下肢動脈低劑量CTA技術(shù)研究進(jìn)展

天津市西青醫(yī)院 （天津 300380）

內(nèi)容提要：近些年隨著CTA技術(shù)在臨床外周血管疾病診斷中應(yīng)用的不斷廣泛，人們對CTA技術(shù)的關(guān)注程度不斷提高。下肢動脈CTA屬于非侵入性的檢查方式，具有掃描速度快、空間分辨率高以及可以開展MPR和三維重建，同時(shí)具有與DSA接近的診斷敏感性和特異性。但是下肢動脈CTA也具有明顯的不足，主要體現(xiàn)在檢查過程中需要應(yīng)用碘對比劑，具有較強(qiáng)的電離輻射。因此，為了下肢動脈CTA技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在不降低圖像質(zhì)量的情況下，如何有效降低下肢動脈CTA檢查的輻射劑量是目前急需解決的問題。很多專家學(xué)者關(guān)于下肢動脈低劑量CTA技術(shù)開展了大量的研究工作，并且取得了一系列研究進(jìn)展，文章對此進(jìn)行綜述。

外周血管疾病是臨床上常見的心腦血管疾病，具有較高的發(fā)病率，特別是好發(fā)于中老年人群，嚴(yán)重影響人們的身體健康和生命安全，是導(dǎo)致人們死亡的主要原因之一[1]。目前在外周血管疾病診斷中主要采用侵入性下肢動脈DSA，并且將其作為診斷的黃金標(biāo)準(zhǔn)。但是由于其檢查的侵入性，在很大程度上限制了其進(jìn)一步應(yīng)用[2]。CTA是一種較為有效的替代方法，但是其在檢查過程中具有較強(qiáng)的電離輻射，因此近些年很多專家學(xué)者關(guān)于下肢動脈低劑量CTA技術(shù)開展了大量的研究工作。

1.掃描參數(shù)優(yōu)化

1.1 降低管電壓

X射線強(qiáng)度與管電壓平方之間表現(xiàn)為正比關(guān)系，因此通過降低管電壓可以有效降低輻射強(qiáng)度。同時(shí)，在降低管電壓的情況下還可以通過增強(qiáng)掃描后下肢動脈CT值的增益效應(yīng)來有效降低因?yàn)榈碗妷核鶎?dǎo)致的高噪聲，緩解由于管電壓降低對圖像質(zhì)量產(chǎn)生的不良影響[3]。所以通過降低管電壓來降低下肢動脈CTA檢查輻射是一種常用的方法。同時(shí)受檢者的體質(zhì)量指數(shù)會對輻射劑量以及圖像噪聲產(chǎn)生一定的影響，這就要求在應(yīng)用降低管電壓方法時(shí)需要對患者的體質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行考慮[4]。

1.2 降低管電流

管電流輸出量與輻射劑量之間存在正向相關(guān)關(guān)系，而且在實(shí)際應(yīng)用中降低管電流比降低管電壓操作更為簡單方便。目前通過降低管電流來降低下肢動脈CTA檢查輻射具體包括兩種方法，分別為固定毫安秒技術(shù)和自動毫安秒技術(shù)，兩種技術(shù)各有優(yōu)勢[5]。固定毫安秒技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單方便，缺點(diǎn)在于沒有考慮患者之間的差異性。自動毫安秒技術(shù)可以基于給定的噪聲指數(shù)以及定位像所能探測到的衰減值來對管電流進(jìn)行自動降低，其缺點(diǎn)在于操作流程更為復(fù)雜[6]。在自動毫安秒技術(shù)中噪聲指數(shù)的選擇非常重要，在管電壓設(shè)定的情況下，如果噪聲指數(shù)過低可導(dǎo)致管電流輸出量的增加，進(jìn)而導(dǎo)致輻射劑量的增加，目前國內(nèi)研究中通常將噪聲指數(shù)設(shè)定為10[7]。相比于降低管電壓來說，雖然降低管電流操作更為簡單，但是其效能低于降低管電壓。

1.3 增加螺距

增加螺距也是通常采用的降低下肢動脈CTA輻射劑量的方法之一，其主要原理是在保障圖像質(zhì)量的前提下，通過縮短掃描時(shí)間來降低輻射劑量[8]。但是在實(shí)際操作中并不將增加螺距方法單獨(dú)應(yīng)用，而是與其他方法聯(lián)合應(yīng)用來共同降低輻射劑量。

