降低mAs方法對下肢雙能CTA輻射劑量和圖像質量影響的探討

郝永1，宋云龍，王東，李相生，孟利民，方紅

1.中國人民解放軍第二五二醫院 放射科，河北，保定，071000；

2.空軍總醫院 CT/磁共振科，北京100142

降低mAs方法對下肢雙能CTA輻射劑量和圖像質量影響的探討

郝永1，宋云龍2，王東2，李相生2，孟利民2，方紅2

1.中國人民解放軍第二五二醫院 放射科，河北，保定，071000；

2.空軍總醫院 CT/磁共振科，北京100142

目的在雙能CT血管成像（CTA）下肢動脈檢查中，根據患者體重指數（BMI）值變換mAs值，探討降低mAs值能否達到既降低患者接受的輻射劑量又能保證圖像質量，滿足診斷要求的目的。方法對60例疑患有下肢動脈阻塞性疾病患者進行了了下肢雙能CTA檢查，所有患者按照BMI相近原則分為A、B組，每組30例。A組皆不考慮身高、體重等因素，一律按照廠家提供的原始掃描數據進行掃描；B組依據BMI不同適當降低球管的mAs值進行掃描。分別記錄兩組患者選定的腹主動脈、一側髂動脈及一側股動脈處的噪聲指數值并評價兩組患者的圖像質量，記錄其得分值，記錄機器自動生成的每名患者的容積CT劑量指數（CTDIvol）。結果A、B兩組患者圖像質量的優良率分別為96.7%及93.3%；圖像質量評分分別為3.833±0.461及3.733±0.583；P＞0.05，兩者沒有統計學意義。兩組患者噪聲指數分別為18.183±3.058（腹主動脈）、14.633±3.212（髂動脈）、13.907±3.037（股動脈）及22.713±3.566（腹主動脈）、18.863±3.801（髂動脈）、18±3.757（股動脈），P＜0.01，B組皆高于A組，有統計學意義。兩組患者的BMI值分別為22.14±2.61及22.33±2.61，P＞0.05，兩者沒有統計學意義。兩組患者的CTDIvol值分別為8.461±0.332及4.823±1.197，P＜0.01，有統計學意義，B組患者接受的輻射劑量明顯低于A組，降低約40%。結論在雙能CTA下肢動脈檢查中，根據患者體重指數的不同采用不同的mAs值，即采用個性化掃描方式，可以在不影響圖像質量、滿足診斷要求的前提下，明顯降低患者的輻射劑量，減少對患者的輻射損害，建議在臨床工作中使用。

下肢動脈；雙能CT；體重指數；噪聲；X線劑量

0 前言

雙能CT下肢動脈成像從腎以下腹主動脈掃描至足底，掃描范圍較長，患者接受的輻射劑量相對較多，為能在保證圖像質量、滿足診斷要求的基礎上降低射線劑量，我們通過對不同體重指數（Body Mass Index，BMI）患者采用不同曝光劑量（mAs）的研究，探討均衡控制不同個體射線劑量的方法及其臨床應用價值。

1 材料與方法

1.1 研究對象及掃描方法

2010年2月～2011年1月對臨床可疑下肢動脈疾病的60例患者行下肢動脈CT血管成像（CTA）檢查，其中男38例，女22例，年齡53～82歲，平均69.3歲?；颊叩闹饕Y狀及體征有下肢疼痛、間歇跛行、足背動脈搏動減弱或消失、足趾潰瘍甚至壞疽形成等。其中24例患者有冠心病和高血壓病史，36例有糖尿病史。按照BMI相近原則將入選病例平分成A、B兩組進行掃描，對A組不考慮身高、體重等影響因素，一律按照廠家提供的原始掃描數據進行掃描（管電壓140 kV、管電流47 mAs及管電壓80 kV、管電流199 mAs，雙球管、雙能量掃描），B組則根據BMI不同適當降低球管曝光量進行掃描。

1.2 研究方法及步驟

（1）掃描參數。采用1.2螺距，機架旋轉時間為0.5 s，2×14×1.2 mm容積掃描，層厚設為2 mm，1.5 mm層間隔重建，管電壓分別為140、80 kV，管電流與BMI對應關系，見表1。

（2）圖像后處理。將重建軸位圖像傳到西門子影像后處理工作站（syngo 2008C）上，采用三維最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）、曲面重組（Curve Planae Reformation，CPR）、容積再現（Volume Rendering，VR）等后處理方法進行圖像重建，并結合西門子雙能血管評價軟件對所得影像進行分析。

