唐 坤 TANG Kun

李 瑞 LI Rui

林 潔 LIN Jie

鄭祥武 ZHENG Xiangwu

曹國全 CAO Guoquan

近年來，隨著多層螺旋CT（MSCT）的推廣使用，CT血管成像（CTA）在臨床上得到廣泛應(yīng)用。但由于CTA的掃描層面薄，達(dá)到一定分辨率所需的射線劑量勢必有所增加[1]。因此，如何降低患者CTA檢查中所接受的輻射劑量已成為關(guān)注重點(diǎn)。目前，降低CTA輻射劑量的主要方法是通過降低管電流來實(shí)現(xiàn)的，雖然已有少數(shù)關(guān)于低管電壓低劑量CTA的報(bào)道，但都相對集中于肺動脈[2]、主動脈[3]等大血管，而有關(guān)低管電壓腦CTA的研究仍較少，且目前的研究均處于初期階段，部分研究數(shù)據(jù)尚存在差異。因此，本研究擬通過對比80 kV及120 kV管電壓對腦CTA圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響，探討低管電壓低劑量腦CTA的臨床可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 2011-06～12在溫州醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院行腦CTA檢查的100例患者中，男58例，女42例；年齡18～82歲，平均（53.2±15.4）歲。頭暈、頭痛18例，腦梗死13例，腦出血47例，腦外傷16例，高血壓47例，糖尿病20例。依據(jù)掃描管電壓不同將患者分為80 kV組和120 kV組，每組50例。排除顱腦手術(shù)者、對造影劑過敏者及嚴(yán)重心腎功能疾病而不宜行CTA檢查者。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE LightSpeed 16層螺旋CT儀，以20G留置針經(jīng)右側(cè)手背靜脈或肘前靜脈穿刺，雙手置于身體兩側(cè)，取仰臥位，頭先進(jìn)。對比劑使用非離子型造影劑碘海醇（350 mgI/ml，揚(yáng)子江藥業(yè)），采用高壓注射，注射劑量為80～90 ml，注射速度4.0 ml/s。采用延時掃描，靜脈注射對比劑后延時22～24 s開始掃描，掃描范圍從顱底至顱頂。

掃描方案：兩組分別采用80 kV和120 kV管電壓，其余掃描參數(shù)相同：管電流380 mA，準(zhǔn)直16×1.25 mm，旋轉(zhuǎn)時間0.6 s，層厚5.0 mm，層間距5.0 mm，螺距0.562，視野25 cm，矩陣512×512，重建層厚1.25 mm，重建間隔0.6 mm。

1.3 圖像質(zhì)量評價(jià)

1.3.1 客觀評價(jià) 分別測量基底動脈、左右兩側(cè)頸內(nèi)動脈顱內(nèi)段、大腦前動脈、大腦中動脈及大腦后動脈CT值，以枕葉腦實(shí)質(zhì)CT值為血管背景，取其CT值標(biāo)準(zhǔn)差為圖像噪聲，并計(jì)算各動脈對比噪聲比（CNR）、信噪比（SNR）。CT值測量感興趣區(qū)（ROI）盡可能大，并避開鈣化區(qū)，所有測量均由一位放射科住院醫(yī)師獨(dú)立完成。CNR及SNR計(jì)算：CNR=(ROIa－ROIb)/SD；SNR=ROIa/SD（其中ROIa為血管CT值，ROIb為背景腦實(shí)質(zhì)CT值，SD為圖像噪聲）。

1.3.2 主觀評價(jià) 由2名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用盲法對圖像質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立評價(jià)。采用5分評價(jià)法分別對腦動脈所有重建圖像，包括多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）、容積再現(xiàn)（VR）及血管邊緣形態(tài)、微小血管顯示、整體圖像質(zhì)量、診斷信心等進(jìn)行評價(jià)。

1.4 輻射劑量計(jì)算 系統(tǒng)依據(jù)所設(shè)置的掃描參數(shù)自動計(jì)算出輻射劑量值、CT劑量指數(shù)容積（CTDIvol)和劑量長度乘積（DLP），記錄每種掃描方案的CTDIvol和DLP。根據(jù)DLP計(jì)算有效劑量（ED），ED=k×DLP，k 為組織權(quán)重因子（單位：mSv?mGy-1?cm-1），采用歐盟委員會推薦的成人頭部權(quán)重因子0.0021[4]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，兩組圖像掃描長度、CT值、圖像噪聲、CNR、SNR及輻射劑量比較采用成組t檢驗(yàn)，兩組間圖像主觀評分比較采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)；2名觀察者間的一致性采用Kappa檢驗(yàn)，Kappa＞0.60認(rèn)為一致性較好，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量 100例患者均成功實(shí)施腦CTA檢查。兩組掃描長度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.49, P＞0.05）。80 kV組CTDIvol、DLP及ED較120 kV組分別降低63.97%、64.54%和64.65%，兩組DLP及ED差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=18.24、18.24, P＜0.001），見表1。

