自動管電流調節下不同管電壓及噪聲指數對下肢動脈CTA患者輻射劑量的影響

趙小英 趙金影 吳興旺 陳 堅 劉 斌

安徽醫科大學第一附屬醫院放射科，安徽合肥 230022

CT 下肢血管成像由于具有較高的診斷敏感性及特異性，越來越廣泛應用于臨床，如何減少輻射損害一直以來都是臨床備受關注的問題之一。該研究通過在保證圖像質量的情況下，探討不同低管電壓及噪聲指數對輻射劑量的影響。選取2013年1月—12月就診于該院的下肢血管病變患者72 例為研究對象，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取就診于該院的下肢血管病變患者72 例，男39 例，女33 例，年齡18～88 歲，體質質量指數18～25kg/m2。將受檢者隨機分為3 組，每組24 例： A 組：男15 例，女12 例，年齡18～88 歲；B組男12 例，女12 例，年齡51～78 歲；C 組47～83 歲。3 組間年齡、性別及BMI 差異無統計學意義。檢查前所有患者均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

所有患者CTA 檢查采用GE 公司生產的Discover y CT750HD能譜CT 進行掃描。患者取仰臥位，足先進。使用單筒高壓注射器經以流率4 mL/s 流率注射對比劑歐乃派克 （300 mgI/mL）100 mL。在腹主動脈右腎動脈開口層面設定一個感興趣區（ROI），觸發閾值為100HU。掃描參數：A、B、C 3 組管電壓及噪聲指數分別為100 kV、15，80 kV、15 及100 kV、20，應用自動管電流調節技術(ATCM)，電流0~300 mAs，層厚5 mm，重組層厚0.625 mm，高清掃描模式。

1.3 影像重組及分析

所有圖像傳至GE ADW4.4 工作站進行后處理，包括多曲面重建（CPR），容積再現（VR）及最大密度投影（MIP）等方法觀察血管樹。測量腹主動脈、髂總動脈、股動脈、腘動脈4 個層面動脈增強CT 值。ROI 面積盡可能接近血管管腔面積，取臨近肌肉CT 值的標準差為圖像噪聲，并計算動脈對比噪聲比（CNR）及信噪比（SNR）。CNR=(ROIa-ROIb)/SD；SNR=ROIa/SD （ROIa 為血管CT值，ROIb 為背景肌肉CT 值，SD 為圖像噪聲）。由2 名醫師采用盲法對圖像質量分別進行評價。采用5 分評分法對下肢動脈圖像。1 分：圖像質量差，不能診斷；2 分：圖像質量較差，尚可診斷；3 分：圖像質量一般，不影響診斷；4 分：圖像質量良好，可明確診斷；5 分：圖像質量優，可明確診斷。

1.4 輻射劑量

系統依據所設置的掃描參數自動計算出容積CT 劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）。根據DLP 計算有效劑量（ED），ED=k×DLP，k 為組織權重因子,k 值為0.019，為歐盟委員會推薦的成人骨盆權重因子。

1.5 統計方法

使用SPSS13.0 軟件對研究數據進行分析。采用單因素方差分析比較3 組圖像動脈CT 值、 噪聲、CNR、SNR 及輻射劑量，圖像評分一致性采用Kappa 檢驗進行評價。

