64層螺旋CT超低管電壓肺動脈造影的臨床研究

田國英 包麗麗 郝粉娥

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64層螺旋CT超低管電壓肺動脈造影的臨床研究

田國英1包麗麗2郝粉娥1

目的 通過比較80kV-CTPA與120kV-CTPA的圖像質量與輻射劑量，明確80kV-CTPA應用于體質量指數≤26 Kgg/m2、體質量≤80Kg病人的臨床價值。方法 前瞻性選取我院2014年8月-2014年12月體質量指數≤26 Kg/m2、體質量≤80Kg的病人40例，隨機分為A、B兩組。A、B兩組管電壓分別設置為80 kV 和120 kV。管電流設置基于體質量指數。評價并對比A、B兩組圖像質量與輻射劑量。計數資料比較采用χ2檢驗，計量資料比較采用t檢驗，等級資料比較采用秩和檢驗。檢驗水準α=0.05。結果 A組右肺下葉動脈分支平均顯示級數為8.90±1.52，B組為8.55±0.88，t=0.890，P=0.379，差異無統計學意義。A、B兩組諸肺動脈節段主觀評分差異無統計學意義(3.75±0.47vs. 3.69±0.48，Z=-1.409，P=0.159)。肺動脈干CT值與噪聲值A組均高于B組，差異具有統計學意義(P=0.000)。肺動脈干SNR A組略低于B組約19%，差異具有統計學意義(11.41±3.10vs.14.16±3.22，t=-2.758，P=0.009)。肺動脈干CNR A組與B組相比差異無統計學意義(9.99±2.98vs.11.75±3.54，t=-1.704，P=0.097)。有效劑量A組顯著低于B組(2.28±0.46mSvvs.5.72±2.08mSv,t=-7.225,P=0.000)。結論 低管電壓CTPA應用于特定病人中可以有效減低輻射劑量，同時保持圖像質量，具有臨床應用價值。

體層攝影術；動脈造影；肺栓塞

CTPA作為臨床評價可疑急性肺栓塞的診斷工具，同常規血管造影術相比準確度、靈敏度與特異度極高，具有替代常規血管造影術的潛在優勢[1]。基于CTPA的各項優勢，目前該項檢查多用于肺栓塞的排除診斷，增多了無肺栓塞病人的不必要掃描，提高了群體受照劑量[2]。目前基于64層螺旋CT的減低輻射劑量方法很多，最直接最有效果的方法為降低管電壓[3]。降低管電壓可以獲得更大幅度的劑量減低(20 kV約下降有效劑量40%-50%)，并且低能量光子可以產生更強的光電效應，有利于提高碘對比劑的衰減水平，使得圖像質量下降不明顯[3-4]。多項研究顯示低千伏CTPA在保持圖像質量的前提下最大限度的減低了輻射劑量[5-6]。本研究通過設置管電壓80kV應用于CTPA檢查中，評價圖像質量與輻射劑量，以明確低管電壓CTPA的臨床價值。

資料與方法

一 、研究對象

2014年8月-2014年12月，前瞻性搜集擬行CTPA的病人40例。納入標準：體質量指數≤26 kg/m2，體質量≤80Kg，既往無碘劑不良反應史；排除標準：心功能不全，腎功能不全，靜脈血管條件不佳(注射試驗無法承受4.0mL/s流速)。納入病人按就診順序將其分為A、B兩組，A組為實驗組，采用研究所用80kV管電壓設置，B組為對照組，采用常規所用120kV管電壓設置。

二、CTPA掃描技術

1 掃描設備：掃描設備采用64層螺旋CT lightspeed VCT-XT(GE醫療，美國)。

2 掃描參數：機架轉速0.4s/r，準直器寬度0.625 mm×64，重建層厚0.625mm，重建間隔0.625mm，矩陣512×512，螺距因子0.514:1，標準算法重建。A、B兩組管電壓分別設置為80kV和120kV。依據體質量指數設置管電流：BMI≤22 kg/m2，管電流200mA。22 kg/m2

3 掃描步驟：本研究CTPA通過循環時間測試確定延遲時間。碘普羅胺(370mgI/mL)對比劑(拜耳先靈，德國)，Stellant D雙筒高壓注射器(美德瑞達，美國)。

(1) 拍攝0°、90°定位片；

(2) 拍攝監測層面(氣管隆突下1cm)；

(3) 延遲4s動態監測肺動脈循環峰值并記錄為PA；

(4) 估算延遲時間(Dt=PA+2s);

