葛涌錢 周學(xué)軍 包雪平 陳小華 曹 亮 吳曉翔

不同管電壓對(duì)下肢CT血管成像圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響

葛涌錢 周學(xué)軍 包雪平 陳小華 曹 亮 吳曉翔

體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；血管造影術(shù)；管電壓；下肢；質(zhì)量控制；輻射劑量

下肢CT血管成像（CTA）已成為常規(guī)檢查，其大范圍容積掃描使得輻射劑量較大[1]。近年來(lái)，通過降低管電壓來(lái)降低輻射劑量的報(bào)道多局限于對(duì)比兩組不同管電壓[2]。本研究擬通過降低120 kVp管電壓至100 kVp及80 kVp后，多組比較分析對(duì)下肢CTA圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響，探討滿足診斷要求時(shí)低管電壓掃描的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2015年7月－2016年3月在南通大學(xué)附屬醫(yī)院行下肢CTA檢查的患者90例，男44例，女46例；年齡31～76歲，平均（45.5±9.3）歲。所有患者均無(wú)嚴(yán)重心、肝、腎功能不全及碘劑過敏史，并簽署知情同意書。根據(jù)不同管電壓，隨機(jī)分成A組（80 kVp）、B組（100 kVp）和C組（120 kVp），每組30例，體重指數(shù)（BMI）＜24.0 kg/m2。

1.2 儀器與方法 采用Philips 256層iCT，患者取仰臥位，右肘正中靜脈放置留置針，三期注射方案注射對(duì)比劑碘比醇（350 mgI/ml）。在L3水平腹主動(dòng)脈用智能觸發(fā)模式，閾值150 HU，延遲10 s開始掃描，掃描范圍從腎動(dòng)脈開口水平至足尖。掃描方案：3組管電壓分別采用80 kVp、100 kVp及120 kVp，其余參數(shù)相同：管電流量200 mAs，準(zhǔn)直寬度128×0.625 mm，螺距0.765，旋轉(zhuǎn)速度0.75 s/r。重建層厚0.9 mm，間隔0.45 mm，在Philips工作站進(jìn)行多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）、容積再現(xiàn)（VR）等后處理。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.3.1 客觀評(píng)價(jià) 由1名主管技師測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。選擇髂外動(dòng)脈、股動(dòng)脈、脛前后動(dòng)脈分叉水平等選項(xiàng)，軟件自動(dòng)生成血管中段管腔內(nèi)平均CT值。測(cè)量血管周圍肌肉CT值，感興趣區(qū)（ROI）約為30 mm2。在相應(yīng)層面空氣曝光區(qū)3個(gè)位置放置ROI，取CT值標(biāo)準(zhǔn)差的平均值作為噪聲。計(jì)算信噪比（SNR）及對(duì)比噪聲比（CNR）。SNR=ROI1/SD1；CNR=（ROI1－ROI2）/SD1，其中ROI1為血管CT值，ROI2為周圍肌肉CT值，SD1為背景噪聲。

1.3.2 主觀評(píng)價(jià) 由2名副主任醫(yī)師采用雙盲法評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。采用5分評(píng)價(jià)法對(duì)重組圖像血管節(jié)段、細(xì)小分支及血管邊緣銳利度等進(jìn)行評(píng)價(jià)。將下肢動(dòng)脈分為腹主動(dòng)脈遠(yuǎn)段、髂總動(dòng)脈、髂內(nèi)動(dòng)脈、髂外動(dòng)脈、股深動(dòng)脈、股淺動(dòng)脈、旋股內(nèi)側(cè)動(dòng)脈、旋股外側(cè)動(dòng)脈、穿動(dòng)脈、腘動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈、脛后動(dòng)脈、腓動(dòng)脈、足背動(dòng)脈、足底內(nèi)側(cè)動(dòng)脈、足底外側(cè)動(dòng)脈16節(jié)段。將動(dòng)脈主干至最遠(yuǎn)分支等級(jí)分為5級(jí)，主干為1級(jí)，直接分支為2級(jí)，以此類推直至最遠(yuǎn)分支為5級(jí)。參照文獻(xiàn)[3]并根據(jù)本研究特點(diǎn)對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 輻射劑量 記錄患者的劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP），并計(jì)算有效劑量（effective dose，ED），ED=k×DLP，k為劑量轉(zhuǎn)化系數(shù)，本研究k取0.015[4]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，3組血管的CT值、SNR、CNR及輻射劑量的比較采用單因素方差分析，兩兩比較用SNK檢驗(yàn)。3組間圖像主觀評(píng)分采用Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)，兩兩比較用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)。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 A、B、C組的DLP分別為（531.32±45.71）mGy·cm、（1111.73±63.17）mGy·cm和（1812.51±94.57）mGy·cm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。A、B組的ED分別為（7.97±0.69）mSv、（16.68±0.95）mSv，較C組的（27.19±1.42）mSv分別降低了70.69%和38.69%，3組ED比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。

