梁繼祥，孔令燕，金征宇，王 沄，薛華丹，王怡寧，張大明，陳瑾

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

·Force CT專欄 論著·

第3代雙源CT在大螺距主動脈CT血管成像掃描中的初步應用

梁繼祥，孔令燕，金征宇，王 沄，薛華丹，王怡寧，張大明，陳瑾

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

目的評價第3代雙源CT在大螺距主動脈CT血管成像(CTA)掃描中的應用價值。方法采用簡單隨機分組方法將59例臨床行全主動脈CTA掃描的患者隨機分為兩組：(1)組1(n=28)：在第3代雙源CT上進行掃描，探測器寬度為2×192×0.6 mm，旋轉時間為0.25 s。(2)組2(n=31)：在第2代雙源CT上進行掃描，探測器準直為2×128×0.6 mm，旋轉時間為0.28 s。兩組患者均采用大螺距心電門控掃描方式進行掃描，螺距3.0，管電壓100 kV，管電流采用自動調(diào)節(jié)技術，參考管電流為288 mA?；颊呔o脈團注370 mgI/ml的對比劑45 ml，注射速度4.5 ml/s，后續(xù)50 ml生理鹽水，注射速度5.0 ml/s。掃描采用自動團注跟蹤觸發(fā)技術，選取主動脈起始部放置感興趣區(qū)(ROI)，ROI內(nèi)平均CT值達到100 HU時自動觸發(fā)掃描，延遲時間6 s。分別計算兩組患者主動脈掃描的有效劑量(ED)、圖像信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)，并對圖像質量進行主觀評價。結果組1掃描ED為(3.15±0.86)mSv，較組2的(3.91±0.60)mSv降低了19.44%(t=-3.989，P=0.000)。兩組主動脈各部位的SNR及CNR差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。兩組圖像主觀質量評分差異也無統(tǒng)計學意義[(1.39±0.50)分比(1.45±0.51)分；W=814.5，P=0.651]。結論與第2代雙源CT相比，第3代雙源CT進行大螺距主動脈CTA掃描能夠在保證圖像質量的同時，顯著降低放射劑量。

主動脈；CT血管成像；大螺距；輻射劑量；圖像質量

ActaAcadMedSin，2017,39(1)：68-73

主動脈CT血管成像(CT angiography，CTA)在主動脈病變診斷中具有重要地位，已成為評價主動脈疾病，特別是急性主動脈病變的標準影像學檢查手段[1- 3]。由于主動脈CTA掃描范圍較大，主動脈疾病患者在手術前后又需要經(jīng)常隨訪復查，掃描過程中的放射劑量和對比劑用量已成為CTA檢查伴隨的主要問題[4- 6]。隨著第2代雙源CT的出現(xiàn)，大螺距掃描方案應用于主動脈CTA掃描，使掃描速度大大加快，掃描全主動脈的時間降低到2 s以內(nèi)，明顯降低了主動脈CTA的放射劑量，同時減少了對比劑的用量[7- 10]。Beeres等[10]研究表明，采用100 kV的大螺距方案與120 kV的常規(guī)螺距方案進行主動脈CTA掃描相比，放射劑量可以降低2/3。Apfaltrer等[9]研究發(fā)現(xiàn)，大螺距CTA主動脈掃描在保證圖像質量達到診斷級別的同時，將放射劑量降低了40%～50%，并且同時降低對比劑用量。與第2代雙源CT相比，第3代雙源CT具有更寬的探測器寬度、更快的旋轉速度以及更快的移床速度，能夠進一步加快掃描速度，從而可能進一步降低掃描的放射劑量。本研究采用第3代雙源CT進行大螺距主動脈CTA掃描，并與第2代雙源CT進行比較，對第3代雙源CT大螺距主動脈CTA掃描的輻射劑量及圖像質量進行了初步評價。

