64排螺旋CT低管电压扫描对腹部血管成像病变显示及图像质量的影响
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【摘要】 目的：评估低管电压（80 kV）扫描降低腹部CT血管成像检查辐射剂量的作用及对病变显示和图像质量的影响。方法：将36例做腹部CTA检查的患者按照随机数字表法分成试验组和对照组各18例，分别采用管电压80 kV和120 kV，管电流采用自动毫安。比较两组的病变显示、图像质量、腹主动脉CT值及平均辐射剂量，分别对所得的各组数据进行统计学分析。结果：试验组的血管强化值（604.9±132.3）HU明显高于对照组的（378.3±94.3）HU，图像质量评分（3.61±0.16）分明显低于对照组的（4.56±0.12）分，差异均有统计学意义（P
【关键词】 低管电压； CT血管成像； 辐射剂量
【Abstract】 Objective：To evaluate the effect of low tube voltage （80 kV） abdominal CT angiography scanning in reducing the radiation dose and lesion visualization and image quality.Method：36 patients with abdominal CTA examination were randomly divided into the experimental group and the control group，18 cases in each group，respectively by 80 kV and 120 kV tube voltage，with tube current automatic mA.The lesion visualization，image quality，arterial enhancement CT value and the average radiation dose between the two groups were compared.The data obtained were analyzed by statistical analysis.Result：The vascular enhancement CT value of the experimental group was （604.9±132.3）HU，it was significantly higher than （378.3±94.3）HU of control group，the image quality score of experimental group was （3.61±0.16）score，it was significantly lower than （4.56±0.12）score of the control group，the differences were statistically significant（P
【Key words】 Low tube voltage； CT angiography； Radiation dose
First-author’s address：The Second Affiliated Hospital of Nanjing Medical University，Nanjing 210011，China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2014.25.026
腹部多层螺旋CT血管成像（CT angiography，CTA）是常用的检查方法之一，由于腹部组织密度较高，体积较大，腹部CT扫描范围大以及多期扫描等特点，造成腹部CT扫描X线辐射剂量增加[1]。本研究试图通过降低管电压（80 kV）的方法降低64排螺旋ct腹部血管成像的辐射剂量，与常规管电压组（120 kV）对比，评价低管电压扫描对病变显示、图像质量、血管强化等因素的影响，现报告如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料 选取2013年6-11月在本院就诊临床需要做腹部CT血管成像的成年患者36例。排除曾行血管支架置入术、体重超过80 kg者。其中男20例，女16例，年龄22～82岁，平均54岁。按照随机数字表法将所有患者分为试验组和对照组各18例，其中试验组为低管电压（80 kV），对照组为常规电压（120 kV）。两组患者一般资料比较差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。
