馬晶晶 袁 濤 全冠民*

肺動脈栓塞（pulmonary embolism,PE）是一種致死率較高的疾病。 多層螺旋CT 肺動脈成像（CT pulmonary arteries angiography，CTPA）已取代導管法血管造影，成為診斷PE 的主要影像檢查方法，它除可判斷PE 的程度、范圍、急慢性，還可觀察心腔內有無血栓、肺組織灌注情況、肺梗死病灶以及評估心功能狀態(tài)和其他并發(fā)癥等[1]。 由于PE 病人常需要行多次CTPA 檢查來了解栓子吸收及心肺功能恢復情況，因此會造成輻射劑量的增大，這一問題逐漸引起了人們的關注。CT 電離輻射是目前醫(yī)學輻射主要來源，在發(fā)達國家占年人均輻射量1/4[2]。 目前低輻射劑量CTPA 已成為研究的焦點。 胸部具有良好的天然對比，適合應用低劑量技術，CTPA 檢查由于碘對比劑增加了血管對比度， 故降低了輻射劑量，但對觀察肺動脈和栓子的影響較小。 近年來，有關低劑量CTPA 的研究報道較多， 本文對其掃描方法和研究進展予以綜述。

1 降低管電流

1.1 降低固定管電流 目前國內外低劑量掃描多采用降低管電流的方法。 管電流與輻射劑量呈線性關系。 X 線球管的管電流決定了陰極燈絲發(fā)射電子數(shù)量，即管電流愈大，陰極發(fā)射電子數(shù)愈多，電子撞擊陽極靶產生的X 線劑量也愈大。 管電流下降雖然降低了信噪比，但對于肺這種高對比器官作用不甚明顯。 如姜等[3]采用管電壓120 kV 對可疑PE 病人行雙期CTPA 研究，第1 期管電流280 mA，第2 期管電流60 mA 或30 mA，結果顯示，不同觀察者間判斷為“不確定”結果與“陽性”結果差異有統(tǒng)計學意義， 但與管電流無關；60 mA 組和30 mA 組均具有較高敏感性及特異性；血管內強化評分，30 mA 組與280 mA 組比較差異有統(tǒng)計學意義， 而與60 mA組差異無統(tǒng)計學意義；管電流60 mA 時輻射劑量相當于280 mA 時的21.42%， 相當于100 mA 時的59.93%。 Henes 等[4]比較了同一個體（豬PE 模型）120 kV/120 mAseff [mAseff（effective mAs）為毫安效應 或 稱 有 效 毫 安=mAs/螺 距]、120 kV/80 mAseff 和80 kV/80 mAseff 這3 組CTPA 的診斷準確性，3 組容積CT 劑量指數(shù) （CT dose index volume，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose-length product，DLP）和有效劑量 （effective dose，ED） 分 別 為：7.1、4.7、1.4 mGy；199.5、132.1、39.4 mGy·cm；3.39、2.25、0.6 mSv，差異均有統(tǒng)計學意義， 輻射劑量明顯下降。 當管電壓120 kV 不變時，管電流自120 mA 降至80 mA，影像質量下降不明顯；但當管電壓及管電流均降低時，影像質量受損，僅中央肺動脈及葉級動脈PE 診斷準確性不變。 盡管80 kV/80 mAseff 組影像質量部分受損，但其可以用于中央肺動脈栓子吸收情況的隨訪。

1.2 自動管電流技術 即管電流自動調制技術。由于病人體型差異以及不同部位對放射線吸收情況差異明顯，選擇合適管電流可避免不必要的輻射并保證影像質量。 管電流調制技術目前已廣泛應用于臨床，但應用這種技術需預設有效的毫安秒和噪聲指數(shù)，這兩個參數(shù)選擇需結合病人年齡、體型及臨床需要。 雖然廠商會提供參考值，但仍需在臨床實踐中不斷改進。王等[5]研究表明640 層CTPA 采用自動管電流技術和右心房閾值跟蹤觸發(fā)，有效劑量降低56%，對比劑劑量從60 mL 降至20 mL。自動管電流技術常結合低管電壓來降低輻射劑量[6-7]。 富等[6]研究表明， 結合管電流調制技術，80 kV 組ED 較120 kV 組降低約67%， 同時80 kV 組肺動脈CT 值較高，兩組間信噪比（SNR）、對比噪聲比(CNR)及影像質量評分差異均無統(tǒng)計學意義。

