黄玉书

（南方医科大学附属南海医院放射科，广东佛山528200）

自动管电流调节技术对下肢血管CTA图像质量和辐射剂量的影响

黄玉书

（南方医科大学附属南海医院放射科，广东佛山528200）

目的：探讨64排螺旋CT采用固定管电流和固定噪声指数（NI）的Z轴自动管电流调节（ATCM）技术对下肢血管CTA图像质量及辐射剂量的影响。方法：将60例行下肢血管CTA检查的患者随机分为A组（固定管电流250mA）、B组（ATCM技术，50～380mA，NI 12）各30例。其余扫描参数均一致。检查结束后分别对2组相同横断层面图像的股主动脉、腘动脉和胫后动脉图像噪声（SD）进行测量，并对重组后的三维图像进行质量评分，同时记录机器自动生成的CT剂量指数（CTDIvol）、相应剂量长度乘积（DLP），对比2组数据之间差异。结果：2组的血管图像噪声和图像质量评分差异均无统计学意义（均P＜0．05），重组后的三维图像均能完整显示下肢动脉及其各级主要分支，满足诊断需要。B组的辐射剂量与A组比较，CTDIvol降低了51．72%（P=0．000，P＜0．05）、DLP降低了47．87%（P=0．000，P＜0．05）、有效辐射剂量（ED）下降了43．90%。结论：下肢血管CTA采用ATCM技术，在保证图像质量的同时可降低患者的辐射剂量。

体层摄影术，X线计算机；自动调节管电流技术；图像噪声；辐射剂量

目前，下肢动脉阻塞性疾病检查多采用MSCTA，主要针对病变发生在动脉主干或较大分支时对病因、部位、范围及程度等进行诊断。但常规扫描的下肢血管CTA扫描范围大，辐射剂量高，受辐射人群潜在的癌症发生概率增加。在许多发达国家，CT检查被认为是造成医源性照射量重要的原因［1-2］。目前，降低辐射量的方法有降低kV、mA、增大螺距及自动管电流调节（autoumaitic tuble current modulation，ATCM）等，ATCM技术可根据人体不同部位对射线的吸收及扫描对象的体型计算出有效管电流量并自动调节，从而降低辐射剂量而不影响图像质量。

1 资料与方法

1．1 一般资料选取2010年1月至2015年5月在我院行下肢血管CTA检查的患者60例，其中男38例，女22例；应用固定管电流和ATCM技术，随机分为A、B组各30例。A组男22例，女8例；B组男16例，女14例。

1．2 仪器与方法采用GE 64 Lightspeed VCT，扫描范围自L4水平至足底，平静呼吸下连续容积扫描。A组扫描参数：120 kV，250 mA，层厚5 mm，层距5 mm，螺距0．984，转速0．8 s/r。B组扫描参数：120 kV，80～380mA，噪声指数（NI）12，层厚5mm，层距5mm，螺距0．984，转速0．8 s/r。2组对比剂均采用碘帕醇（370mgI/mL），流率4mL/s，剂量100mL。均采用对比剂团注跟踪法SmartPrep技术，监测位置为L3水平腹主动脉处，设定触发阈值150 HU，触发后延迟8 s开始扫描。

1．3 辐射剂量从扫描结束后的图像资料栏中记录CT剂量指数（CTDIvol）、相应剂量长度乘积（DLP）。CT中目前常用有效辐射剂量（effective dose，ED）的计算沿用欧洲的DLP的方法，ED=DLP×W（W=0.019 mSv·mGy-1·cm-1）。

1.4 图像处理与评分将5mm层厚图像采用标准算法重组为0.625mm层厚、0.625mm间隔图像传输至ADW 4.5工作站，采用VR、血管生长技术（AV）、MIP、MPR等方法对图像进行后处理。

评价图像质量的指标有SNR及对比噪声比（contrast noise ratio，CNR）。图像噪声是衡量图像质量的重要参数之一，可通过测量ROI的图像标准差（standard deviation，SD）表示［3］。选取2组横断面图像的股动脉和腘动脉及胫后动脉层面测量SD值和CT值，并测量各相邻层面肌肉组织的CT值作为背景。按照公式SNR=动脉CT增强扫描值/图像噪声SD值，CNR=（动脉CT增强扫描值－肌肉组织CT值）/图像噪声SD值，计算SNR和CNR。

根据文献［1］将下肢动脉分为3组和9段：髂动脉组（髂总动脉段、髂外动脉段），大腿动脉组（股动脉段、股浅动脉段），小腿动脉组（腘动脉段、胫腓动脉干段、胫前动脉段、胫后动脉段、腓动脉段）。根据下肢动脉诊断要点，制订评分标准为：3分，3组动脉及其分支管腔对比剂充盈良好，能清晰显示血管壁的钙化、狭窄程度及范围，小动脉分支显示清晰；2分，3组动脉及其分支管腔对比剂充盈较好，能较好显示血管壁的钙化、狭窄程度及范围，小动脉分支显示较好；1分，3组动脉及其分支显示对比度差，血管壁显示较毛糙，部分小动脉分支节段显示欠佳；0分，仅能显示3组血管主干的形态，其远端血管及分支显示不全或无法显示。在血管主干出现闭塞时，以侧支血管的显示制订评分标准：3分，侧支血管对比剂充盈良好，显示清晰；2分，侧支血管对比剂充盈较好，显示较好；1分，侧支血管对比度差，显示欠佳；0分，侧支血管显示不全或无法显示。由2名资深的影像医师采用双盲法独立对所有图像进行评价，当评价不一致时，经协商取得一致意见。

1.5 统计学方法应用SPSS 13.0统计软件进行数据分析，采用独立样本t检验比较2组的CTDIvol、DLP、SD值及医师质量评分。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组CTDIvol、DLP、ED比较（表1）2组CTDIvol及DLP比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。

