曾阳东，张辉阳，苏寿红，凌秀梅，刘志永，刘峥

（桂林医学院附属医院放射科，广西 桂林 541001）

0 引言

CT肺动脉造影( CT pulmonary angiography，CTPA)是一项无创的、快速的CT检查技术，由于其诊断敏感度和特异度都比较高，已经基本取代了传统的有创性DSA检查，成为诊断肺栓塞的首选检查[1]。但是，目前CT检查已经成为医源性辐射最主要的原因，而且辐射损伤与有效辐射剂量呈正相关性。因此，在CT检查过程中，如何最大程度地降低辐射剂量，同时确保图像质量满足临床诊断需求，是近些年来放射界的热点研究方向。降低辐射剂量的方法有多种，并广泛应用于临床，但在CTPA检查中多种技术联合研究的报道比较少见。本研究中笔者将利用自适应迭代重建算法（ASIR）结合自动毫安调节技术（NI值为11），分别设置不同管电压进行CTPA检查，探讨管电压对CT值及图像质量的影响，及相同噪声指数情况下不同管电压和辐射剂量的关系。

1 材料与方法

1.1 研究对象与分组

收集桂林医学院附属医院2018年1月至2019年12月申请 CTPA检查的90例患者，按就诊顺序随机分成三组，即120KV组、100KV组、80KV组，每组30例。本研究经过桂林医学院附属医院伦理委员会批准。入选标准：临床申请CTPA检查的患者；无碘对比剂过敏；意识清醒，可配合完成CT检查的全部过程；签署知情同意书。 剔除标准：有碘对比剂过敏史的患者；肝肾功能重度不全患者；伴有甲状腺毒症者；不能配合检查者；未签署知情同意书者。各组患者的年龄、体重、身高和BMI之间差异无统计学意义(P＞0.05) ，见表1。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器与材料

美国GE公司生产的256排revolution CT机，AW4.7图像后处理工作站；由ACIST Empower公司生产的双筒高压注射器；宇寿医疗公司生产的一次性高压注射器及连接导管；洁瑞医用制品公司生产的静脉留置针，型号为18-20G；应用碘普罗胺370mgI/mL对比剂。

1.2.2 扫描方法

三组患者分别使用120 KV、100 KV和80 KV管电压扫描，自动管电流（范围100-400 mA，预设噪声指数为11），扫描之前进行呼吸训练，先进行平扫，然后再进行肺动脉成像扫描，仰卧位，两手上举；扫描范围及方向：肋膈角水平至肺尖；螺旋扫描，转速0.28s/周，探测器宽度80mm，螺距0.992:1，层厚5mm并同步重建0.625mm，重建算法标准算法，矩阵：512×512，FOV350mm；应用智能追踪（Smart-Prep）技术，动态监测点设于肺动脉干，触发阈值为80Hu，触发后延迟3.0s自动扫描；对比剂使用碘普罗胺370 mgI/ mL，总量45 mL，注射速率5 mL/ s，对比剂注射后采用相同速率注射30 mL生理盐水，三组扫描数据采取权重值为50%的 ASIR技术进行重建，检查数据信息传输至 GE AW4.7工作站经VR、MIP、MPR和CPR等重组处理。

1.3 图像质量评价

1.3.1 图像质量客观评价

图像质量客观评价参考王素雅等[2]的评价方法，分别测量主肺动脉，左、右肺动脉干及各肺动脉近端 CT值( SI)及其标准差 SD，计算其平均值 SI血管、 SD血管，感兴趣区(ROI)的 CT值为强化程度， SD值为噪声； ROI测量选取待测血管的管径中心，画圆形，面积5mm2，测量时避开血管边缘、肺动脉栓子及上腔静脉线束硬化伪影；以主肺动脉层面的椎旁肌肉为背景组织，测量两侧椎旁肌肉的CT值并计算其均值(SI肌肉)；以血管平均噪声 SD血管作为图像噪声，信噪比(SNR)为ROI的强化CT值与图像噪声之间的比值，对比噪声比(CNR)为ROI和背景组织的强化CT值之差与血管SD值的比值，即根据公式[3]SNR=SI血管/SD血管，CNR=(SI血管-SI肌肉)/SD血管。

表1 一般资料比较（±s）

表1 一般资料比较（±s）

?

1.3.2 图像质量主观评分

由2位高年资放射科主治医生，根据横断位图像、MPR图像的各段肺动脉强化程度以及肺和纵隔的清晰度、胸壁软组织的噪声大小并结合VR图像判断图像的质量:5分为噪声不明显，图像质量优异；4分为噪声增多，图像质量良好；3分为噪声较明显，图像质量为中等，尚达到诊断要求；2分为图像质量较差，影响准确诊断；1分为图像质量很差，未达诊断要求[4]。

1.4 辐射剂量评估

当CT检查结束时，设备自动生成一份辐射剂量报告（DoseReport），报告内包含有容积CT剂量指数(CTDIvol)及剂量长度(DLP)等信息。根据剂量长度可以计算辐射有效剂量(effectivedose，ED)，其公式为ED=k·DLP，根据欧盟委员会[5]关于CT的质量标准指南，K值为0.017mSv/(mGy·cm)。

1.5 统计学分析

应用SPSS 17.0软件对本研究所有数据进行统计学分析，计算所得数值保留到小数点后2位，并以±s表示。对各组CT检查图像CT值、背景噪声、有效辐射剂量进行单因素方差分析，如方差齐的采取最小显著差数法( LSD)，不齐则采用Dunnet-t检验；图像主观评分组间对照用Kruskal-Wallis检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射剂量

在其他扫描参数一致的情况下，容积 CT剂量指数（CTDIvol）、有效辐射剂量（ED）随着管电压的降低而显著降低，各组间差异有显著统计学意义（P=0.000）；100 KV管电压组的ED比120 KV组的降低了25.13%，而80 KV管电压组的ED比120 KV组的更是降低了42.18%（表2）。

表2 辐射剂量比较（±s）

表2 辐射剂量比较（±s）

?