2 降低管電壓

CT 輻射劑量與管電壓的平方成正比，降低管電壓可增加高原子序數(shù)物質的CT 值，雖然噪聲增加，但CNR 并不降低，甚至有所增加，因此降低管電壓成為減少CTPA 輻射劑量另一簡單而有效的方法[8-10]。如Bj?rkdahl 等[11]研究表明管電壓自120 kV 降至100 kV 時， 平均DLP 及ED 分別降低42%及45%，CTDIvol降低40%，而CNR 無下降，主觀影像質量評分差異無統(tǒng)計學意義。 Schueller-Weidekamm 等[9]將管電壓從140 kV 降至100 kV，段及亞段肺動脈顯示率增高， 同時CTDIvol從10.4 mGy 下降至3.4 mGy。胡等[7]研究128 層螺旋CT 管電流調制CTPA，80 kV組CTDIvol、DLP 及ED 均低于100 kV 組，ED 降低約56.35%。

近年來提出的“雙低”CTA 技術逐漸受到重視。所謂的“雙低”CTA，即同時采用低輻射劑量及低對比劑用量的CTA 技術[12]。 “雙低”CTPA 既降低了輻射劑量，又減少了碘負荷[13-14]。 如Szucs-Farkas 等[13]研究了雙低技術在PE 應用中的準確性，結果表明，雙低組（80 kV，75 mL）與常規(guī)組（120 kV，100 mL）的影像質量及對PE 診斷的準確性差異無統(tǒng)計學意義；常規(guī)組及雙低組的敏感度及特異度分別為79.9%與81.3%、98.0%與98.2%。Viteri-Ramírez 等[15]報道，對于體質量＜80 kg 的可疑PE 病人，80 kV/60 mL（管電壓/對比劑劑量）組較100 kV/80 mL 組輻射劑量降低60%且對比劑劑量減少25%， 前者肺動脈CT值較高，兩組SNR 及CNR 差異無統(tǒng)計學意義。

雙源CTPA 應用報道逐漸增多，實現(xiàn)了同一病人不同管電壓間的比較[16]，避免了許多無法控制因素，還可以提供功能信息，包括肺灌注數(shù)據(jù)[17]。 如Godoy等[18]研究顯示雙源CT 同步高管電壓（140 kV）、低管電壓 （80 kV）CTPA 間影像質量無差異， 低管電壓（80 kV）CTPA 影像質量反而較高；同時表明管電壓80 kV 時，低對比劑劑量可以明顯改善影像質量且增加中央肺動脈和周圍肺動脈CT 值。 Wichmann 等[19]將120 例病人分為單源100 kV-400 mg I/mL、 單源70 kV-400 mg I/mL 及 雙 源70 kV-300 mg I/mL 共3 組， 結果表明單源70 kV-400 mg I/mL 組較單源100 kV-400 mg I/mL 組DLP 降低59%， 但SNR 和CNR 相當； 雙源70 kV-300 mg I/mL 組CTPA 影像質量較好，同時碘負荷降低，而輻射劑量與100 kV-400 mg I/mL 組無明顯差異。

由于低能量光子被病人吸收增多，造成低管電壓時影像噪聲增大， 因此不宜一味地降低管電壓，而應尋求一個最優(yōu)化的管電壓，以得到最好的影像質量（如CNR）和最低輻射劑量。 該最優(yōu)化管電壓更多依賴于病人體型及具體診斷需求[20]。