2.2 2组客观评价指标比较（表2）2组在相同层面血管的SD、SNR、CNR值比较，差异无统计学意义（均P＞0.05）。

表1 2组辐射剂量比较（±s）

表1 2组辐射剂量比较（±s）

注：CTDIvol，CT剂量指数；DLP，剂量长度乘积；ED，有效辐射剂量。

组别CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）A组10.77±0.64 1 122.49±45.06 21.32±0.72 B组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组3个层面动脉测量值的比较（±s）

表2 2组3个层面动脉测量值的比较（±s）

注：SD，图像标准差；CNR，对比噪声比。

组别测量值股动脉段腘动脉段胫后动脉段A组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组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组图像质量评分比较（表3）2组在下肢动脉主干及其重要分支的图像质量比较差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表3 2组图像质量评分比较（分，±s）

表3 2组图像质量评分比较（分，±s）

组别髂动脉组大腿动脉组小腿动脉组A组2.93±0.25 2.90±0.30 2.70±0.46 B组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 讨论

下肢动脉疾病是严重危害人类健康的一类血管性病变，其涵盖范围广泛，后期主要表现为血管重度狭窄甚至闭塞、动脉瘤形成等，易造成远端肢体缺血甚至坏死，常需手术或介入治疗。影像学检查是明确病变、制订治疗方案的重要依据和前提。研究［4-6］证明，MSCTA对下肢血管性疾病的诊断具有高度准确性和可靠性，能明确狭窄或闭塞的原因、发生部位及程度等，在显示严重狭窄的远端动脉优于DSA，便于对侧支血管进行评价。

医学诊断用X线辐射的危害主要是致癌性和致畸性，而其危害程度与吸收剂量相关，据“电离辐射的生物学效应委员会报告Ⅶ”的估计，在美国每10 000人口中，每接受1mSv照射约会增加1例射线导致的癌症［7］。2005年1月，美国卫生部首次将X线列入新增加的17种致癌物中［8］。

根据国际上提出的放射学检查应该遵循“合理使用低剂量”（as low as reasonably achievable，ALARA）原则［9］，仔细选择扫描参数对所有扫描程序进行优化，在满足临床诊断要求的前提下，根据不同临床要求，允许图像中存在一定噪声，尽量降低辐射剂量。ATCM是基于硬件和扫描定位像的一种常用的辐射剂量控制技术，主要通过Z轴调制，是根据在扫描方向上的不同部位及层面间进行调制管电流。研究［10-11］显示，在胸部和腹部使用ATCM可在确保图像质量的同时降低辐射剂量。

在下肢血管CTA检查中，扫描范围包括L4水平至足底部，髂动脉段组织体厚大、结构多；大腿及小腿动脉段组织体厚小、结构少，全段分布范围不均匀。在减少辐射剂量的过程中，由于受检部位的厚度及组织密度的差异性，各参数的调节难以把握，图像质量和辐射剂量的影响无法同时兼顾。应用ATCM技术，对髂动脉段适当地增加mA，而在大腿及小腿动脉段适当减少mA，可保证整个下肢扫描范围的噪声一致性，同时又减少不必要的辐射剂量。

本研究显示：①2组下肢动脉血管的SD值接近，可见在保证血管腔内对比剂充盈良好的情况下，mA对具有高密度组织的SD值影响不大。下肢血管CTA主要观察动脉血管的情况，对其他组织的图像质量要求不高，充盈的高密度血管和周围组织存在较高的CNR，通过各种后处理方式能清楚显示全段血管及重要分支，因此在重组后的血管图像上质量评分结果无明显差异。②A组辐射剂量CTDIvol、DLP分别高于B组51.72%、47.87%，应用ATCM技术后辐射剂量下降明显。由此可见，ATCM技术应用于下肢血管CTA中，可实现下肢动脉造影的最优化，对下肢动脉狭窄作出准确的评估，多角度、多方位显示病变部位、程度，以及发现通过侧支循环显影的远端动脉的供血，在保证图像质量的前提下，减少受照剂量。

本研究的局限性：①2组受检者由于受体质量和身高的影响，采用固定管电流和ATCM技术所记录的辐射剂量数值不如同一受检者采用2种不同检查方法的准确性高。②仅采用了NI为12的ATCM技术，对于其他NI未行对照研究，采用较大的NI是否会进一步减少患者辐射剂量，是否对图像质量产生影响尚待研究。

图1 3例不同患者分别采用固定管电流和ATCM技术扫描后，对原始数据行MIP，获得全段下肢血管三维图像图1a男，60岁，采用固定管电流扫描，右侧下肢血管闭塞的部位、范围及其侧支血管显示良好图1b男，56岁，采用ATCM技术扫描，正常下肢血管主干及其各级分支均能完整显示图1c女，68岁，采用ATCM技术扫描，左侧下肢血管闭塞的部位、范围显示较好图2男，63岁，应用ATCM技术扫描后，采用VR血管生长技术对髂动脉闭塞侧支血管分别行图像重组，显示左侧髂总、髂外动脉及双侧髂内动脉闭塞图2a左侧第1腰动脉（长箭）与左侧骶外侧动脉（短箭）交通，其间见2支交通支与旋髂深动脉（箭头）交通图2b右侧直肠上动脉与直肠下动脉（长箭）、旋髂深动脉分支与骶外侧动脉（短箭）、髂腰动脉与第4腰动脉（中箭）交通图2c左侧腹壁上动脉（长箭）、第10肋间动脉与腹壁下动脉（中箭）、第11肋间动脉与旋髂深动脉（短箭）交通

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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，Foshan，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

黄玉书，E-mail：hys662@139．com。