尤 佳 代 岳 李菁菁 程 麗 張秀莉 劉 琦 劉 穎 徐 凱

2 徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院影像科

頭頸部CT血管成像（computer tomography angiography，CTA）檢查在臨床上的應用日益廣泛，它能清楚地顯示頸內(nèi)動脈、椎基底動脈及Willis環(huán)，但是頭頸CTA掃描范圍大，層面薄，患者所受的輻射劑量相對較大，此范圍內(nèi)有晶狀體、甲狀腺等對射線敏感的器官，可能對患者會造成潛在的損傷[1]。目前，降低管電壓是減少輻射劑量最常用的方法，但是圖像噪聲會增加[2]。如何降低患者 CT檢查中所接受的輻射劑量并保證圖像質(zhì)量已成為業(yè)界關(guān)注的焦點之一。自適應統(tǒng)計迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR）技術(shù)是一種較新的CT圖像重建算法，與傳統(tǒng)的濾波反投影(filtered back projection，F(xiàn)BP)重建方法相比，能夠在低劑量掃描的同時獲得清晰的圖像質(zhì)量[3]。雖然頭頸CTA低劑量或低對比劑劑量掃描方面研究較多[4-5]，但頭頸CTA低劑量掃描中，關(guān)于不同體重指數(shù)(body mass index，BMI)對圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響少有報道，本研究旨在探討利用低電壓技術(shù)結(jié)合ASiR迭代重建技術(shù)在不同BMI患者頭頸部CTA掃描中對圖像質(zhì)量及輻射劑量的臨床應用價值。

方 法

1.患者資料

連續(xù)選取2014年3月～2014年10月于我院行頭頸CTA檢查的患者186例，其中男118例，女68例，年齡25～79歲，平均（58.48±11.31）歲。病例入組的排除標準：①患者年齡＜18周歲或＞80周歲；②患者的頭頸部大血管主干任何一個明顯狹窄或閉塞；③既往對碘對比劑過敏者、有嚴重心腎功能疾病的患者。所有患者檢查前均簽署知情同意書。

2.掃描方法

CT掃描采用GE Optima CT660 128層CT機(GE Healthcare，USA)。探測器寬度64×0.625mm，螺距1.375，層 厚1.25mm，層間距0.625mm，旋轉(zhuǎn)時間0.5s/周，SFOV 320mm×320mm，矩陣512×512，采用自動管電流技術(shù)（NI=8）。對比劑均使用碘海醇（350 mgI/ml，通用電氣藥業(yè)上海有限公司），采用Missouri高壓注射(Ulrich，德國)，注射劑量為體重×1ml/kg，注射速率 4.0 ml/s，追加生理鹽水30ml。在頭頸部正位定位像上，選取支氣管分叉下1cm的橫斷面作為觀察層面，ROI定位在升主動脈層面，設(shè)置觸發(fā)掃描CT閾值為120 HU，延遲5.5s開始觸發(fā)掃描，掃描范圍為主動脈弓至顱頂。

3.掃描方案

將186例患者隨機分為A、B組，A組94例，B組92例。A組（常規(guī)劑量組）的掃描參數(shù)為120 kV，采用FBP重建，B組（低劑量組）為100kV，采用ASiR40迭代重建。BMI是判斷肥胖程度的常用指標，BMI=體重（kg）/身高2（m2），A組和B組按照BMI進一步分組，A1組和B1組：BMI＜24 kg/m2為正?；蚱莼颊?；A2組和B2組：24 kg/m2≤BMI＜28 kg/m2為超重或偏胖患者；A3組和B3組：BMI≥28 kg/m2為肥胖患者[6]。

4.圖像后處理及輻射劑量

將圖像傳至GE AW4.5工作站進行后處理。掃描結(jié)束后，記錄兩組的的CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)。

5.圖像質(zhì)量評價

5.1 客觀評價（參考Zhang的測量方法[5]）：①血管CT值(感興趣區(qū)（region of interest，ROI）血管)的測量：在橫斷面圖像上選取頭部（雙側(cè)大腦中動脈M1段）、頸部（雙側(cè)頸動脈竇）以及胸廓入口處（主動脈弓），于血管中心放置ROI測量CT值，避開血管壁的鈣化。②圖像噪聲的測量：在大腦中動脈和頸動脈竇水平，將ROI置于同層身體左右兩側(cè)的空氣內(nèi)，所測CT值標準差的平均值分別作為頭部、頸部的圖像噪聲。在主動脈弓水平，將ROI置于同層胸壁上方空氣內(nèi)，所測CT值標準差作為胸廓入口處的圖像噪聲。③背景衰減值（ROI背景）的測量：在大腦中動脈水平，將ROI置于同層的兩側(cè)顳肌內(nèi)，取CT值的平均值作為頭部的背景衰減值。在頸動脈竇和主動脈弓水平，將ROI置于同層的兩側(cè)椎旁肌肉內(nèi)，取CT值的平均值分別作為頸部和胸廓入口處的背景衰減值。④信噪比(signal to noise ratio，SNR)：為血管CT值與圖像噪聲的比值(SNR=ROI血管/圖像噪聲)，分別計算每個患者的頭部、頸部以及胸廓入口處的SNR。⑤對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)：為血管CT值與背景衰減值差值與圖像噪聲的比值(CNR=(ROI血管-ROI背景)/圖像噪聲)，分別計算每個患者的頭部、頸部以及胸廓入口處的CNR。