對象和方法

對象及分組2016年1月至2016年5月在北京協(xié)和醫(yī)院就診，臨床懷疑或診斷主動脈疾病，或主動脈疾病術后復查建議行主動脈CTA檢查的患者59例，其中，男39例，女20例，平均年齡(52.4±16.9)歲(23～85歲)；懷疑主動脈疾病20例，主動脈瘤術后11例，主動脈夾層術后20例，大動脈炎隨診9例。排除標準：(1)年齡<18歲；(2)腎功能異常(血清肌酐≥120 μmol/L)；(3)有含碘對比劑過敏病史；(4)活動性甲狀腺功能亢進；(5)血液動力學狀態(tài)不穩(wěn)定；(6)妊娠期婦女。采用簡單隨機分組方法分為2組：(1)組1(n=28)：采用第3代雙源CT進行掃描；(2)組2(n=31)：采用第2代雙源CT進行掃描。本研究經(jīng)北京協(xié)和醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。

圖像采集兩組患者均采用大螺距心電門控掃描方式進行掃描。組1在第3代雙源CT(SOMATOM Definition Force;Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)上進行掃描，掃描參數(shù)如下：探測器準直：2×192×0.6 mm，旋轉時間：0.25 s，螺距3.0，管電壓100 kV，管電流采用自動調(diào)節(jié)技術(caredose 4D)，參考管電流為288 mA。組2在第2代雙源CT(SOMATOM Definition Flash;Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)上進行掃描，掃描參數(shù)如下：準直：2×128×0.6 mm，旋轉時間：0.28 s，螺距3.0，管電壓100 kV，采用自動管電流調(diào)節(jié)技術，參考管電流為288 mA。掃描范圍自胸廓入口處至股骨頭上方。

對比劑注射兩組患者均靜脈團注370 mgI/ml的對比劑45 ml，對比劑注射速率4.5 ml/s，后續(xù)50 ml生理鹽水，生理鹽水注射速率5 ml/s。掃描采用自動團注跟蹤觸發(fā)技術，選取主動脈起始部放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI內(nèi)平均CT值達到100 HU時自動觸發(fā)掃描，延遲時間6 s。

圖像重建兩組患者均采用迭代算法進行軸位圖像重建，組1采用高級模擬迭代重建(advanced modeled iterative reconstruction，ADMIRE)技術(Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)，組2采用正弦圖確定迭代重建(sinogram-affirmed iterative reconstruction，SAFIRE)技術(Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)，兩組迭代重建強度均選擇3。兩組軸位重建圖像均為層厚1 mm，層間距0.7 mm，kernel值BV40。軸位圖像傳送至工作站(Syngo.Via CTA，SiemensHealthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)進行后處理，后處理方法包括多層面重建、最大密度投影、容積重現(xiàn)技術和曲面重建。

圖像質量評價由1位在心血管影像診斷方面經(jīng)驗豐富的醫(yī)生獨立對圖像進行測量和評價。在軸位圖像上進行測量。分別在升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部、腹主動脈分叉部位施畫ROI，ROI為圓形，面積為100 mm2，如施畫ROI的部位血管截面面積小于100 mm2，則盡量使ROI包括整個強化的管腔，同時注意避開管壁或斑塊。測量ROI內(nèi)的平均CT值和標準差(standard deviation，SD)。在腹主動脈臨近腰大肌組織中施畫ROI，測量其平均CT值，在空氣中施畫ROI，測量其噪聲SD，用于對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)的計算(圖1)。分別計算不同部位主動脈管腔的信噪比(signal to noise ratio，SNR；平均強化值/噪聲值)和CNR(平均強化值-對比組織的強化值/背景噪聲值)。同時，對主動脈圖像質量進行主觀評價。分別在升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部、腹主動脈分叉部位進行評價。評價采用3分值評分法：1分：圖像質量好，無運動或階梯偽影；2分：圖像質量尚可，稍有模糊但仍可評價；3分：圖像質量差，圖像明顯模糊或解剖結構邊緣出現(xiàn)重影，無法評價。

輻射劑量評價記錄主動脈CTA掃描的劑量長度乘積(dose-length production，DLP)。有效劑量(effective dose，ED)采用DLP乘以換算參數(shù)0.017 mSv/[mGy·cm]來計算[12]。

