黃玉書

（南方醫(yī)科大學附屬南海醫(yī)院放射科，廣東佛山528200）

自動管電流調(diào)節(jié)技術對下肢血管CTA圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響

黃玉書

（南方醫(yī)科大學附屬南海醫(yī)院放射科，廣東佛山528200）

目的：探討64排螺旋CT采用固定管電流和固定噪聲指數(shù)（NI）的Z軸自動管電流調(diào)節(jié)（ATCM）技術對下肢血管CTA圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響。方法：將60例行下肢血管CTA檢查的患者隨機分為A組（固定管電流250mA）、B組（ATCM技術，50～380mA，NI 12）各30例。其余掃描參數(shù)均一致。檢查結束后分別對2組相同橫斷層面圖像的股主動脈、腘動脈和脛后動脈圖像噪聲（SD）進行測量，并對重組后的三維圖像進行質(zhì)量評分，同時記錄機器自動生成的CT劑量指數(shù)（CTDIvol）、相應劑量長度乘積（DLP），對比2組數(shù)據(jù)之間差異。結果：2組的血管圖像噪聲和圖像質(zhì)量評分差異均無統(tǒng)計學意義（均P＜0．05），重組后的三維圖像均能完整顯示下肢動脈及其各級主要分支，滿足診斷需要。B組的輻射劑量與A組比較，CTDIvol降低了51．72%（P=0．000，P＜0．05）、DLP降低了47．87%（P=0．000，P＜0．05）、有效輻射劑量（ED）下降了43．90%。結論：下肢血管CTA采用ATCM技術，在保證圖像質(zhì)量的同時可降低患者的輻射劑量。

體層攝影術，X線計算機；自動調(diào)節(jié)管電流技術；圖像噪聲；輻射劑量

目前，下肢動脈阻塞性疾病檢查多采用MSCTA，主要針對病變發(fā)生在動脈主干或較大分支時對病因、部位、范圍及程度等進行診斷。但常規(guī)掃描的下肢血管CTA掃描范圍大，輻射劑量高，受輻射人群潛在的癌癥發(fā)生概率增加。在許多發(fā)達國家，CT檢查被認為是造成醫(yī)源性照射量重要的原因［1-2］。目前，降低輻射量的方法有降低kV、mA、增大螺距及自動管電流調(diào)節(jié)（autoumaitic tuble current modulation，ATCM）等，ATCM技術可根據(jù)人體不同部位對射線的吸收及掃描對象的體型計算出有效管電流量并自動調(diào)節(jié)，從而降低輻射劑量而不影響圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1．1 一般資料選取2010年1月至2015年5月在我院行下肢血管CTA檢查的患者60例，其中男38例，女22例；應用固定管電流和ATCM技術，隨機分為A、B組各30例。A組男22例，女8例；B組男16例，女14例。

1．2 儀器與方法采用GE 64 Lightspeed VCT，掃描范圍自L4水平至足底，平靜呼吸下連續(xù)容積掃描。A組掃描參數(shù)：120 kV，250 mA，層厚5 mm，層距5 mm，螺距0．984，轉速0．8 s/r。B組掃描參數(shù)：120 kV，80～380mA，噪聲指數(shù)（NI）12，層厚5mm，層距5mm，螺距0．984，轉速0．8 s/r。2組對比劑均采用碘帕醇（370mgI/mL），流率4mL/s，劑量100mL。均采用對比劑團注跟蹤法SmartPrep技術，監(jiān)測位置為L3水平腹主動脈處，設定觸發(fā)閾值150 HU，觸發(fā)后延遲8 s開始掃描。

1．3 輻射劑量從掃描結束后的圖像資料欄中記錄CT劑量指數(shù)（CTDIvol）、相應劑量長度乘積（DLP）。CT中目前常用有效輻射劑量（effective dose，ED）的計算沿用歐洲的DLP的方法，ED=DLP×W（W=0.019 mSv·mGy-1·cm-1）。

1.4 圖像處理與評分將5mm層厚圖像采用標準算法重組為0.625mm層厚、0.625mm間隔圖像傳輸至ADW 4.5工作站，采用VR、血管生長技術（AV）、MIP、MPR等方法對圖像進行后處理。