表1 不同BMI與相應管電流（mAs）對應值

（3）測量圖像噪聲值。在軸位圖像上，分別取下部腹主動脈髂動脈分叉以上5 cm層面及其上下各1 cm層面，左或右側髂外動脈從髂總動脈分出后3 cm層面及其上下各1 cm層面，左或右側股動脈分出后10 cm層面及其上下各1 cm層面，取像素約50～100 mm2，以CT值的標準差（Standard Deviation，SD）作為圖像噪聲值，取3層的平均值作為該病人的圖像噪聲（圖1～2）。

（4）影像質量評價。對CTA圖像質量的評價采用4分法[1]，評分標準：1分代表動脈未見顯示或顯影較差，臨床不能據此做出相應正確診斷；2分表示下肢主干動脈尚可顯示，局部側支血管結構或末梢血管出現較明顯變形及偽影或根本未能顯示，但尚可滿足臨床診斷要求；3分表示動脈顯影清晰，但伴有血管輕度變形或者少量偽影，可滿足臨床診斷要求；4分表示動脈血管結構顯示非常清晰，完整的血管樹結構可見，完全能夠滿足臨床診斷要求。3分及3分以上評定為圖像質量優良（圖3）。此工作由兩名經驗豐富的影像科醫師采用盲法進行評價，若意見不一致，兩者相互商討決定評價結果。

1.3 統計學處理

應用SPSS16.0軟件對患者BMI（體重/身高2）、圖像噪聲、圖像質量評分、容積CT劑量指數（CTDIvol）進行統計學分析，分別對A、B組BMI、圖像噪聲、圖像質量評分、CTDIvol進行獨立樣本t檢驗。P＜0.05視為有統計學意義。

圖1 BMI為 20．47的一例患者掃描參數及輻射劑量、各處動脈噪聲指數測量圖（正常mAs值）。

圖2 BMI為23．49 的一例患者掃描參數及輻射劑量、各處動脈噪聲指數測量圖（低劑量個性化掃描） 。

圖3 不同患者（BMI指數相近）掃描參數及輻射劑量、雙能下肢CTA圖。

2 結果

A、B兩組統計數據及統計結果比較，見表2。

表2 A、B兩組統計數據及統計結果比較

從表2看出A組CTDIvol為（8.461±0.332）mGy，B組為（4.823±1.197）mGy，后者明顯低于前者，兩者之間有統計學意義。雖然B組圖像噪聲高于A組，但圖像質量評分沒有統計學意義，皆可滿足影像診斷要求，且B組患者接受的劑量水平較A組明顯下降。

3 討論

3.1 多層螺旋CT輻射劑量問題及ALARA理論

現今，多排螺旋CT的臨床應用越來越廣泛，隨之而來的CT輻射可能造成的潛在風險亦愈來愈受到廣大專家學者及受檢者的關注[2]。

有研究證實CT檢查的輻射劑量與人體被照射部位器官患癌概率的增加有直接關聯[3]，多層螺旋CT較之單排CT可能會致使受檢者接受更多的X線輻射[4]。影像科醫師及操作技師應做好CT檢查的放射防護工作，使CT檢查符合正當化和最優化原則[5]，盡一切可能減少受檢者所接受的X射線劑量。

ALARA（As Low As Reasonably Achievable）理論作為劑量控制的基本原則已被放射界工作人員普遍接受，它是指在獲得合適的、滿足診斷要求的圖像以用于臨床準確診斷的前提下盡可能采用最低的放射劑量。雖然多種因素都會影響掃描劑量，但實際操作中我們最常采用的措施為降低管電壓或管電流，盡量縮小掃描野以及使用在得到能滿足診斷要求的圖像的前提下的最大螺距等。由于管電壓的高低直接決定了X線光子的能量，線束能量過低將會相應增加線束硬化偽影，由此導致的CTA顯示血管管壁模糊將給管壁斑塊評估帶來相應困難，此項措施實際運用中僅適用于低體重指數病例。鑒于此，臨床工作中我們采用增減球管的mAs值來降低輻射量，曝光量的增加可降低圖像噪聲、提高信噪比和對比度噪聲比，有利于顯示重度鈣化的血管和血管支架。但X線曝光量隨著管電流的增減亦呈一定比例增減，實際運用中，影像工作人員往往忽視了射線輻射對受檢者可能造成的損害，對受檢者的BMI不予考慮而使用常規較大的管電流，無意中增加了患者所接受的輻射劑量。