統(tǒng)計學處理采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件，計量資料以均數(shù)±標準差表示，兩組間圖像的SNR、CNR及ED比較采用獨立樣本t檢驗，兩組間圖像質量評分的比較采用獨立樣本秩和檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

人口學資料及掃描參數(shù)的比較兩組患者在年齡(t=0.725，P=0.471)、體質量(t=-0.777，P=0.441)、身高(t=-1.552，P=0.126)、體質量指數(shù)(t=0.064，P=0.950)方面差異無統(tǒng)計學意義。組1的掃描時間明顯低于組2[(0.87±0.09)s比(1.76±0.11)s;t=-33.12，P=0.000]，兩組在掃描長度(t=-1.666，P=0.101)和實際管電流(t=1.046，P=0.300)方面差異無統(tǒng)計學意義(表1)。

圖像質量評價的比較組1升主動脈[(415.27±109.67)HU比(335.54±83.16)HU；t=3.165，P=0.002]及主動脈弓部位[(428.08±104.90)HU比(359.12±98.54)HU；t=2.603，P=0.012]的強化值明顯高于組2，其余部位兩組強化值差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。組1升主動脈[(20.47±3.80)HU比(19.93±4.79)HU；t=3.165，P=0.002]及腹主動脈起始部[(30.54±6.67)HU比(26.96±6.65)HU；t=2.057，P=0.044]的噪聲明顯高于組2，其余部位兩組噪聲差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。兩組主動脈各部位的SNR及CNR差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)(表2)。主觀質量評分差異也無統(tǒng)計學意義[(1.39±0.50)分比(1.45±0.51)分；W=814.5，P=0.651]。

A.升主動脈；B.主動脈弓；C.腹主動脈起始部；D.主動脈髂血管分叉

A.lumen of the ascending aorta；B.the aortic arch；C.diaphragmatic aorta；D. iliac bifurcation

圖1 軸位圖像上主動脈不同部位測量示意圖

Fig 1 Axial images at different anatomical levels of the aorta

表1 兩組人口學資料和掃描參數(shù)的比較Table 1 Comparison of demographic data and examination parameters between two groups

BMI：體質量指數(shù)；ADMIRE：高級模擬迭代重建；SAFIRE：正弦圖確定迭代重建

BMI：body mass index；ADMIRE：advanced modeled iterative reconstruction；SAFIRE：sinogram-affirmed iterative reconstruction

表2 兩組主動脈各部位強化值、噪聲、SNR和CNR的比較Table 2 Comparison of attenuation，image noise，SNR，and CNR between two groups

SNR：信噪比；CNR：對比噪聲比

SNR：signal to noise ratio；CNR：contrast to noise ratio

輻射劑量的比較組1平均DLP為(185.56±50.36)mGy·cm，明顯低于組2的(230.34±35.31)mGy·cm(t=-3.985，P= 0.000)。組1掃描ED為(3.15±0.86)mSv，較組2的(3.91±0.60)mSv降低了19.44%(t=-3.989，P=0.000)。

討 論

近年來，雙源CT和大螺距主動脈掃描技術的應用，明顯降低了主動脈掃描的輻射劑量[7- 10]。而低電壓技術可進一步降低輻射劑量，迭代重建技術則能夠在降低輻射劑量的同時保持較好的圖像質量[11，13- 15]。目前，第3代雙源CT已投入臨床應用，其主要特點是探測器寬度增寬、旋轉速度和進床速度加快，可進一步提高時間分辨率。本研究采用第3代雙源CT進行大螺距主動脈CTA掃描，并與第2代雙源CT進行比較，結果顯示，第3代雙源CT組的掃描時間明顯低于第2代雙源CT組，兩組在掃描長度和實際管電流方面無顯著差異。第3代雙源CT組掃描ED為(3.15±0.86)mSv，較第2代雙源CT組的(3.91±0.60)mSv降低了19.44%。兩組主動脈各部位的SNR及CNR均無顯著差異，圖像主觀質量評價也無顯著差異，提示采用第3代雙源CT可在保持圖像質量的同時，縮短掃描時間、降低輻射劑量。