評價圖像質(zhì)量的指標有SNR及對比噪聲比（contrast noise ratio，CNR）。圖像噪聲是衡量圖像質(zhì)量的重要參數(shù)之一，可通過測量ROI的圖像標準差（standard deviation，SD）表示［3］。選取2組橫斷面圖像的股動脈和腘動脈及脛后動脈層面測量SD值和CT值，并測量各相鄰層面肌肉組織的CT值作為背景。按照公式SNR=動脈CT增強掃描值/圖像噪聲SD值，CNR=（動脈CT增強掃描值－肌肉組織CT值）/圖像噪聲SD值，計算SNR和CNR。

根據(jù)文獻［1］將下肢動脈分為3組和9段：髂動脈組（髂總動脈段、髂外動脈段），大腿動脈組（股動脈段、股淺動脈段），小腿動脈組（腘動脈段、脛腓動脈干段、脛前動脈段、脛后動脈段、腓動脈段）。根據(jù)下肢動脈診斷要點，制訂評分標準為：3分，3組動脈及其分支管腔對比劑充盈良好，能清晰顯示血管壁的鈣化、狹窄程度及范圍，小動脈分支顯示清晰；2分，3組動脈及其分支管腔對比劑充盈較好，能較好顯示血管壁的鈣化、狹窄程度及范圍，小動脈分支顯示較好；1分，3組動脈及其分支顯示對比度差，血管壁顯示較毛糙，部分小動脈分支節(jié)段顯示欠佳；0分，僅能顯示3組血管主干的形態(tài)，其遠端血管及分支顯示不全或無法顯示。在血管主干出現(xiàn)閉塞時，以側支血管的顯示制訂評分標準：3分，側支血管對比劑充盈良好，顯示清晰；2分，側支血管對比劑充盈較好，顯示較好；1分，側支血管對比度差，顯示欠佳；0分，側支血管顯示不全或無法顯示。由2名資深的影像醫(yī)師采用雙盲法獨立對所有圖像進行評價，當評價不一致時，經(jīng)協(xié)商取得一致意見。

1.5 統(tǒng)計學方法應用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，采用獨立樣本t檢驗比較2組的CTDIvol、DLP、SD值及醫(yī)師質(zhì)量評分。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 2組CTDIvol、DLP、ED比較（表1）2組CTDIvol及DLP比較，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。

2.2 2組客觀評價指標比較（表2）2組在相同層面血管的SD、SNR、CNR值比較，差異無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。

表1 2組輻射劑量比較（±s）

表1 2組輻射劑量比較（±s）

注：CTDIvol，CT劑量指數(shù)；DLP，劑量長度乘積；ED，有效輻射劑量。

組別CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）A組10.77±0.64 1 122.49±45.06 21.32±0.72 B組5.20±1.12 585.18±191.20 9.36±3.05 t值23.58 14.98 13.62 P值0.00 0.00 0.00

表2 2組3個層面動脈測量值的比較（±s）

表2 2組3個層面動脈測量值的比較（±s）

注：SD，圖像標準差；CNR，對比噪聲比。

組別測量值股動脈段腘動脈段脛后動脈段A組CT值（HU）422.82±43.67411.57±35.48 358.37±32.17 SD值17.49±0.55 19.39±0.40 20.70±0.17 SNR 24.17±2.62 21.63±3.38 17.97±4.12 CNR 22.82±2.42 20.57±2.35 16.11±3.25 B組CT值（HU）416.29±48.49401.54±37.25 338.62±34.74 SD值16.49±0.56 18.39±0.43 19.69±0.16 SNR 25.24±2.67 21.83±3.47 17.19±4.36 CNR 23.43±2.62 19.68±2.52 16.72±2.13 P值＞0.05＞0.05＞0.05

2．3 2組圖像質(zhì)量評分比較（表3）2組在下肢動脈主干及其重要分支的圖像質(zhì)量比較差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）。

表3 2組圖像質(zhì)量評分比較（分，±s）

表3 2組圖像質(zhì)量評分比較（分，±s）

組別髂動脈組大腿動脈組小腿動脈組A組2.93±0.25 2.90±0.30 2.70±0.46 B組2.90±0.25 2.87±0.34 2.63±0.49 t值0.46 0.39 0.54 P值0.64 0.69 0.59