1.2 扫描方法 采用Philips Brilliance 64层螺旋CT容积扫描，扫描参数：准直0.625 mm，螺距1.172，层厚、层间距1 mm，电流350～390 mA。扫描范围：从膈顶至耻骨联合下缘，各期扫描时间为5～8 s。试验组：管电压80 kV；对照组：管电压120 kV；对比剂使用碘普罗胺（370 mgI/mL，优维显），用量按1.5 mL/kg，注射流速4 mL/s，静脉团注，动脉期扫描利用对比剂跟踪软件，兴趣区设在胸主动脉下段，自动触发阈值120 HU，静脉期在动脉期扫描完成后28 s进行，所有图像数据传至EBW工作站进行多平面重组（multi-planar reformatting，MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、容积再现（volume rendering，VR）等后处理。
1.3 图像质量评价
1.3.1 血管强化程度 利用腹主动脉CT值来评价血管强化程度，动脉CT值（signal intensity，SI）的测量及计算是在腹腔干根部层面测量腹主动脉CT值，兴趣区（region of interest，ROI）ROI避开所有眼观不均匀密度部分，且ROI面积为100 mm2；同时测量该层面肝脏CT值及其SD值；其SD值作为噪声计算，肝CT值作为背景值，对比度=主动脉CT值-背景值（肝CT值），信噪比（SNR）=主动脉CT值/SD，对比噪声比（CNR）=（主动脉CT值-背景值）/SD。
1.3.2 图像质量评价 在不知道扫描参数的情况下，对原始图像、二维及三维图像的质量进行评价。取平均值作为该病例的图像质量评分。图像质量评分标准：5分：图像非常好，噪声控制好，无伪影，可观察到腹主动脉的4级分支血管；4分：图像好噪声和伪影少，可观察到腹主动脉的3～4级分支血管；3分：图像一般，有一些噪声和/或伪影，可观察到腹主动脉的2～3级分支血管，不影响诊断；2分：图像较差，有严重噪声和/或伪影，仅可观察到腹主动脉的1～2级分支血管，影响诊断；1分：检查失败，图像噪声和/或伪影太大，无法诊断[2]。
1.4 CT辐射剂量指标 记录由机器自动生成的CT剂量指数（CT Dose index，CTDI）和剂量长度乘积（Dose-Length Products，DLP）。有效剂量（Effective Doses，ED）根据ED=DLP×C公式计算，其中C为有效剂量权重因子，腹部的平均值为0.015，分别计算各组的ED值。
1.5 统计学处理 采用SPSS 18.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验，计数资料采用 字2检验，以P
2 结果
2.1 血管强化程度、信噪比及图像质量 试验组的血管强化值（604.9±132.3）HU明显高于对照组的（378.3±94.3）HU，差异有统计学意义（P=0.000）。试验组的原始图像噪声高于对照组，但两组信噪比、对比信噪比差异均无统计学意义（P=0.056、0.106）。试验组、对照组的图像质量评分总分分别为65分、82分，均分分别为（3.61±0.16）分、（4.56±0.12）分，两组图像质量平均分比较差异有统计学意义（P
2.2 辐射剂量 两组的CT剂量指数（CTDI）、CT剂量长度（DLP）及有效剂量（ED）比较差异均有统计学意义（P
3 讨论
3.1 低仟伏值对辐射剂量和血管增强效果的影响 国内外多数研究通过降低管电流来降低辐射剂量，降低管电流具有简单、易掌握的优点，是目前CT低剂量扫描的主要方法。从X射线强度计算公式I=KiZU2（I：X射线强度，i：管电流，K：比例系数，Z：阳极靶材料的原子序数，U：管电压）可见X射线的强度与X射线管管电压的平方相关，降低管电压能更有效地降低辐射剂量[3-4]。但是降低管电压较降低管电流更为复杂，降低管电压可能导致X线的穿透力不够、图像噪声增加及软组织对比度降低等，因而运用受到限制。
降低管电压技术较早应用于肺动脉CTA，国外曾有学者将管电压降至100 kV，并与常规电压（120 kV或140 kV）进行比较，认为100 kV可以获得更好的血管强化效果而并不影响图像质量。Szucs-Farkas等[3]做肺动脉CTA降低管电压的研究结果证实，80 kV组的平均血管强化值较100 kV组明显增高，且有效剂量降低40%，因此认为采用80 kV的管电压值，通过适当增加管电流进行补偿以减少噪声，不仅可以获得更好的血管强化、降低辐射剂量，还可以有效地降低对比剂用量。Nakayama等[5]对主动脉的低剂量研究进一步细化，研究基于使辐射剂量降低约30%的原则，根据受检者的体重分组分别采用不用的管电流，以弥补降低管电压后引起的图像噪声的增加，研究结果显示，两组的平均血管强化值比较差异无统计学意义，同时也显示随着受检者体重增大，血管强化值减低；图像噪声与体重呈反比，但是主观图像质量评价两组间差异无统计学意义。Sigal-Cinqualbre等[6]进行血管成像低管电压研究时，也是根据受检者的体重级别设定个体化扫描参数，他们也通过将体重分级别，采用120 kV及80 kV与不同的管电流组合，使得辐射剂量降低的同时，图像质量比单纯降低管电压而管电流固定的扫描图像质量明显提高。