此外本研究還顯示，第3代雙源CT組主動脈各部位(升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部及腹主動脈分叉部位)強化值均高于第2代雙源CT組，且在主動脈起始部和主動脈弓兩個部位，兩組強化值存在顯著差異。在各個掃描參數(shù)中，強化值主要與管電壓有關，但兩組患者掃描管電壓一致，管電流也無顯著差異，因此兩組圖像強化值的差異應從其他方面考慮。已知第3代雙源CT采用新一代迭代重建算法ADMIRE，而第2代雙源CT采用的是SAFIRE技術進行迭代重建。Schaller等[16]研究發(fā)現(xiàn)，與采用濾波反投影法重建相比，采用ADMIRE技術重建可明顯提高圖像對比。因此，推測強化值的差異可能與重建算法的差異有關。但采用SAFIRE技術和ADMIRE技術進行圖像迭代重建對圖像質量的影響，目前尚無對比研究，仍需進一步研究證實。

綜上，本研究結果顯示，采用第3代雙源CT進行大螺距主動脈掃描，與第2代雙源CT相比，可縮短掃描時間，并在保證圖像質量的同時，顯著降低輻射劑量，具有良好的臨床應用前景。由于本研究樣本量較少，今后仍需大樣本研究進一步證實。

[1]Baliga RR，Nienaber CA，Bossone E，et al. The role of imaging in aortic dissection and related syndromes[J]. JACC Cardiovasc Imaging，2014，7(4)：406- 424.

[2]Nienaber CA，Powell JT. Management of acute aortic syndromes[J].Eur Heart J，2012，33(1)：26- 35.

[3]Sheikh AS，Ali K，Mazhar S，et al. Acute aortic syndrome[J]. Circulation，2013，128(10)：1122- 1127.

[4]Duquette AA，Jodoin PM，Bouchot O，et al. 3D segmentation of abdominal aorta from CT scanand MR images[J]. Comput Med Imaging Graph，2012，36(4)：294- 303.

[5]Khan NU，Yonan N. Does preoperative computed tomography reduce the risks associated with re-do cardiac surgery[J]. Interact Cardiovasc Thorac Surg，2009，9(1)：119- 123.

[6]Koike Y，Ishida K，Hase S，et al. Dynamic volumetric CT angiography for the detection and classification of endoleaks：application of cine imaging using a 320-row CT scanner with 16-cmdetectors[J]. J Vasc Interv Radiol，2014，25(8)：1172- 1180.

[7]Goetti R，Baumüller S，F(xiàn)euchtner G，et al. High-pitch dual-source CT angiography of the thoracic and abdominal aorta：is simultaneous coronary artery assessment possible[J]. AJR Am J Roentgenol，2010，194(4)：938- 944.

[8]Karlo C，Leschka S，Goetti RP，et al. High-pitch dual-source CT angiography of the aortic valve-aortic root complex without ECG-synchronization[J]. Eur Radiol，2011，21(1)：205- 212.

[9]Apfaltrer P，Hanna EL，Schoepf UJ，et al. Radiation dose and image quality at high-pitch CT angiography of the aorta：intraindividual and interindividual comparisons with conventional CT angiography[J]. AJR Am J Roentgenol，2012，199(6)：1402- 1409.

[10]Beeres M，Schell B，Mastragelopoulos A，et al. High-pitch dual-source CT angiography of the whole aorta without ECG synchronisation：initial experience[J]. Eur Radiol，2012，22(1)：129- 137.

[11]Shen Y，Sun Z，Xu L，et al. High-pitch，low-voltage and low-iodine-concentration CT angiography of aorta：assessment of image quality and radiation dose with iterative reconstruction[J]. PLoS One，2015，10(2)：e0117469.