表1 兩種掃描方案的輻射劑量比較

2.2 客觀圖像質(zhì)量 80 kV組腦動脈CT值較120 kV組增加133.29～187.45 Hu，80 kV組腦動脈與周邊腦實(shí)質(zhì)CT值之差較120 kV組增加120.90～175.06 Hu，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=12.65、11.27、11.45、10.07、12.99,P＜0.001），但兩組各動脈CNR、SNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。80 kV組、120 kV組圖像噪聲比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=15.16, P＜0.001）。見表2。

2.3 主觀圖像質(zhì)量 兩組腦動脈重建圖像（包括VR、MIP及MPR）質(zhì)量顯示均較好，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（―1.61、―1.76、―1.76, P＞0.05）。對于腦動脈遠(yuǎn)端分支的顯示，尤其是微小血管分支的顯示程度，80 kV組較120 kV組明顯增多，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（U=―5.89, P＜0.001）。80 kV組腦動脈血管邊緣銳利程度較120 kV組降低，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（U=―5.39, P＜0.001）。80 kV組圖像的整體質(zhì)量及對圖像的診斷信心評分小于120 kV組，但兩組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（U= ―1.82、―1.47, P＞0.05）（圖 1）。兩組主觀圖像質(zhì)量評價(jià)結(jié)果見表3。

表2 80kV組與120kV組的客觀圖像質(zhì)量評價(jià)比較

圖1 80 kV組及120 kV組管電壓腦血管重建圖像。A、C分別為80kV管電壓下腦血管容積再現(xiàn)及最大密度投影圖像：血管邊緣較銳利（評分4分），微小分支血管顯示一般（評分3分），圖像整體質(zhì)量較好（評分4分），診斷信心充足（評分5分）；B、D分別為120 kV管電壓下腦血管容積再現(xiàn)及最大密度投影圖像：血管邊緣銳利（評分5分），微小分支血管顯示少（評分5分），圖像整體質(zhì)量好（評分5分），診斷信心充足（評分5分）

表3 80 kV組和120kV組主觀圖像質(zhì)量評價(jià)結(jié)果（分）

3 討論

作為一種無創(chuàng)性檢查，腦CTA的臨床價(jià)值已得到廣泛認(rèn)可，并已成為一種常規(guī)檢查手段。然而CT輻射劑量較大，一次頭部常規(guī)CT檢查所致ED為0.9～4.0 mSv，而CTA檢查因掃描層厚薄，為達(dá)到一定的分辨率需要加大管電流，因此產(chǎn)生的輻射劑量更大，如果行雙期或減影掃描，其輻射劑量為單次掃描的2～3倍[5]。因此，在不影響圖像質(zhì)量的前提下，如何降低CTA輻射劑量，成為關(guān)注熱點(diǎn)。

降低管電壓可以有效降低CT檢查的輻射劑量。從連續(xù)X射線強(qiáng)度公式I=KiZU2（I：X射線強(qiáng)度：i：管電流；K：比例系數(shù)；Z：陽極靶材料的原子序數(shù)：U：管電壓）可見，X射線的強(qiáng)度與X射線管的管電壓平方呈正相關(guān)，因此，等幅度地降低管電壓或降低管電流，前者比后者能更有效地降低輻射劑量。本研究結(jié)果顯示，當(dāng)管電壓由120 kV降到80 kV時，CT輻射劑量將明顯降低，約為64%。Waaijer等[6]關(guān)于腦Willis環(huán)低管電壓的研究結(jié)果同樣表明，90 kV低管電壓組與常規(guī)120 kV組相比，其輻射劑量可降低30%。因此，在減少CTA輻射劑量方面，降低管電壓是一種行之有效的方法。隨著管電壓降低，入射X線能量減少，其對組織的穿透力降低，相應(yīng)地，組織對入射X線的吸收增加，從而導(dǎo)致組織的吸收劑量加大。然而研究表明，在其他掃描條件不變的情況下，隨著管電壓的升高，表面入射劑量和透過的X射線劑量均明顯增加，且前者增加的幅度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者，因此，組織的吸收劑量也隨之增加。反之，隨著管電壓降低，組織的吸收劑量并不增加而是降低[7]。本研究結(jié)果顯示，當(dāng)管電壓降低至80 kV時，患者所接受的ED將降低64.65%，由此可見，降低管電壓能大大降低患者所遭受的輻射危害。