5.2 主觀評價：由2名主治醫(yī)師以上有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師參照 L?ve的4分法進行圖像質(zhì)量評估[7]，評估時采用盲法：1分：圖像質(zhì)量差，圖像噪聲較大，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能滿足診斷要求；2分：圖像質(zhì)量一般，圖像噪聲較大，部分組織結(jié)構(gòu)顯示不清，但基本能滿足診斷要求；3分：圖像質(zhì)量良好，圖像噪聲尚可，結(jié)構(gòu)顯示清楚，能滿足診斷要求；4分：圖像質(zhì)量優(yōu)質(zhì)，圖像噪聲小，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對比良好，完全能滿足診斷要求。

6.統(tǒng)計學分析

所有統(tǒng)計學處理均應用SPSS16.0統(tǒng)計軟件進行。①A1組和B1組，A2組和B2組以及A3組和B3組患者年齡、BMI比較采用兩獨立樣本t檢驗，患者性別情況比較采用χ2檢驗。②A1組和B1組，A2組和B2組以及A3組和B3組患者的CTDIvol、DLP、血管CT值、圖像噪聲、SNR和CNR比較采用兩獨立樣本t檢驗。③采用Mann-Whitney檢驗比較A1組和B1組，A2組和B2組以及A3組和B3組的主觀圖像質(zhì)量評分，采用Kappa檢驗分析2名醫(yī)師評價不同組圖像質(zhì)量的一致性。Kappa值=0.81～1.00提示兩者一致性非常好；Kappa值=0.61～0.80提示兩者一致性好；Kappa值=0.41～0.60提示兩者一致性一般；Kappa值＜0.40提示兩者一致性差。以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

結(jié)果

圖1 根據(jù)不同BMI分組，2名醫(yī)師對低劑量組(B組)的圖像評分均高于常規(guī)劑量組（A組），并且2名醫(yī)師關(guān)于評價低劑量組圖像的一致性高于常規(guī)劑量組。

表1 A組和B組患者一般資料情況

表2 A組和B組患者輻射線劑量的比較(±s）

表2 A組和B組患者輻射線劑量的比較(±s）

A組和B組各分組的患者年齡、BMI、性別差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）(表1)。

1.輻射劑量

B1組、B2組及B3組的CTDIvol較A1組、A2組及A3組分別下降29.29%、32.70%及40.24%(均P＜0.05)；B1組、B2組及B3組的DLP較A1組、A2組及A3組分別下降32.44%、35.10%和40.98%(均P＜0.05)(表2)。

2.A組和B組的圖像客觀指標

在不同的BMI分組中，B組跟A組比較，血管CT值均增高，圖像噪聲均減低，SNR和CNR均增高，差異均有統(tǒng)計學意義(均P＜0.05)(表3、4)。

3.A組和B組的圖像主觀評分

2名有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師以盲法對各組CTA圖像進行評分。醫(yī)生1（圖1）：B1組、B2組及B3組的圖像質(zhì)量分別高于A1組、A2組及A3組，差異具有統(tǒng)計學意義(Z值=-3.948，-2.281，-2.285，P值=0.000，0.023，0.022，均P＜0.05)；醫(yī)生2（圖1）：B1組、B2組及B3組的圖像質(zhì)量分別高于A1組、A2組及A3組，差異具有統(tǒng)計學意義(Z值=-2.985，-2.549，-2.936，P值=0.003，0.011，0.005，均P＜0.05)。2名醫(yī)師分析B1組、B2組及B3組圖像質(zhì)量的一致性(kappa值=0.634，0.644，0.628，P值=0.000，0.000，0.000)分別高于A1組、A2組及A3組(kappa值=0.476，0.566，0.595，P值=0.000，0.000，0.020，均P＜0.05)。圖2和圖3為不同掃描方案的CTA圖像（BMI＜24kg/m2）。

表3 各組的血管CT值及圖像噪聲比較(±s)

表3 各組的血管CT值及圖像噪聲比較(±s)