2 結果

2.1 圖像質量

3 組下肢動脈重組圖像顯示均較好，甲、乙兩評分一致性較好（Kappa=0.622）。動脈CT 值、SNR、CNR 及圖像噪聲測量結果見表1。

表1 各組血管CT 值、SNR、CNR、噪聲及輻射劑量測量結果（±s）

表1 各組血管CT 值、SNR、CNR、噪聲及輻射劑量測量結果（±s）

腹主動脈（HU）髂總動脈（HU）股動脈（HU）腘動脈（HU）SNR CNR噪聲CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）參數406.5±75.9 387.1±68.6 359.4±64.2 310.7±45.9 25.5±4.6 21.8±4.5 14.1±1.4 3.33±0.7 420.4±87.3 7.9±2.1 A 組532.7±94.5 520.3±80.1 493.7±80.9 439.8±57.4 36.4±8.6 32.2.7±8.0 13.8±2.0 2.53±0.5 309.4±85.9 5.9±1.6 B 組387.9±46.4 389.4±49.8 347.1±72.2 290.8±59.3 22.6±5.5 19.2±5.4 15.8±1.8 1.65±0.5 201.4±71.8 3.8±1.3 C 組26.517 30.761 29.913 31.536 6.350 29.566 30.427 42.539 34.474 34.374 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.003 0.000 0.000 0.000檢驗值 P 值

3 討論

下肢CTA 對于臨床診斷動脈粥樣硬化及動脈硬化閉塞癥等基本病變具有較高的準確性和敏感性，是一種可靠且準確的下肢動脈疾病的檢查手段[1]。CT 的應用遵循合理使用低劑量（as low as reasonably achievable，ALARA）[2]原則。如何在保證圖像質量的前提下，進一步降低輻射劑量一直以來都是國內外關注熱點。

將管電壓降低，可以增加含對比劑血管的CT 值。因為CT 圖像中組織結構的CT 值取決于X 線光子的組織密度和能量水平。Huda[3]等研究發現，將管電壓降低，則發射的X 線光子能量下降，當光子能量水平接近含有高原子序數的組織或結構(如骨、含碘的血管或組織)時，光電效應加大。因此，當管電壓由100 kV(p)降低到80 kV (p) 時，X 線的能量更接近對比劑碘原子K 層結合能33.2 keV，其產生的光電效應更強，相應所得CT 值也就越高。該研究中，B 組血管CT 強化值較A 組及C 組顯著增加，血管與周邊軟組織的對比度加大。管電壓降低提高了血管CT 強化值，圖像CNR 及SNR 也有所提高，與Wei-lan Zhang 等[4,5]研究結果一致。

輻射劑量受管電流、管電壓、螺距和掃描范圍等多種參數的影響，改變這些參數均可降低劑量。X 射線強度與X 射線管的管電壓及管電流呈正相關，因此，僅降低管電壓或降低管電流均可有效降低輻射劑量[6]。而該研究結果中，B 組管電壓較A 組降低，兩組輻射劑量卻未見減低，這是因為研究使用了自動管電流調節(automatic tube current modulation，ATCM)技術，其在設定管電壓及噪聲指數條件下，根據患者掃描厚度實時調整管電流以獲得相同質量的圖像[7-8]。下肢動脈掃描所覆蓋組織厚度差異較大，使用ATCM 可以根據體厚調節管電流，該研究設定A、B 組噪聲指數相同，當B 組管電壓降低時，為了達到所設定噪聲指數條件，掃描儀自動升高管電流值，因此B 組輻射劑量仍未降低。

當管電壓降低時，圖像噪聲增加，而CT 圖像噪聲主要影響軟組織之間的對比度，下肢CTA 強化的血管與周圍軟組織之間本身具有較高的對比度，因此受到的影響較小。該研究中，3 組間B 組管電壓最低，而噪聲最高；A、C 兩組管電壓相同，但噪聲指數不一，C 組噪聲指數高，圖像噪聲高，但3 組間CNR 及SNR 并未減低，說明噪聲增加對于下肢血管的對比影響較小。同時，提高C組噪聲指數可以明顯降低改組輻射劑量，說明犧牲圖像噪聲有益于減少患者所接收的輻射劑量，與王益剛等[9]研究結果一致。

該研究的不足：未對下肢動脈病變的檢出進行統計學分析；且未能根據不同患者的BMI 對對比劑注射速率及注射劑量相應調整，可能會對血管強化程度產生一定影響，在今后的研究中加以改進。

綜上所述，下肢CTA 使用自動管電流調節技術時，降低管電壓增加圖像質量，增加噪聲指數則降低患者所受輻射劑量。

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