由于Philips Brilliance 64层螺旋CT管电压档没有100 kV档，所以本研究选择80 kV做低管电压组，跨度偏大。结果显示，两组的CT剂量指数（CTDI）、剂量长度乘积（DLP）及有效剂量（ED）比较差异均有统计学意义，试验组较对照组CTDI降低68%，DLP降低74%，ED降低75%。本研究结果也证实了将腹部血管CTA检查的管电压由常规120 kV降至80 kV时，受检者的辐射剂量降低了69.8%，而病变显示与图像质量受影响有限。
Thomas等[7]体外研究认为，使用80 kV的管电压较120 kV管电压对于检测冠状动脉钙化更有利，这是因为当管电压从120 kV降至80 kV时，光子能力从66 keV降至52 keV，高原子序数的钙原子与周围低原子序数的水、组织或血液的吸收对比增强，从而使图像钙化与周围组织对比度增强，有利于钙化的检查。适当减低管电压可以增加强化后血管的CT值，从而补偿低电压引起的噪声增高，为低剂量扫描提供可能[8-9]。
本研究结果显示，试验组与对照组的腹主动脉平均动脉强化值分别为（604.9±132.3）HU、（378.3±94.3）HU，差异有统计学意义（P
3.2 CTA图像质量评价指标及噪声的影响 理想的腹主动脉CTA参数选择的目标：腹主动脉的密度尽可能高于软骨和骨组织密度，使动脉周围结构（如下腔静脉、软组织、实质脏器等）尽可能不强化或少强化，以减少本底密度和静脉的重叠[12]。
本研究显示，两组腹部动脉强化值与邻近实质脏器CT值差值有统计学差异，而重建血管的边缘情况、腹主动脉的分支血管显示无明显差异。两组重建血管的二维及三维图像（包括VR、MIP及MPR）图像质量均能满足临床血管疾病诊断要求。两组所得的图像均可观察到腹主动脉的3～4级分支血管，对管壁钙化性及非钙化性斑块显示满意，能判断出病变管腔中重度狭窄程度。
降低仟伏值不可避免地增加一些噪声，图像噪声使影像出现颗粒性，影响图像质量甚至影响诊断。量子噪声与管电压的平方根呈反比，管电压降低噪声增加时低对比的分辨力降低，但是对高对比的分辨力影响很小，而图像的噪声也是图像质量的重要构成成分[13]。对于腹主动脉CTA来说，降低管电压是噪声增加对于实质脏器可能产生影响，但是强化的血管与邻近软组织有较高的对比分辨力，因此一定的图像噪声对于观察血管病变影响不会太大[12]。本组研究80 kV组的图像噪声较120 kV偏高，而其动脉强化值高于120 kV组，重建血管图像质量无下降，原始图像腹部实质脏器颗粒性增多，图像分辨率低，影响血管外相关疾病的诊断。
两组图像质量主客观评分均分分别为（3.61±0.16）分、（4.56±0.12）分，差异有统计学差异（P
3.3 CTA技术优化及参数选择 为获得较好的血管强化密度需要选择合理的参数，包括管电流、对比剂剂量、浓度和注射速率及扫描延迟时间等。CTA成功的关键之一是对比剂在动脉充盈CT密度值达峰时立即扫描，扫描期间峰值持续至扫描结束，掌握合适的扫描时间窗主要包括对比剂峰值到达时间和保持时间两个方面[6]。影响这些参数的因素包括个体因素及疾病因素、注射容积及流率、碘对比剂的浓度及是否追加盐水、对比剂跟踪技术（bolus-tracking）等[14-15]。在MDCT上，图像的层厚是由探测器的结构决定的，并可以根据组合设置进行不同层厚的重建。薄层图像可以提供好的Z轴分辨率和空间分辨力，但由于接受的光子量相对较少会产生较大的噪声，为了维持相对高质量的图像，必须增加管电流，可以将薄层采集的图像进行厚层重建，这样即使不用较高的剂量也可以减小噪声，并获得较高的图像分辨力[16]。
本研究结果表明，腹部血管64排螺旋CT采用低管电压（80 kV）扫描，可以有效地降低受检者的辐射剂量，得到较好的血管强化值。虽然原始图像噪声偏高，但是所获得的图像可满足临床诊断要求，要使原始图像质量更佳，相关参数及管电流需进一步优化。
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（收稿日期：2014-02-13） （本文编辑：欧丽）