，觀察組評(píng)分結(jié)果為優(yōu)25例、良12例；對(duì)照組結(jié)果為優(yōu)27例、良10例，兩組圖像均能滿足診斷要求，見(jiàn)圖1。

圖1 下肢CTA不同掃描參數(shù)的圖像

3 討 論

MSCTA檢查因其空間、時(shí)間分辨率高和豐富的后處理成像功能在顯示下肢動(dòng)脈病變范圍、管壁鈣化、血管與鄰近組織關(guān)系、側(cè)支循環(huán)情況等方面有著極大的優(yōu)勢(shì)，受到了臨床醫(yī)師廣泛的接受和歡迎。在常規(guī)掃描中，因骨盆部對(duì)X線高衰減所需的高千伏高管電流應(yīng)用于整個(gè)盆部到足尖造成下肢CTA檢查總體輻射劑量較大，受到了放射學(xué)界的關(guān)注，因此在圖像質(zhì)量能夠滿足診斷需求的基礎(chǔ)上如何降低輻射劑量就成為較多作者研究的課題[1-2]。

在下肢CTA檢查中，主要降低輻射劑量的方法有增大螺距、降低千伏值和降低管電流等措施。對(duì)比劑從腹主動(dòng)脈到腘動(dòng)脈的運(yùn)行時(shí)間因各人的血液流速而不同，在4~24 s(平均8 s)[3]，過(guò)快的掃描時(shí)間會(huì)出現(xiàn)掃描速度超過(guò)對(duì)比劑的運(yùn)行速度，遠(yuǎn)端動(dòng)脈因無(wú)對(duì)比劑而無(wú)法顯影，增加延遲時(shí)間又會(huì)造成對(duì)比劑總量較大。同時(shí)，大螺距可能造成Z軸分辨率的下降。本研究為了檢查的成功率和實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，故不考慮增加螺距的方法。

人體從下段腹主動(dòng)脈到足尖整體呈上寬厚、下窄薄的錐形，其中髖關(guān)節(jié)以上部位對(duì)X線衰減較大，常規(guī)下肢CTA檢查應(yīng)用120 kV和300 mA來(lái)保證圖象的質(zhì)量，但這一參數(shù)對(duì)提高股骨-足尖這一較長(zhǎng)范圍對(duì)X線衰減較小的部位的圖像質(zhì)量并無(wú)明顯幫助，卻導(dǎo)致總體輻射劑量較大。本研究選用低管電壓80 kV，由于輻射劑量與管電壓的2.5~2.8次方成正比，因此更能大幅度減少輻射劑量[4]。下肢CTA主要觀察下腹主動(dòng)脈動(dòng)及及其分支情況，管電壓(kV)降低使X線光子能量較低，更接近含碘的組織等含有高原子序數(shù)元素的組織或結(jié)構(gòu)的“K-edge”，此時(shí)光電效應(yīng)增強(qiáng)，其結(jié)果是增加了含碘的動(dòng)脈與周?chē)M織的對(duì)比度[5]。本文試驗(yàn)組使用的80 kV低管電壓技術(shù)使強(qiáng)化的血管內(nèi)CT值大大提高，增強(qiáng)了動(dòng)脈血管同周?chē)M織的對(duì)比度。同時(shí)由于管電壓的降低使X射線衰減增加，增加了圖像的背景噪聲，為了保證圖像的質(zhì)量，尤其是對(duì)X線衰減較大的骨盆部圖象的質(zhì)量，將自動(dòng)毫安上限設(shè)為最高的600 mA，并預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)10 Hu。本研究顯示：骨盆部觀察層面(下腹主動(dòng)脈層面)毫安值較對(duì)照組高，但均在自動(dòng)毫安上限以下；而在股骨-足尖這一范圍(腘動(dòng)脈起始平面)，毫安值顯著下降至40 mA左右，此范圍因較薄窄，僅需較小曝光劑量就能達(dá)到預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)10 Hu，80 kV低管電壓結(jié)合自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)(Automatic tube exposure control，ATCM)在此范圍更能降低輻射劑量。在所有病例兩個(gè)觀察層面，觀察組因強(qiáng)化的血管內(nèi)CT值的大大提高，SNR和CNR在8 kV時(shí)沒(méi)有下降，反而比對(duì)照組高，兩位參與評(píng)分的放射專(zhuān)家亦一致認(rèn)為動(dòng)脈血管圖象能滿足對(duì)疾病的臨床診斷需要，而輻射劑量顯著下降，試驗(yàn)組CTDIvol、DLP、ED比對(duì)照組均下降了64%，這一結(jié)果與其他學(xué)者的研究相比基本一致[1-2]。