表4 各組的SNR及CNR比較(±s)

表4 各組的SNR及CNR比較(±s)

圖2 女，54歲，腦梗死，BMI為23.14kg/m2，采用A組方案。A.頭部VR圖像；B.頭部MIP圖像；C.胸廓入口處圖像。圖3 女，51歲，腦梗死，BMI為22.78kg/m2，采用B組方案。A.頭部VR圖像；B.頭部MIP圖像；C.胸廓入口處圖像。B組（圖3A～C）圖像較A組(圖2A～C)：頭部VR、MIP圖像顯示血管邊緣更光滑、細膩，圖像整體質(zhì)量好，而且胸廓入口處圖像條索狀偽影有減少。

討 論

隨著CT的廣泛應用，低輻射劑量等患者關(guān)愛問題也逐漸受到人們關(guān)注，有文獻報道約2%的惡性腫瘤是由CT輻射所致[8]。頭頸 CTA 檢查是診斷頸部、腦血管性疾病的重要手段之一，但頭頸CTA掃描范圍廣，一般是自主動脈弓水平至顱頂水平，患者所接受的輻射劑量較高。

目前有多種方法能夠降低CT的輻射劑量，包括降低管電壓、降低管電流、自動劑量控制等[9-10]。而降低輻射劑量會使圖像質(zhì)量下降，噪聲水平升高，特別是對于肥胖的患者來說，盲目降低管電壓，沒有足夠的輻射劑量，導致圖像質(zhì)量不能滿足診斷，進而造成檢查失敗。在不影響圖像質(zhì)量的前提下，降低輻射劑量，一直受到人們的關(guān)注，近年來迭代重建提供了一個解決途徑，有研究報道[11]，迭代重建可以顯著地降低噪聲，并改善圖像質(zhì)量。本研究采用的ASiR迭代算法是迭代算法中的一種[3]，它是在原始數(shù)據(jù)空間，通過精確模型進行運算，引入統(tǒng)計信息，進而獲得優(yōu)質(zhì)圖像。通過降低圖像噪聲獲得劑量優(yōu)勢，因此在相同噪聲水平和圖像質(zhì)量前提下，掃描劑量可以降低。

根據(jù)文獻報道[4，12]，在頭頸CTA檢查中，低劑量掃描結(jié)合迭代重建方案能夠在降低輻射劑量的同時獲得清晰的圖像質(zhì)量，但是，這些研究均未報道研究人群的BMI情況，也未提到其結(jié)論是否適用于不同BMI患者，鑒于此，本研究采用100kV低劑量掃描結(jié)合ASiR迭代重建方案，研究其在正?；蚱萁M、超重或偏胖組和肥胖組病人中的應用情況。本研究結(jié)果顯示，B組各分組較A組對應組輻射劑量均降低，肥胖組降低最多，其次是超重或偏胖組，正?；蚱萁M降低最少，說明在降低管電壓情況下，隨著BMI增加，輻射劑量降低的程度越大。在不同BMI分組中，頭部（大腦中動脈水平）、頸部（頸動脈竇水平）以及胸廓入口處（主動脈弓水平）的CT值B組各分組較A組對應組均增高，這是由于碘的原子序數(shù)相對較高(Z=53)，降低管電壓時，X線能量減少，碘對比劑對X線的衰減增加，100 kV的管電壓會使其更好地吸收X線，出現(xiàn)血管CT值增加，圖像對比度增強的結(jié)果[13]。另外B組各分組較A組對應組圖像噪聲均減低，SNR、CNR均增高，圖像主觀評分均高，ASiR的重建使圖像質(zhì)量并未因管電壓降低而下降。所以在頭頸CTA成像中，應用ASiR能夠彌補低劑量成像造成的圖像噪聲增大，并且改善信噪比及對比噪聲比，從而得到與常規(guī)劑量FBP相當甚至更好的圖像質(zhì)量[12]。本研究所選的迭代深度是40%，而未選擇其他迭代深度，有研究對比不同迭代深度的圖像質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，深度加大圖像會有較重“虛假”感，所以該研究推薦使用中等深度迭代值[14]。根據(jù)本研究結(jié)果，采用100kV管電壓和ASiR迭代掃描方案，可降低不同BMI患者的輻射劑量，尤其是肥胖患者，而且不同BMI患者的圖像質(zhì)量均得到臨床肯定，值得推廣。

本研究的不足之處：①本研究僅使用ASiR迭代深度40進行重建，未與其他的迭代深度比較，鑒于此有待進一步完善；②本研究未進一步探索80kV甚至更低管電壓結(jié)合迭代重建方案在正?；蚱萁M、超重或偏胖組和肥胖組中的輻射劑量和圖像質(zhì)量情況，待今后有待進一步研究。

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