2.重建方法的變革

經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了多種CT圖像重建算法，目前實(shí)際應(yīng)用較為普遍的主要有解析算法和迭代算法。在解析算法中又以濾波反投影算法最為經(jīng)典，該算法具有運(yùn)算速度快，并且運(yùn)算穩(wěn)定的特點(diǎn)[9]。但是該算法是一個(gè)較為封閉的系統(tǒng)，在計(jì)算過程中要求每組數(shù)據(jù)都是非常精確和完備的，在輻射劑量降低而導(dǎo)致數(shù)據(jù)不足或者圖像質(zhì)量下降的情況下，會限制濾波反投影算法的應(yīng)用[10]。迭代算法可以有效克服上述問題，其基于數(shù)據(jù)重建，通過逐漸逼近的方式，在某種優(yōu)化法則的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)投影數(shù)據(jù)的最優(yōu)解[11]。迭代重建算法特別適用于信息量不足以及存在大量噪聲的情況。特別是近些年隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷增強(qiáng)，迭代算法的效率大幅提升。因此相比濾波反投影算法，迭代算法可以在保障圖像質(zhì)量的前提下有效降低下肢動脈CTA輻射劑量50%以上[12]?；诘亟ㄋ惴ǖ木薮髢?yōu)勢，人們關(guān)于迭代重建算法開展了大量的研究工作，形成了多種不同類型的迭代重建算法，比如西門子公司形成了圖像空間迭代重建技術(shù)、GE公司形成了適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)、Philips公司形成了混合迭代技術(shù)等。

全模型重建技術(shù)是目前迭代重建技術(shù)的一種全新算法，該技術(shù)不同于上述迭代重建技術(shù)，它有效結(jié)合了三維微平板探測器以及多模型重組算法新成像平臺，可以向前和向后進(jìn)行雙向，并且可以在投影數(shù)據(jù)域以及圖像數(shù)據(jù)域同時(shí)開展迭代重建，在迭代運(yùn)算過程中為了保障迭代運(yùn)算結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)模型和CT模型進(jìn)行有效控制和校正，因此迭代運(yùn)算結(jié)果可以對人體器官的結(jié)構(gòu)以及密度等信息進(jìn)行更好的反映[13]。但是當(dāng)前這種技術(shù)主要在低劑量冠狀動脈CTA中應(yīng)用，尚未成功應(yīng)用于下肢動脈CTA。

3.下肢動脈低劑量CTA發(fā)展方向

隨著研究的不斷深入，目前人們?yōu)榱诉M(jìn)一步降低下肢動脈CTA的輻射劑量，逐漸開始采用多種方法聯(lián)合應(yīng)用，保障在不降低圖像質(zhì)量的情況下可以取得更好的輻射劑量降低效果[14]。低管壓聯(lián)合自動管電流目前應(yīng)用較為普遍的一種結(jié)合方式，低管電壓聯(lián)合大螺距也較為常用。目前不管采用哪種組合方式，低管電壓都是必要的組成因素。其原因主要在于低管電壓對輻射劑量的降低作用明顯，同時(shí)降低管電壓可以增加血管CT值的增益效益，進(jìn)而降低對比劑的用量。但是僅降低管電壓容易導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降的問題，而迭代重建技術(shù)可以在降低管電壓的同時(shí)有效恢復(fù)圖像質(zhì)量，因此將低管電壓聯(lián)合迭代重建算法是當(dāng)前下肢動脈低劑量CTA技術(shù)的主要發(fā)展方向[15]。

4.小結(jié)

基于上述分析，下肢動脈CTA技術(shù)在外周血管疾病診療中發(fā)揮了重要作用。但是由于下肢動脈CTA技術(shù)具有一定的輻射性，在很大程度上限值了其進(jìn)一步推廣應(yīng)用，因此采取有效措施來降低下肢動脈CTA技術(shù)在檢查中的輻射劑量對于保障患者安全具有重要意義。經(jīng)過多年發(fā)展，人們逐漸形成了降低管電壓、降低管電流、增加螺距等調(diào)節(jié)掃描參數(shù)的方法，形成了基于迭代重建的下肢動脈CTA技術(shù)輻射劑量降低方法。每種方法都有各自的優(yōu)勢和不足，在未來的發(fā)展中，聯(lián)合兩種及以上方法來共同降低下肢動脈CTA技術(shù)輻射劑量將是發(fā)展趨勢。