降低管電壓可以顯著增加含對比劑血管的CT值。本研究結(jié)果顯示，隨著管電壓的降低，80 kV組血管CT強(qiáng)化值較120 kV組顯著增加，血管與周邊腦實(shí)質(zhì)的對比度加大。這是因?yàn)楫?dāng)管電壓由120 kV降到80 kV時，X線的能量更接近對比劑碘原子K層結(jié)合能33.2 keV，其產(chǎn)生的光電效應(yīng)更強(qiáng)，相應(yīng)所得CT值也就越高。Bahner等[8]研究發(fā)現(xiàn)，80 kV低管電壓掃描不僅血管CT強(qiáng)化值顯著高于120 kV，而且圖像CNR也比120 kV組高26%～59%（P＜0.05）。該結(jié)果與本研究結(jié)果存在一定差異，原因在于Bahner等[8]的研究在降低管電壓的同時也增加了管電流值，在一定程度上彌補(bǔ)了低管電壓所導(dǎo)致的噪聲增加，故圖像CNR及SNR相應(yīng)升高。本研究中兩組管電流值相同，雖然80 kV低管電壓掃描所得圖像CNR及SNR與120 kV組相比沒有增加，但兩組無顯著差異。增加管電流雖然可以提高圖像CNR及SNR，但同時增加了輻射劑量，因此本研究在保證圖像客觀質(zhì)量的同時，能更大幅度地降低CT輻射劑量。

本研究結(jié)果顯示，80 kV低管電壓掃描所得腦CTA重建圖像質(zhì)量較好，但血管邊緣的銳利程度減低，這是由于管電壓降低后圖像噪聲增加所致。此外，隨著管電壓的降低，微小分支血管顯示明顯增多，這是低管電壓所致血管強(qiáng)化值增加的結(jié)果。從臨床診斷角度來說，微小分支血管增多的臨床意義有限，且在一定程度上可能會干擾大分支血管的觀察效果，但可以通過窗寬、窗位閾值調(diào)節(jié)將其“隱藏”。因此，本研究在保證整體圖像質(zhì)量及診斷結(jié)果不受影響的條件下大幅度降低輻射劑量，符合放射檢查中應(yīng)遵循的輻射防護(hù)最優(yōu)化原則[9,10]。然而也有學(xué)者持不同意見，Wagner等[10]研究認(rèn)為，管電壓降低，雖然可使血管CT值增加，但由于顱骨對射線的衰減增加以及背景腦組織CT值增加，將導(dǎo)致血管對比度、圖像質(zhì)量、血管邊緣形態(tài)及診斷信心降低。然而項(xiàng)研究時間較早，儀器機(jī)型相對落后（4層螺旋CT），且該掃描條件中管電流值較低，螺距值偏大，這些都有可能導(dǎo)致圖像質(zhì)量降低，而且該研究的樣本量小，每組僅10例患者，其結(jié)果的準(zhǔn)確性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

此外，本研究提示隨著管電壓降低，圖像噪聲將顯著增加，與文獻(xiàn)[6,8,11]報(bào)道相符。既往研究認(rèn)為噪聲增加會對顱內(nèi)細(xì)小血管及后循環(huán)的圖像質(zhì)量產(chǎn)生較嚴(yán)重的影響，因此建議適當(dāng)增加管電流以彌補(bǔ)低管電壓所致的噪聲增加[11]。本研究結(jié)果表明，在管電流一致的情況下，雖然圖像噪聲有所增加，整體圖像質(zhì)量包括后循環(huán)大腦后動脈及基底動脈的圖像質(zhì)量均未明顯受損，而且診斷信心充足。因此，在不影響疾病診斷的前提下，應(yīng)允許適度噪聲的存在，過度追求圖像的低噪聲，會使受檢者接受過多不必要的輻射劑量[12]。

綜上所述，80 kV低管電壓腦CTA雖然圖像噪聲增加，血管邊緣銳利程度減低，且微小分支血管顯示增多，但80 kV低管電壓掃描可以顯著增加血管強(qiáng)化值及其與周邊組織的對比，而且圖像整體質(zhì)量及診斷信心不受影響，并能大幅度地降低輻射劑量，減少患者的輻射危害。因此，80 kV低管電壓腦CTA的臨床應(yīng)用價(jià)值較高，推薦常規(guī)使用。

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