3 其他掃描技術改進

3.1 大螺距掃描 當掃描范圍一定時， 增大螺距，掃描時間縮短，輻射劑量相應降低，且有利于危重及配合困難的病人的掃描。以往CT 設備的探測器層數(shù)影響螺距的選擇，為保證Z 軸分辨力，常采用較小螺距，因此輻射劑量較高。 目前大螺距掃描已逐漸應用于CTPA，Hou 等[21]比較了雙源128 層CTPA（螺距2.8）與雙源64 層CTPA（螺距0.9），表明兩組影像質量差異無統(tǒng)計學意義， 而輻射劑量降低47.2%； 同時大螺距掃描時心臟結構及近端冠狀動脈結構明顯改善，有可能實現(xiàn)胸痛病例的一站式掃描。Co 等[22]研究顯示，雙源128 層CT 模擬心電門控技術（大螺距3.2）結合心臟蝶形濾線器較常規(guī)雙源CT（螺距2.8）輻射劑量降低約48%，雖然前者噪聲增加，SNR 及CNR 下降， 但不影響肺動脈評價。 de Zordo 等[23]比較了雙源大螺距（3.2）100 kV 及120 kV、雙能CT（100/140 kV 及螺距0.55）、單源CT（螺距1.2）100 kV 及120 kV 等5 組影像質量及輻射劑量，結果表明， 雙源大螺距100 kV 組輻射劑量最低，與其他組之間影像質量無差異。

3.2 減小掃描覆蓋范圍 上述降低輻射劑量的方法均有可能不同程度地影響影像質量，但優(yōu)化Z 軸掃描長度既可以降低輻射劑量，尤其是位于掃描范圍邊緣的器官劑量，又不影響影像質量。由于多層螺旋CT 內插重建技術的需要，過度掃描不可避免，使得輻射范圍要比影像掃描范圍長數(shù)厘米。 對于CTPA掃描范圍，各研究者意見不一[24]。 一些研究者[25-26]認為無需掃描全肺，因為孤立的外周肺動脈栓塞臨床意義不大，而另一些研究者則強調需要掃描全肺以明確CTPA 陰性病人產生臨床癥狀的原因[27]。Ueharad 等[25]研究表明，目前尚未發(fā)現(xiàn)主動脈弓水平之上及心臟水平之下的孤立肺栓塞，如從主動脈弓水平掃描至肺底， 其范圍較全肺掃描長度減少21.9%，有效劑量降低21.9%。 Atalay 等[26]比較了大范圍[Z 軸（28.0±3.4） cm]和小范 圍（Z 軸14.2 cm）CTPA 相關和非相關診斷， 結果表明，Z 軸掃描范圍減少49%， 輻射劑量相應降低49%， 后者僅漏診0.8%（3 個）相關診斷和28%（60 個）非相關診斷，因此認為小范圍掃描對于PE 診斷影響不明顯。Rodrigues 等[24]研究了側位定位圖對CTPA 影像質量及輻射劑量的影響， 結果表明， 正、 側位定位圖CTPA 較僅有正位定位圖CTPA 掃描長度減小[（19.5±17.4）mm 和（39.1±20.4）mm]，且主要是肺底掃描范圍減小，兩組肺尖范圍無差異,這使得肝和胃的有效劑量分別降低約86%和75%。 掃描長度縮短，輻射劑量呈線性下降[28]，同時縮短了屏氣時間，有可能減少或消除呼吸運動偽影。

3.3 前瞻性心電門控 前瞻性心電門控技術僅在R-R 間期的固定時間點掃描， 其他時間不產生射線，因此能大幅降低輻射劑量，其價值已在冠狀動脈CTA 中得到證實[29-30]。 目前CTPA 檢查以非心電門控螺旋掃描為主， 一次屏氣完成全肺薄層掃描，但不能完全消除心臟搏動產生的偽影對肺動脈影像質量的影響。王等[31]比較了256 層螺旋CT 前瞻性心電門控、 回顧性心電門控與非門控CTPA 的輻射劑量及影像質量，前瞻組和非門控組的輻射劑量無統(tǒng)計學差異，均較回顧組明顯降低，同時前瞻組影像質量明顯改善。 Chinnaiyan 等[32]多中心前瞻性心電門控及大螺距掃描可使冠狀動脈疾病、PE 等CTA 檢查平均DLP 降低約61%，影像質量無明顯變化。Shuman 等[33]研究了兩家醫(yī)療機構前瞻性心電門控CTPA， 均較常規(guī)螺旋非心電門控CTPA 輻射劑量降低28%，同時可減少心臟搏動偽影對肺動脈的影響； 其中一家醫(yī)療機構前瞻性心電門控CTPA 輻射劑量較另一家前瞻性心電門控CTPA 降低約22%，可能由于采用了低管電壓（80 kV）。 前瞻性心電門控結合大螺距行CTPA 可在未屏氣和低輻射劑量情況下獲得較高質量CTPA 影像[34]。