3.2 雙能CT下肢動脈成像中低劑量管理的意義和方法

雙源CT中的雙能量減影技術由于采用了全新的去骨分離算法及去除明顯鈣化斑塊功能，使之在下肢血管成像中使得去骨更加精確，較傳統多排螺旋CT具有一定的優勢。增加射線劑量可改善圖像質量,但同時也會增加對人體的輻射，兩者是一對矛盾體。因此,在雙源CT雙能下肢動脈成像中需實行低劑量管理、針對不同個體采用個性化掃描，確保在診斷可靠性和劑量最小化二者之間尋求一個可靠的平衡點。

路鶴晴[6]等認為CT掃描時，當目標置于掃描機架中心且照射野大于掃描部位直徑時，可以不考慮照射野的大小對患者射線劑量的影響，只需考慮影像質量本身的需要。本研究采用在包全掃描部位的前提下，盡量縮小掃描野的方法以提高圖像質量，使掃描方案優化,從而避免了BMI較大個體曝光劑量不足及BMI較小的個體輻射過量的問題[7-9]。

掃描長度確定時，螺旋CT螺距與劑量成反比，輻射劑量隨螺距的增加而相應減少。因此，在滿足診斷要求的前提下，應盡量采用較大螺距。我們采用2×14×1.2 mm容積掃描，螺距1.2，為在能滿足診斷要求前提下的最大掃描層厚和最大螺距，由表2結果可知大部分圖像質量優良，完全可以滿足診斷要求。有些學者建議的0.6 mm重建層厚以得到最佳的圖像質量[10]，本研究沒有采用，因為這樣雖然一定程度上優化了圖像，但亦減小了螺距，明顯增加了患者接受的輻射劑量及一定程度上增加了造影劑的使用量，既增加了對患者的輻射危害又增加了檢查成本。

3.3 降低掃描劑量與圖像噪聲及圖像質量的關系

CT圖像的噪聲通常用較簡單的計算水模CT值的標準偏差SD表示[11]。在體素減少、層厚減薄及曝光劑量降低時，噪聲都會相應增大[12-13]。同等掃描條件下，BMI越大，噪聲越高，此時就需要相應增加球管曝光量，反之亦然[14]。我們的研究顯示，A、B兩組患者BMI比較沒有統計學意義，B組掃描劑量低于A組，兩組噪聲統計有統計學意義，B組高于A組；兩組的圖像質量評分顯示所得影像皆能滿足診斷需要，兩者比較沒有統計學意義。

3.4 降低掃描劑量對輻射劑量的影響

A組CTDIvol為（8.461±0.332）mGy，B組為（4.823± 1.197）mGy，后者明顯低于前者，兩者之間有統計學意義（表2）。雖然B組圖像噪聲高于A組，但圖像質量評分沒有統計學意義，皆可滿足影像診斷要求，且B組患者接受的劑量水平較A組明顯下降，減少了對患者的輻射損害，降低了影像檢查可能給患者帶來的負面影響。本研究沒有做多層CT劑量長度乘積（DLP）的數據統計，DLP定義為給定掃描方案中受照部位所接受總劑量，表達式為：DLP=CTDIvol×掃描長度(cm)，這跟患者的身高有一定的關系。由其表達式可得知，條件相似的病人，如果CTDIvol降低了，DLP必然也會相應的降低。

4 結論

總之，雙源CT雙球管掃描并沒有增加受檢者所接受的輻射劑量；根據患者不同BMI值選擇不同的曝光劑量（mAs）的個性化掃描方式，在保證獲得優質圖像的同時，也允許以增加適度噪聲為代價，換取受檢者所接受輻射劑量的降低，以盡可能減少醫學影像檢查給受檢者帶來的輻射損傷，這與ALARA理論相一致，建議在雙能下肢CTA掃描中應用。

[1] Schertler T,Wildermuth S,Alkadhi H,et al．Sixteen-detector row CT angiography for lower-leg arterial occlusive disease:analysis of section width[J]．Radiology,2005,237(2): 649-656．

[2] Amis ES,Butler PF,Applegate KE,et al．American college of radiology white paper on radiation dose in medicine[J]．J Am Coll Radiol,2007,4(5):272-284．

[3] Weustink AC,Mollet NR,Neefjes LA,et a1．Preserved diagnostic performance of dual-source CT coronary angiography with reduced radiation exposure and cancer risk[J]．Radiology,2009, 252(1):53-60．

[4] Mettler Fa JR,Wiest PW,Locken JA,et al．CT scanning:patternsof use and dose[J]．J Radiol Prot,2000,20(4):353-359．

[5] IAEA．International basic safety standards for protection against ionizing radiation and for the safety of radiation sources[M]．1st Edition．Vienna:IAEA,1996:4-5．