本研究的優(yōu)勢(shì)在于，利用80 kV低管電壓結(jié)合ATCM在對(duì)X射線衰減差異較大的下肢動(dòng)脈造影檢查中，完全能夠保證對(duì)X線衰減較大的骨盆部的圖像質(zhì)量，對(duì)X線衰減較小的股骨-足尖這一部位，僅需設(shè)備所能提供的最小千伏值80 kV及較低的毫安值就能滿足，顯著減低了總體輻射劑量。應(yīng)用噪聲指數(shù)這一參數(shù)的設(shè)置，保證了整個(gè)檢查圖像的一致性，并因?yàn)?0 kV低管電壓的使用，使本研究中所有觀察層面強(qiáng)化血管內(nèi)的CT值大大提高，高于上述相關(guān)報(bào)道，從而給對(duì)比劑總量和注射速率的減少留下了空間，因此，下一步將以如何合理降低對(duì)比劑總量和注射速率為研究對(duì)象，以更好地適應(yīng)臨床應(yīng)用。同時(shí)，本研究也存在一些不足之處，比如樣本量相對(duì)較小，每組僅37例；選取的患者BMI也是小于25 kg/m2，對(duì)于肥胖患者，80 kV的低管電壓下，骨盆部對(duì)X線衰減較大的部位ATCM能否保證圖象質(zhì)量還有待進(jìn)一步探討。

綜上所述，80 kV低管電壓結(jié)合自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)對(duì)于BMI＜25 kg/m2的人群是完全可行的，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，能顯著降低患者的輻射劑量，并具有減少對(duì)比劑使用量的潛在價(jià)值，值得臨床推廣應(yīng)用。

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Application value of low voltage combined with automatic tube current modulation technology in the CT angiography of the lower extremities.

ZHANG Hai-bo1,GUO Xiao-ling2,FU Chuan-ming1.Medical Imaging Center1, Department of Bone and Joint2,Taihe Hospital Affiliated to Hubei University of Medicine,Shiyan 442000,Hubei,CHINA

ObjectiveTo investigate the feasibility of 80 kV combined with automatic tube current modulation technique in CT angiography(CTA)of the lower extremities.MethodsSeventy-four patients were divided into observation group and control group(n=37)based on random number table.The experimental group applied 80 kV and automatic tube current modulation technology,while the control group used the conventional 120 kV,300 mA.The effect of different scan parameters on image quality and changes of radiation dose were analyzed.ResultsCT value in the arteries(SI),image background noise(BN),signal to noise ratio(SNR),contrast to noise ratio(CNR)were significantly higher in the observation group than the control group,with statistically significant difference(P＜0.05).The acceptability of all images showed no statistically significant difference(P＞0.05),and all the images can satisfy the requirements for diagnosis.Compared with the control group,the ED in the observation group was decreased by(15.4±3.4)mSv,about 64% [(23.9±5.9)mSv vs(8.5±1.3)mSv,P＜0.05].ConclusionLow voltage combined with automatic tube current modulation technology can not only produce images that qualified for the requirement of diagnosis,but also reduce the radiation dose of CTAexamination and improve the efficiency of rational use of low dose,which is worthy of clinical application.

Angiography;Low voltage;Automatic tube current modulation technique;Computer tomography

R445

A

1003—6350（2015）09—1301—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.09.0467

2014-08-06)

郭曉玲。E-mail：zhanghaibosy@sina.com