4 重建算法

影像噪聲與劑量的平方根成反比，降低50%噪聲需要增加4 倍劑量[35]。因此，影像噪聲增大是降低輻射劑量的主要制約因素。 研究表明，恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理及影像重建方法可降低噪聲，同時保證影像質量不變。 近年來開發(fā)的迭代重建 （iterative reconstruction，IR）算法利用矩陣代數(shù)，選擇性地識別并去除影像噪聲，其降噪能力使之能在較低劑量條件下獲得較好的影像質量。如Hara 等[36]采用自適應迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR），輻射劑量較濾過反投影（filtered back-projection，F(xiàn)BP）重建算法降低32%～65%，影像質量無下降。Laqmani 等[37]采用低管電壓（80 kV）結合混合迭代 重建（hybrid iterative recongstruction,HIR），平 均CTDIvol及平均ED 分別為2.3 mGy、1.2 mSv， 體質量小于80 kg 者ED 接近1 mSv；與FBP 比較，噪聲降低約46%。 Ridge 等[38]研究了不同迭代水平（ASIR0%、ASIR30%、ASIR50%）CTPA 影像質量及PE 檢出率，證明3 組間肺動脈CT 值、血管主觀評分及PE 檢出率無統(tǒng)計學差異，ASIR30%組和ASIR50%組影像信噪比較高。IR 相比FBP 可以降低影像噪聲，保證影像質量，使得進一步降低輻射劑量成為可能[22]。

5 其他

X 線球管發(fā)射的X 射線是由不同能量光子組成的混合射線，并非所有射線都用于成像，其中低能量光子穿透能力弱，只增加皮膚劑量，而對成像無作用，只有高能量光子增加成像對比度[39]。 因此，應使用濾線系統(tǒng)合理除去低能量光子。 Co 等[22]采用心臟蝶形濾線器，使CTPA 輻射劑量降低31%，該技術在降低掃描野周圍（視野330 mm）輻射量的同時，不影響掃描野中心（視野250 mm）輻射量。

由于CT 檢查對人體會造成一定傷害， 因此在能夠取得相同診斷效果的情況下，應首選對人體損傷更小甚至沒有傷害的其他檢查。 事實上，降低輻射劑量最簡單、 最重要的方法是嚴格掌握CTPA 適應證， 減少無臨床指征的CTPA 以及對正確診斷無作用的多余檢查，如常規(guī)平掃及延遲掃描等[40]。鑒于CTPA 電離輻射危害及碘對比劑毒性作用， 已有研究者研究了MR 肺動脈成像，Zhang 等[41]報道3.0 T三維增強MR 肺動脈成像可取代CTPA 診斷PE，但由于檢查費用、設備的普及性以及部分監(jiān)護設備不能進入機房等原因未能廣泛應用于臨床。

6 小結

綜上所述，降低CTPA 輻射劑量方法眾多。 CT劑量調控及合理應用， 不但能降低病人輻射劑量，還可以減少CT 球管損耗，大幅度提高CT 球管使用壽命。 目前常采取多方面措施聯(lián)合降低輻射劑量，如低管電壓結合自動管電流技術、低管電壓結合前瞻性心電門控技術等。 目前低管電壓結合迭代技術CTPA 仍處于研究階段， 該技術有可能開啟低劑量CTPA 新局面。

[1] Urbania TH,Gotway MB,Hope MD,et al.Role of helical CT pulmonary angiography in risk stratification for patients with pulmonary embolism[J].Clin Pul Med,2011,18：230-237.

[2] Schauer DA, Linton OW.National Council on Radiation Protection and Measurements report shows substantial medical exposure increase[J].Radiology,2009,253：293-296.

[3] 姜英健,于鐵鏈,戴亞楠,等.低劑量CT 肺動脈造影的臨床研究[J].天津醫(yī)科大學學報,2010,16：166-170.

[4] Henes FOG,Groth M, Begemann PGC,et al.Impact of tube currenttime and tube voltage reduction in 64 -detector-row computed tomography pulmonary angiography for pulmonary embolism in a porcine model[J].Thorac Imaging,2012,27：113-120.