2.2 客觀圖像質(zhì)量 3組各動(dòng)脈水平的CT值以及噪聲比較，均為A＞B＞C，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。3組各動(dòng)脈水平的SNR及CNR比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。隨著管電壓的降低，動(dòng)脈CT值有升高趨勢(shì)，噪聲增加，而SNR及CNR變化不明顯，見表2。

表2 3組患者圖像質(zhì)量分析比較（±s）

分組髂外動(dòng)脈CT值（HU） 背景噪聲 肌肉CT值（HU） SNR CNR A組 431.76±64.35 12.52±3.33 52.01±6.02 37.83±14.41 33.34±13.21 B組 337.13±60.22 7.99±2.16 51.89±8.32 45.53±15.16 38.54±13.40 C組 264.17±62.41 6.29±1.53 48.16±7.83 45.59±18.34 37.50±16.93F/χ2值 54.49 51.52 2.58 2.32 1.06P值 ＜0.001 ＜0.001 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05分組股動(dòng)脈CT值（HU） 背景噪聲 肌肉CT值（HU） SNR CNR A組 374.20±112.56 5.33±1.01 54.91±5.90 73.54±29.27 62.89±27.95 B組 315.94±75.50 3.75±0.85 54.11±6.63 88.49±29.83 73.45±28.17 C組 250.35±69.96 3.02±0.83 51.27±6.33 88.90±34.26 71.03±31.96F/χ2值 14.85 51.56 2.77 2.36 1.06P值 ＜0.001 ＜0.001 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05分組 血管邊緣銳利度評(píng)分（分）CT值（HU） 背景噪聲 肌肉CT值（HU） SNR CNR脛前后動(dòng)脈分叉水平 血管節(jié)段顯示評(píng)分（分）血管細(xì)節(jié)分支顯示評(píng)分（分）A組 252.70±92.96 3.89±0.96 46.48±8.54 67.18±24.96 54.74±23.58 4.37±1.10 4.63±0.83 3.70±0.59 B組 226.21±67.83 2.65±0.46 47.84±11.18 87.53±27.36 68.99±25.57 4.20±0.85 4.21±0.67 4.27±0.74 C組 165.53±51.67 2.19±0.46 46.72±7.92 78.28±28.15 55.57±25.12 3.47±1.07 3.33±0.71 4.60±0.50F/χ2值 11.32 50.88 0.18 2.32 3.04 14.48 31.89 32.30P值 ＜0.001 ＜0.001 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.01 ＜0.001 ＜0.001

2.3 主觀圖像質(zhì)量 3組圖像血管節(jié)段顯示，尤其是遠(yuǎn)端細(xì)小分支的顯示評(píng)分A＞B＞C，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），A組與C組、B組與C組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=－3.529、－2.683，P＜0.01；Z=－4.046、－5.327，P＜0.01），但A組與B組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=－1.372，P＞0.05；Z=－1.885，P＞0.05）。3組血管邊緣銳利度評(píng)分C＞B＞A，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），A組與B組、A組與C組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=－3.018、－4.924，P＜0.01），但B組與C組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=－1.738，P＞0.05）。隨著管電壓降低，血管節(jié)段和細(xì)小分支顯示增多，但A、B組差異不明顯；血管邊緣銳利度降低，但B、C組差異不明顯，見圖1～3。主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

3 討論

X線強(qiáng)度與管電壓的平方成正比，因此降低管電壓能夠降低輻射劑量[5]。本研究顯示，A、B組的DLP分別較C組降低了70.69%和38.69%，ED同樣降低了70.69%和38.69%，管電壓越低，輻射劑量越低。王敏等[6]研究顯示，下肢CTA 80 kVp管電壓較120 kVp DLP降低了約70%，與本研究結(jié)論相仿。鄒平等[7]采用100 kVp管電壓掃描，發(fā)現(xiàn)較120 kVp DLP降低了32.6%，輻射劑量降低的幅度略小于本研究，可能與納入標(biāo)準(zhǔn)的差異有關(guān)。由此可見，降低管電壓是降低輻射劑量的一種行之有效的方法。