3 討論

下肢動脈疾病是嚴重危害人類健康的一類血管性病變，其涵蓋范圍廣泛，后期主要表現(xiàn)為血管重度狹窄甚至閉塞、動脈瘤形成等，易造成遠端肢體缺血甚至壞死，常需手術或介入治療。影像學檢查是明確病變、制訂治療方案的重要依據(jù)和前提。研究［4-6］證明，MSCTA對下肢血管性疾病的診斷具有高度準確性和可靠性，能明確狹窄或閉塞的原因、發(fā)生部位及程度等，在顯示嚴重狹窄的遠端動脈優(yōu)于DSA，便于對側支血管進行評價。

醫(yī)學診斷用X線輻射的危害主要是致癌性和致畸性，而其危害程度與吸收劑量相關，據(jù)“電離輻射的生物學效應委員會報告Ⅶ”的估計，在美國每10 000人口中，每接受1mSv照射約會增加1例射線導致的癌癥［7］。2005年1月，美國衛(wèi)生部首次將X線列入新增加的17種致癌物中［8］。

根據(jù)國際上提出的放射學檢查應該遵循“合理使用低劑量”（as low as reasonably achievable，ALARA）原則［9］，仔細選擇掃描參數(shù)對所有掃描程序進行優(yōu)化，在滿足臨床診斷要求的前提下，根據(jù)不同臨床要求，允許圖像中存在一定噪聲，盡量降低輻射劑量。ATCM是基于硬件和掃描定位像的一種常用的輻射劑量控制技術，主要通過Z軸調(diào)制，是根據(jù)在掃描方向上的不同部位及層面間進行調(diào)制管電流。研究［10-11］顯示，在胸部和腹部使用ATCM可在確保圖像質(zhì)量的同時降低輻射劑量。

在下肢血管CTA檢查中，掃描范圍包括L4水平至足底部，髂動脈段組織體厚大、結構多；大腿及小腿動脈段組織體厚小、結構少，全段分布范圍不均勻。在減少輻射劑量的過程中，由于受檢部位的厚度及組織密度的差異性，各參數(shù)的調(diào)節(jié)難以把握，圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響無法同時兼顧。應用ATCM技術，對髂動脈段適當?shù)卦黾觤A，而在大腿及小腿動脈段適當減少mA，可保證整個下肢掃描范圍的噪聲一致性，同時又減少不必要的輻射劑量。

本研究顯示：①2組下肢動脈血管的SD值接近，可見在保證血管腔內(nèi)對比劑充盈良好的情況下，mA對具有高密度組織的SD值影響不大。下肢血管CTA主要觀察動脈血管的情況，對其他組織的圖像質(zhì)量要求不高，充盈的高密度血管和周圍組織存在較高的CNR，通過各種后處理方式能清楚顯示全段血管及重要分支，因此在重組后的血管圖像上質(zhì)量評分結果無明顯差異。②A組輻射劑量CTDIvol、DLP分別高于B組51.72%、47.87%，應用ATCM技術后輻射劑量下降明顯。由此可見，ATCM技術應用于下肢血管CTA中，可實現(xiàn)下肢動脈造影的最優(yōu)化，對下肢動脈狹窄作出準確的評估，多角度、多方位顯示病變部位、程度，以及發(fā)現(xiàn)通過側支循環(huán)顯影的遠端動脈的供血，在保證圖像質(zhì)量的前提下，減少受照劑量。

本研究的局限性：①2組受檢者由于受體質(zhì)量和身高的影響，采用固定管電流和ATCM技術所記錄的輻射劑量數(shù)值不如同一受檢者采用2種不同檢查方法的準確性高。②僅采用了NI為12的ATCM技術，對于其他NI未行對照研究，采用較大的NI是否會進一步減少患者輻射劑量，是否對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響尚待研究。

圖1 3例不同患者分別采用固定管電流和ATCM技術掃描后，對原始數(shù)據(jù)行MIP，獲得全段下肢血管三維圖像圖1a男，60歲，采用固定管電流掃描，右側下肢血管閉塞的部位、范圍及其側支血管顯示良好圖1b男，56歲，采用ATCM技術掃描，正常下肢血管主干及其各級分支均能完整顯示圖1c女，68歲，采用ATCM技術掃描，左側下肢血管閉塞的部位、范圍顯示較好圖2男，63歲，應用ATCM技術掃描后，采用VR血管生長技術對髂動脈閉塞側支血管分別行圖像重組，顯示左側髂總、髂外動脈及雙側髂內(nèi)動脈閉塞圖2a左側第1腰動脈（長箭）與左側骶外側動脈（短箭）交通，其間見2支交通支與旋髂深動脈（箭頭）交通圖2b右側直腸上動脈與直腸下動脈（長箭）、旋髂深動脈分支與骶外側動脈（短箭）、髂腰動脈與第4腰動脈（中箭）交通圖2c左側腹壁上動脈（長箭）、第10肋間動脈與腹壁下動脈（中箭）、第11肋間動脈與旋髂深動脈（短箭）交通