[12]McCollough C，Edyvean S，Cody D，et al. (2008) AAPM report no. 96：the measurement，reporting，and management of radiation dose in CT—report of AAPM Task Group 23 of the Diagnostic Imaging Council CT Committee[C]. College Park，MD：American Association of Physicists，2008：11- 13.

[13]Shin HJ，Kim SS，Lee JH，et al. Feasibility of low-concentration iodinated contrast medium with lower-tube-voltage dual-source CT aortography using iterative reconstruction：comparison with automatic exposure control CT aortography[J]. Int J Cardiovasc Imaging，2016，32 (1)：53- 61.

[14]Zhang LJ，Li X，Schoepf UJ，et al.Non-electrocardiogram-triggered 70-kVp high-pitch computed tomography angiography of the whole aorta with iterative reconstruction：initial results[J].J Comput Assist Tomogr，2016，40(1)：109- 117.

[15]Zhang LJ，Zhao YE，Schoepf UJ，et al. Seventy-peak kilovoltage high-pitch thoracic aortic CT angiography without ECG gating：evaluation of image quality and radiation dose[J]. Acad Radiol，2015，22(7)：890- 897.

[16]Schaller F，Sedlmair M，Raupach R，et al. Noise reduction in abdominal computed tomography applying iterative reconstruction (ADMIRE)[J]. Acad Radiol，2016，23(10)：1230- 1238.

Initial Experience of the Application of Third-generation Dual-source CT Scanner in High-pitch Angiography of Aorta

LIANG Jixiang，KONG Lingyan，JIN Zhengyu,WANG Yun，XUE Huadan,WANG Yining,ZHANG Daming,CHEN Jin

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

KONG Lingyan Tel：010- 69159576，E-mail：klyan@163.com

Objective To evaluate the value of third-generation dual-source CT scanner in application of high-pitch aorta CT angiography(CTA). Methods Totally 59 patients clinically indicated for whole aorta angiography were divided into 2 groups using a simple random method：in group 1 there were 28 patients who underwent the examination on a third-generation dual-source CT device，with a collimation of 2×192×0.6 mm and a rotation time of 0.25 s；in group 2 there were 31 patients who underwent the examination on a second generation dual-source CT device，with a collimation of 2×128×0.6 mm and a rotation time of 0.28 s. Both groups were given the examination operated in dual-source high-pitch ECG-gating mode with a pitch of 3.0，a tube voltage of 100 kV，and automated tube current modulation using a reference tube current of 288 mA. A contrast material bolus of 45 ml with a flow of 4.5 ml/s followed by a 50 ml saline chaser in 5.0 ml/s was used. CTA scan was automatically started using a bolus tracking technique at the level of the original part of aorta after a trigger threshold of 100 HU was reached. The start delay was set to 6 s in both groups. Effective dose(ED)，signal to noise ratio (SNR)，contrast to noise ratio (CNR)，and subjective diagnostic quality of both groups were evaluated. Results The mean ED were 19.44% lower (t=-3.989，P=0.000) in group 1 [(3.15±0.86)mSv] than in group 2 [(3.91±0.60)mSv]. These two groups showed no significant differences in SNR or CNR (allP>0.05). The subjective diagnostic quality values also showed no significant difference between two groups [(1.39±0.50)scoresvs. (1.45±0.51)scores；W=814.5，P=0.651].Conclusion Compared with the second-generation dual-source CT scanner，the third-generation dual-source CT scanner in whole aorta CTA can remarkably reduce the radiation dose without affecting image quality.

aorta；CT angiography；high-pitch；radiation dose；image quality

國家臨床重點?？平ㄔO項目(2014)和衛(wèi)生公益性行業(yè)科研專項項目(201402001、201402019)Supported by the National Key Clinical Specialist Construction Programs of China(2014)and the Health Industry Special Scientific Research Project (201402001，201402019)

孔令燕 電話：010- 69159576，電子郵件：klyan@163.com

R814.4

A

1000- 503X(2017)01- 0068- 06

10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.01.012

2016- 08- 13)