[6] 路鶴晴,朱國英,卓維海,等．醫用X射線CT輻射劑量影響因素研究[J]．上海醫學影像,2008,17(2):93-96．

[7] 涂永波,蘭永樹,舒健,等．螺距對下肢CTA輻射劑量與圖像質量影響的研究[J]．中國醫學影像學雜志,2011,19(4):300-303．

[8] 鄭秀風,胡志海,賀文．影響下肢動脈血管成像因素分析[J]．中國醫療設備,2010,25(3):124-125,128．

[9] 高建華,戴汝平,鄭靜晨,等．應用后過濾重組降低64層螺旋CT心臟檢查X線劑量的初步研究[J]．中華放射學雜志,2007, 41(10):1014-1018．

[10] 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(3):1083-1093．

[11] Andreas HM,Joachim EW,Ralf K,et al．Multislice spiral computed tomography of the heart: technique, current applications and perspective[J]．Cardiovascular and Interventional Radiology,2005,28(4):388 -399．

[12] Hunold P,Vogt FM,Schmermund A,et al．Radiation exposure during cardiac CT:effective doses at multi detector row CT and electron-beam CT[J]．Radiology,2003,226(1):145-152．

[13] Datta J,White CS,Gilkeson RC,et al．Anomalous coronary arteries in adults:depiction at multi-detector row CT angiography[J]．Radiology,2005,235(3):812-818．

[14] Pannu HK,Flohr TG,Corl FM,et al．Current concepts in mutidetector row CT evaluation of the coronary arteries:principles, techniques,and anatomy[J]．Radiographics,2003,23(11):S111-125．

Discussion about the Effect of mAs Reduction on Radiation Dose and Image Quality in Lower Extremity DE-CTA

HAO Yong1, SONG Yun-long2, WANG Dong2, LI Xiang-sheng2, MENG Li-min2, FANG Hong2
1.Department of Radiology, The 252thHospital of PLA, Baoding Hebei 071000, China;
2.Department of CT/MRI, Air Force General Hospital of PLA, Beijing 100142, China

ObjectiveTo explore whether decreased radiation dose and high image quality could be achieved by switching the mAs setting according to patients’ BMI (Body Mass Index, BMI) in lower extremity DE-CTA (Dual-energy Computerized Tomographic Angiography) for diagnostic purposes.MethodsThere were a group of 60 patients involved in this study and suspected for lower extremity artery diseases, who undergone dual-energy CTA and were randomly divided into two groups (30 in Group A and 30 in Group B) on the basis of similar BMI values. Examinations of patients in Group A were done with original scan parameters and regardless of factors like the height and weight of patients; in the meantime, BMI was taken into account to lower the mAs value of the tubes correspondingly when Group B were scanned. Then, the noise indexes of images on their abdominal aorta, one-side iliac artery and one-side femoral artery for both groups were recorded and the image quality was calculated correspondingly. Based on these, the software SPSS16.0 could automatically generate a CTDIvol (Computerized Tomography Dose Index Volume) value for each patient.ResultsThe high-quality image rates and image quality scores of Group A and Group B were 96.7% and 93.3%, 3.833 ± 0.461 and 3.733 ± 0.583 respectively. However, these data had no statistical significance (P ＞ 0.05). As for noise indexes of Group A and Group B, values were 18.183±3.058 and 22.713±3.566 on their abdominal aorta, 14.633±3.212 and 18.863±3.801 on their iliac artery, 13.907±3.037 and 18±3.757 on their femoral artery. Since the noise indexes of Group B on different locations were higher than those of Group A,there was of statistical significance (P＜0.01). The BMI values of the two groups were 22.14±2.61 (Group A) and 22.33±2.61 (Group B) with no statistical significance (P＞0.05). The CTDIvol value of Group A was 8.461±0.332 and Group B 4.823±1.197 with statistical significance (P＜0.01), from which we could see that there was about 40% lower radiation dose of Group B than that of Group A.ConclusionDeployment of individualized mAs settings according to different BMI, as a method that could satisfy diagnostic purposes without exertion of any impact on image quality, lessened the radiation harms to patients through large decrease of radiation dose and was suggested to be practiced in dual-energy CTA examination of lower extremity arteries.

lower extremity arteries; dual energy computerized tomography; body mass index; noise; X-ray dose

R814.42；R543.5

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.060

1674-1633(2013)09-0149-04

2013-03-12

2013-07-17

本文作者：郝永，醫學碩士，主治醫師。

宋云龍，博士，主治醫師，教授，研究生導師，空軍總醫院CT/磁共振科科主任。

作者郵箱：hy32001010@126．com