［1］Colang JE，Killion JB，Vano E．Patient dose from CT：a literature review［J］.Radiol Technol，2007，79：17.

［2］Brenner DJ，Hall EJ．Computed tomography∶an increasing source of radiation exposure［J］.N Engl JMed，2007，357：2277.

［3］劉景鑫，楊海山．螺旋CT圖像噪聲影響因素的實驗分析［J］．中華放射學雜志，2000，34（1）：9-12.

［4］Willmann JK，Baumert B，Schertler T，et al．Aortoiliac and lower extremity arteries assessed with 16-detector row CT angiography：prospective comparison with digital subtraction angiography［J］．Radiology，2005，236：1083-1093.

［5］Martin ML，Tay KH，F(xiàn)lak B，et al．Multidetector CT angiography of the aortoiliac system and lower extremities：a prospective comparison with digital subtraction angiography［J］．AJR Am J Roentgenol，2003，180：1085-1091.

［6］Ota H，Takase K，Igarashi K，et al．MDCT compared with digital subtraction angiography for assessment of lower extremity arterial occlusive disease：importance of reviewing cross-sectional images［J］．AJR Am J Roentgenol，2004，182：201-209.

［7］Huda W．Radiation dosese and risks in chest computed tomagraphye examinationa［J］.J Am Coll Radiol，2004，1：113.

［8］Lee CI，F(xiàn)laster HV，Haims AH，et al．Diagnostic CT scans：institutional informed consent guidelines and practices at academic medical centers［J］.AJR Am J Roentgenol，2006，187：282-287.

［9］Frush DP，Applegate K．Computed tomography and radiation understanding the wssues［J］.J Am Coll Radiol，2004，1：113.

［10］劉建新，鄧剛，尹曉明，等．自動管電流調(diào)制技術在腹部多層螺旋CT掃描中的應用［J］．中華放射醫(yī)學與防護雜志，2007，27（2）：191-193.

［11］王振，狄幸波，丁忠祥，等．應用Z-DOM技術降低MSCT腹部多期檢查輻射劑量［J］．放射學實踐，2008，23（11）：1269-1271.

Influence of automatic tube current modulation on the image quality and radiation dose of lower limb CT angiography

HUANG Yushu.Department of Radiology，Nanhai Hospital of Southern Medical University，F(xiàn)oshan，528200，China．

Objective：To explore the influence of automatic tube current modulation（ATCM）with fixed noise index（NI）in 64 slice spiral computed tomography（MSCT）on the the image quality and radiation dose of lower limb CT angiography（CTA）．M ethods：60 patients performed lower limb CTA were randomly divided into two groups named A（250mA）and B（ATCM，50～380 mA，NI=12）．Other scanning parameters were same in the two groups．Data were measured and recorded in the two groups，including the standard deviation（SD）in images of femoral artery，popliteal artery and posterior tibial artery on the same cross section，the quality scores of reconstructed three-dimensional images，CTDIvol automatically generated by the instrument and DLP．The data difference in two groups were compared with the independent-samples t test．Results：The differences of SD and image quality scores in two groups were not significant（P＞0．05），while all reconstructed three-dimensional images approached the diagnostic criteria by the whole demonstration of lower limb arteries and their main branches．Compared with group A，CTDIvol and DLP in group B reduced by 51．72%（P＜0．05）and 47．87%（P＜0．05）respectively．Effective Dose（ED）in group B reduced by 43．90%．Conclusion：Application of ATCM in lower limb CTA can not only ensure the quality of images but also reduce the radiation dose on patients．

Tomography，X-ray computed；Automatic tube current modulation；Noise；Radiation dosage

2016-12-13）

10．3969/j．issn．1672-0512．2017．04．003

黃玉書，E-mail：hys662@139．com。