[5] 王彬,高芳琴,徐玉紅,等.640 層CT 20 ml 對比劑肺動脈成像[J].臨床放射學雜志,2014,33：121-124.

[6] 富青,余建明,孔祥闖,等.128 層螺旋CT 肺動脈低管電壓成像的臨床可行性研究[J].中華放射醫(yī)學與防護醫(yī)學,2014,34：62-66.

[7] 胡偉, 李福生.128 層螺旋CT CARE Dose 4D 肺動脈成像的劑量降低及輻射優(yōu)化[J].中國輻射衛(wèi)生,2013,22：190-192.

[8] Yilmaz ?, ?stüun ED,Kayan M,et al.Diagnostic quality of CT pulmonary angiography in pulmonary thromboembolism： a comparison of three different kV values[J].Med Sci Monit,2013,19：908-915.

[9] Schueller -Weidekamm C, Schaefer -Prokop CM, Weber M.CT angiography of pulmonary arteries to detect pulmonary embolism：improvement of vascular enhancement with low kilovoltage setting[J].Radiology,2006,24：899-907.

[10] Zamboni GA,Guariglia S,Bonfante A, et al.Low voltage CTPA for patients with suspected pulmonary embolism[J].Eur J Radiol,2012,81：e580-e584.

[11] Bj?rkdahl P,Nyman U.Using 100- instead of 120-kVp computed tomography to diagnose pulmonary embolism almost halves the radiation dose with preserved diagnostic quality[J]. Acta Radiol,2010,51：260-270.

[12] 祁麗,張龍江,盧光明.“雙低”CT 血管成像的應用現(xiàn)狀[J].國際醫(yī)學放射學雜志,2014,37：142-146.

[13] Szucs-Farkas Z,Schibler F,Cullmann J,et al.Diagnostic accuracy of pulmonary of a normal-dose protocol at 120 kVp and a low-dose protocol at 80 kVp using reduced amount of contrast medium in a simulation study[J].AJR,2011,197：852-859.

[14] Szucs -Farkas Z,Megyeri B,Christe A.Prospective randomized comparison of diagnosetic confidence and imaging quality with normal-dose and low-dose CT pulmonary angiography at various body weights[J].Eur Radiol,2014,24：1868-1877.

[15] Viteri -Ramírez G,Garcí -Lallana A,Simón -Yarza I, et al.Low radiation and low -contrast dose pulmonary CT angiography：Comparison of 80kVp/60ml and 100kVp/80ml protocols [J].Clin Radiol,2012,67：833-839.

[16] Gorgos A,Remy -Jardin M,Duhamel A.Evaluation of peripheral pulmonary arteries at 80kV and at 140kV：dual-energy computed tomograohy assessment in 51 patients[J]. J Comput Assist Tomogr,2009,33：981-986.

[17] Geyer LL,Scherr M,K?rner M, et al.Imaging of acute pulmonary embolism using a dual energy CT system with rapid kVp switching：Initial results[J].Eur J Radiol,2012,81：3711-3718.

[18] Godoy MCB,Heller SL,Naidich DP, et al.Dual -energy MDCT：Comparison of pulmonary artery enhancement on dedicated CT pulmonary angiography,routine and low contrast volume studies[J].Eur J Radiol,2011,79：e11-e17.

[19] Wichmann JL,Hu XH,Kerl JM,et al.70 kVp computed tomography pulmonary angiography potential for reduction of iodine load and radiation dose[J].J Thorac Imaging,2015,30：69-76.

[20] 張彥彩,馬國林,王武.降低螺旋CT 輻射劑量策略[J].國際醫(yī)學放射學雜志,2010,33：139-143.

[21] Hou DJ,Tso DK,Davison C.Clinical utility of ultra high pitch dual source thoracic CT imaging of acute pulmonary embolism in the emergency department：Are we one step closer towards a non-gated triple rule out[J].Eur J Radiol,2013,82：1793-1798.

[22] Co SJ,Mayo J,Liang T.Itertive reconstructed ultra high pitch CT pulmonary angiography with cardiac bowtie-shaped filter in the acute setting： effect on dose and imaging quality[J].Eur J Radiol,2013,82：1571-1576.