2.2 图像质量

在其他参数一致的情况下，肺动脉平均CT值随着管电压的降低而升高，组间的差异有显著统计学意义（F=4.968，P=0.009）；背景噪声（SD）随着管电压的降低而升高，组间的差异有显著统计学意义（F=5.582，P=0.004）；信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）差异无统计学意义（P＞0.05）；各组血管VR、MIP、MPR图像显示良好（图1），评分均≥3分，各组图像主观评分差异无统计学意义（F=1.219，P=0.301）。详见表3。

图1 分别为三组VR、MIP、MPR图像，B3、C3MPR图像可清楚显示血栓充盈缺损征象（箭头所示）

表3 图像质量比较（±s）

表3 图像质量比较（±s）

?

3 讨论

3.1 降低辐射剂量的主要技术

3.1.1 自动管电流调节技术

管电流与CT辐射剂量之间呈线性关系，电流越大，产生的X线量就越多。自动管电流调节技术(ATCM)的基本原理是基于人体解剖衰减特异的差异，人体结构是不规则的，体部的横断面左右径大于前后径，导致左右方向X线衰减程度高于前后方向。当进行CT检查时，把噪声指数（NI）设置为固定值，管电流随着身体的厚度、密度的变化而变化，当扫描比较薄的身体部位或密度比较小的部位时，电流自动降低，从而降低了辐射剂量，同时又保证了图像质量[6]。吴枕戈等[7]采用16排螺旋 CT，在管电压都是120 KV的条件下，管电流40 mAs组比100 mAs组的图像质量有所下降，但不影响诊断，而前者的辐射剂量比后者的下降了72.5%。

3.1.2 低管电压技术

根据X线强度公式（I=KiZU2）中知道，比例系数K及阳极靶材料的原子序数Z固定不变，X线强度与管电压的平方呈正比，所以从理论上讲，降低球管的电压，辐射剂量降低的效果会更好。戴丽娟等[10]利用256层螺旋CT进行CTPA检查，结果管电压为80KVp的试验组的辐射剂量比管电压为120KVp的对照组下降了38%，而两组图像质量评分差异无统计学意义。本研究设置了120KV、100KV、80KV三组不同管电压扫描组，在其他参数一致的情况下，辐射剂量随着管电压的降低而明显下降，图像噪声稍升高，但差异没差异有统计学意义，SNR、CNR反而有所升高，这是因为CT值随着管电压的降低而明显升高的缘故；另外，本研究图像主观评分并没差异有统计学意义，线束硬化伪影并没有相应增多而影响诊断，其最主要的原因应该是得益于ASIR的联合应用。

3.1.3 迭代重建技术

自适应迭代重建算法可以在降低辐射剂量的同时降低图像的噪声，进而提高图像质量。ASIR的原理: 首先预设一个前提，然后计算期望的图像投影，并与实际投影进行比较，初始时图像往往是不理想的，经过计算修正系数，不断对对象进行修正后，再对新的迭代过程进行反复修正，直到迭代过程结束，生成最终的图像，并在最终重建中改善噪声质量[11]。与传统的滤波反投影算法（filter back- projection， FBP）不同，ASIR是一种通过数学模型选择性识别和去除图像噪声的迭代重构技术，使用迭代重建技术能在较低辐射剂量的情况下获得更好的图像质量[12]。

3.1.4 增大螺距

在其他参数不变的情况下，螺距越大，X线的辐射剂量就越低。所以，理论上讲，增大螺距能够降低辐射剂量，但是此方法往往也会导致Z轴的空间分辨率降低，从而使图像质量受到影响。所以，放射界一直都比较谨慎的使用此法降低辐射剂量。

3.1.5 多种技术联合降低辐射剂量

需要保证图像质量的前提下，应用一种低辐射剂量的效果往往是不明显的，所以联合多种技术降低辐射剂量的方法越来越得到业界的认可。刘欣[13]、张丽[14]等利用低管电压联合应用迭代重建技术，不但可以降低患者的有效剂量，并且CTPA图像的质量得到明显提高。本研究应用低管电压并结合ATCM、ASIR技术，设置ASIR权重值为50%，固定NI值为11，结果表明是切实可行的。

3.1.6 仪器发展对辐射剂量的影响

进入21世纪以后，多层螺旋 CT的发展越来越迅速，排数越来越多。排数越多，探测器的宽度越大，旋转一周所覆盖范的扫描范围就越大，因而各脏器扫描可以节省了曝光时间，也就减少了辐射剂量。Rizzo等[15]利用64排和16排螺旋CT分别进行盆腔扫描，结果显示前者辐射剂量较后者下降了约24.5%。本实验应用美国 GE公司256排 revolution CT机，该设备拥有16 cm宽的探测器，球管转速可达0.28 s/周，为本实验低辐射剂量研究提供了先进的设备保障。虽然不可能每个医院都拥有最先进的CT机，但目前的多层螺旋CT基本都具备ASIR及ATCM等技术，设置多种技术联合的低剂量扫描模式并不复杂。

4 结论

应用低管电压结合ATCM及ASIR技术降低CTPA检查辐射剂量的方案是可行的，辐射剂量随着管电压的降低而明显下降。设置80KV低管电压联合ATCM技术和权重值为50%的ASIR重建，辐射剂量大幅度下降，CTPA图像质量能满足诊断需求。