管電壓120 kVp降到100 kVp乃至80 kVp后，X線的線質(zhì)更接近對(duì)比劑碘原子K層結(jié)合能33.2 keV，故血管光電效應(yīng)增加， CT值就越高。管電壓降低后，X線光子的數(shù)量減少，噪聲會(huì)有所增加。本研究表明，隨著管電壓的降低，血管CT值逐漸升高，噪聲增加，與國(guó)內(nèi)報(bào)道[6-7]結(jié)論一致。王敏等[8]進(jìn)行胸部CTA低管電壓掃描，發(fā)現(xiàn)管電壓降低后主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈及冠狀動(dòng)脈CT值顯著增加[8]。本研究顯示，3組患者相應(yīng)血管的SNR和CNR無(wú)明顯改變，與王敏等[6]的研究結(jié)果一致。王敏等[8]還采用100 kVp管電壓進(jìn)行胸部CTA掃描，同樣發(fā)現(xiàn)主動(dòng)脈、肺動(dòng)脈及冠狀動(dòng)脈SNR和CNR無(wú)明顯變化。由此可見，80 kVp及100 kVp管電壓掃描是可行的。郭瑩等[9]研究發(fā)現(xiàn)，管電壓降低后血管的SNR及CNR增加，與本研究結(jié)果存在一定差異，其原因?yàn)椴捎昧俗詣?dòng)毫安技術(shù)，彌補(bǔ)了低管電壓所致的噪聲增加。本研究采取相同管電流，更加客觀地評(píng)價(jià)管電壓對(duì)圖像質(zhì)量的影響。

管電壓降低后血管強(qiáng)化值增加，使血管節(jié)段和細(xì)小分支的顯示有所增加。本研究發(fā)現(xiàn)與120 kVp組相比，80 kVp組及100 kVp組對(duì)血管節(jié)段顯示，尤其是遠(yuǎn)端細(xì)小分支的顯示有所增加，與既往在胸部及頭頸部CTA研究中應(yīng)用結(jié)論相符[8,10]。管電壓降低后血管邊緣銳利度下降，主要與噪聲的增加有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)與100 kVp組和120 kVp組相比，80 kVp組血管邊緣銳利度有所下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而100 kVp 組和120 kVp 組相比差異并不明顯，表明從主觀方面來(lái)看，100 kVp管電壓可以接受，而80 kVp管電壓盡管SNR、CNR無(wú)明顯變化，但血管邊緣銳利度下降有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，影響血管管腔及管壁的觀察。80 kVp管電壓有待進(jìn)一步研究。唐坤等[10]使用80 kVp管電壓進(jìn)行頭頸CTA掃描，發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)動(dòng)脈血管邊緣銳利度也存在降低的情況，與本研究結(jié)果類似。

本研究的局限性：①最好同一患者進(jìn)行不同管電壓掃描，但是會(huì)增加患者的輻射劑量，故3組為不同患者。②選取的患者BMI＜24.0 kg/m2，在今后研究中應(yīng)納入BMI＞24.0 kg/m2的患者。③螺距也是影響輻射劑量的重要參數(shù)[11]，在后續(xù)研究中應(yīng)進(jìn)行討論。

總之，低管電壓能降低輻射劑量，增加血管CT值和血管節(jié)段、細(xì)小分支顯示，從主、客觀方面綜合評(píng)價(jià)，100 kVp管電壓既能降低輻射又不影響圖像質(zhì)量，具有可行性。

圖1 男，69歲，后處理VR（A）及MIP（B）圖像。80 kVp圖像：血管節(jié)段顯示5分，穿動(dòng)脈（箭）細(xì)小分支顯示5分，邊緣較銳利3分

圖2 男，70歲，后處理VR（A）及MIP圖像（B）。100 kVp圖像：血管節(jié)段顯示5分，穿動(dòng)脈（箭）細(xì)小分支顯示5分，邊緣較銳利4分

圖3 女，68歲，后處理VR（A）及MIP（B）圖像。120 kV圖像：血管節(jié)段顯示4分，穿動(dòng)脈（箭）細(xì)小分支顯示4分，邊緣較銳利5分

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R814.42

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.04.012

2016-11-05

2017-02-19

（本文編輯 張曉舟）

南通大學(xué)附屬醫(yī)院影像科 江蘇南通 226001

周學(xué)軍 E-mail: zxj0925101@sina.com