[23] de Zordo T,Lutterotti KV,Dejaco C, et al.Comparison of imaging quality and radiation dose of different pulmonary CTA protocols on a 128 -slice CT：high -pitch dual source CT,dual energy CT and conventional spiral CT[J].Eur J Radiol,2012,22：279-286.

[24] Rodrigues JCL,Negus LS,Manghat NF,et al.A completed audit cycle of the lateral scan projection radiograph in CT pulmonary angiography(CTPA);the impact on scan length and radiation dose[J].Clin Radiol,2013,68：574-579.

[25] Ueharad M,Tanabe N,Funabashi N, et al.Detailed distribution of acute pulmonary thromboemboli：direct evidence for reduction of acquisition length and radiation dose for triple rule -out CT angiography[J].Int J Cardiol,2011,147：234-238.

[26] Atalay MK,Walle NL,Egglin TK.Prevalence and nature of excluded findings at reduced scan length CT angiography for pulmonary embolism[J].J Cardiovasc Comput Tomogr,2011,5：325-332.

[27] Kallen JA,Coughlin BF, òLoughlin MT, et al. Reducedz -axis coverage multidetector CT angiography for suspected acute pulmonary embolism could decrease dose and maintain diagnostic accuracy[J].Emerg Radiol,2010,17：31-35.

[28] Huda W,Ogden KM,Khorasani MR.Converting dose-length product to effective dose at CT[J].Radiology,2008,248：995-1003.

[29] Scheffel H,Alkadhi H,Leschka S,et al.Low -dose CT coronary angiography in the step-and shoot mode：diagnosetic performance[J].Heart,2008,94：1132-1137.

[30] 畢濤,徐磊,張兆琪,等. 雙源CT 前瞻性心電門控序列掃描冠狀動脈成像準確性的多中心研究[J].中華放射學雜志,2009,43：708-712.

[31] 王鴻振,王雪紅,肖喜剛,等.前瞻性心電門控技術在CT 肺動脈血管成像中的應用[J].放射學實踐,2010,25：859-863.

[32] Chinnaiyan KM,Bilolikar AN,Walsh E,et al.CT dose reduction using propectively triggered or fast-pitch spiral technique employed in cardiothoracic imaging(the CT doose study)[J].J Cardiovasc Comput Tomogr,2014,8：205-214.

[33] Shuman WP,Leipsic JA,Busey JM, et al.Prospectively ECG Gated CT pulmonary angiography versus helical ungated CT pulmonary angiography： impact on cardiac related motion artifacts and patient radiation dose[J].Eur J Radiol,2012,81：2444-2449.

[34] 孫喜霞,賈崇富,楊志強,等.前瞻性心電觸發(fā)大螺距CT 肺動脈成像的初步臨床應用[J].實用放射學雜志,2013,29：990-993.

[35] 朱寧玉. 探討CT 劑量問題降低患者輻射[J]. 實用醫(yī)技雜志,2010,17：844-845.

[36] Hara AK, Paden RG, Silva AC, et al. Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT：feasibility study[J].AJR,2009,193：764-771.

[37] Laqmani A,Regier M,Veldhoen S, et al.Improved imaging quality and low radiation dose with hybrid iterative reconstruction with 80kV CT pulmonary angiography[J]. Eur J Radiol, 2014, 83：1962-1969.

[38] Ridge CA, Litmanovich D, Bukoye BA, et al.Computed tomography angiography for suspected pulmonary embolism： comparison of 2 adaptive statistical iterative reconstruction blends to filtered backprojection alone[J].J Comput Assist Tomogr,2013,37：712-717.

[39] 劉士遠,于紅.CT 低劑量掃描的研究和應用現(xiàn)狀[J].中華放射學雜志,2013,47：295-300.

[40] Fletcher JG,Kofler JM,Coburn JA,et al.Perspective on radiation risk in CT imaging[J].Abdom Imaging,2013,38：22-31.

[41] Zhang LJ,Luo S,Yeh BM,et al.Diagnostic accuracy of three -dimensional contrast-enhanced MR angiography at 3-T for acute pulmonary embolism detection：comparison with multidetector CT angiography[J].Int J Cardiol,2013,168：4775-4783.