(5) 各項掃描參數、對比劑注射參數設置(流速4.0mL/s，對比劑劑量40mL，沖洗鹽水30mL)并進行CTPA掃描。

(6) 掃描結束后所有數據傳入AW4.4工作站和PACS。

三、圖像質量評價

由2位從事胸部影像診斷6年與5年的醫師在不知道病例信息的情況下對肺動脈節段進行評價，評價不一致由協商取得一致。

1 肺動脈分支顯示級數評價：設置窗寬800，窗位200，將右肺下葉設置為評價目標(肺動脈干規定為1級，左、右肺動脈為2級、右肺下葉動脈為3級……。

2 主觀圖像質量評價：評價對象：每例病人肺動脈干、右肺動脈、左肺動脈、右肺上葉動脈、左肺上葉動脈、右肺中葉動脈、左肺上葉舌段動脈、右肺下葉動脈、左肺下葉動脈。通過肉眼主觀評價肺動脈管腔充盈度與顆粒度按4分制評分(4分優，1分差)。4分(無明顯顆粒感，充盈程度優)，3分(有輕度顆粒感，充盈程度良)，2分 (顆粒感適中，充盈程度尚可，可用于診斷性評估)，1分(顆粒感明顯，管腔充盈不一致)。

3 客觀圖像質量評價：測量肺動脈干管腔中央，測量時避開硬化偽影與運動偽影，測量結束后記錄CT值的均數(SI血管)與標準差(噪聲)，另測量左側肩胛骨周圍肌肉的CT值，以其均數作為背景信號(SI背景)。

計算諸肺動脈節段的信號噪聲比與對比度噪聲比。信號噪聲比=SI血管/噪聲。對比度噪聲比=(SI血管-SI背景)/噪聲。

四、輻射劑量評價

劑量長度乘積(dose length product,DLP)與有效劑量(Effective Dose,ED)均作為評價指標。ED=DLP×k，k取值0.014mSv/mGy·cm[7]。

五、相關分析

體質量指數與有效劑量兩因素分別與SNR、CNR進行相關性分析。

六、統計學分析

結 果

一、病人基線資料

所有病人均順利完成檢查，未出現嚴重不良事件。40例病人中有7例肺動脈栓塞(見圖1)、1例肺癌肝轉移、2例肺炎(其中1例合并胸腔積液)，其余30例病人影像學陰性。兩組病人性別、年齡、體質量指數、掃描長度、管電壓與管電流設置差異比較無統計學意義(見表1)。

表1 基線資料

圖1 病例1

圖1a-圖1d為同一病人，男性，58歲，圖1a顯示右肺中葉動脈栓塞，圖1b顯示右肺下葉動脈及其分支栓塞，圖1c-d顯示右肺上葉動脈(圖1c-d)與左肺下葉動脈及其分支(圖1c)栓塞。該病人采用80kV/400mA設置，有效劑量2.13mSv

二、圖像質量評價

A、B兩組均無肺動脈解剖變異與各種原因所致不可評估節段，因此共有360支肺動脈節段納入研究(A、B組各180支)。

1 肺動脈分支顯示級數：A組右肺下葉動脈分支平均顯示級數為8.90±1.52，B組為8.55±0.88，t=0.890，P=0.379，差異無統計學意義。

2 主觀圖像質量：A、B兩組諸肺動脈節段主觀評分差異無統計學意義(3.75±0.47vs. 3.69±0.48，Z=-1.409，P=0.159)。A、B兩組均無可評估節段。

3 客觀圖像質量：A組肺動脈干衰減值顯著高于B組(548.33±130.73HUvs.393.24±123.58HU，t=3.855，P=0.000)。A組肺動脈干噪聲值顯著高于B組(50.98±12.33HUvs.27.75±5.45HU，t=7.700，P=0.000)。A組肺動脈干信噪比稍低于B組(下降約19%)，差異具有統計學意義(11.41±3.10vs.14.16±3.22，t=-2.758，P=0.009)(見圖2)。A組肺動脈干對比度噪聲比與B組差異無統計學意義(9.99±2.98vs.11.75±3.54，t=-1.704，P=0.097)(見圖3)。

圖2 A、B兩組SNR箱式圖

圖3 A、B兩組CNR箱式圖

三、輻射劑量

A組DLP顯著低于B組(134.10±26.96mGy·cmvs.341.93±121.17 mGy·cm,t=-7.488,P=0.000)。A組ED顯著低于B組(2.28±0.46mSvvs.5.72±2.08mSv,t=-7.225,P=0.000)(見圖4)。

圖4 A、B兩組ED箱式圖

四、相關分析

體質量指數與SNR呈負相關(r=-0.392，P=0.012)，體質量指數與CNR呈負相關(r=-0.396，P=0.011)(見圖5)；有效劑量與SNR無相關(r=0.161，P=0.322)，有效劑量與CNR無相關(r=0.025，P=0.880)(見圖6)。

圖5 BMI與CNR相關性散點圖

圖6 ED與CNR相關性散點圖

討 論

CT血管造影術的靶血管CT值與多種因素有關，一項研究顯示病人的基礎生理參數具有重要的決定作用，同時對比劑注射參數也會造成影響，各種因素羅列如下：體質量、心輸出量、體表面積及體質量指數、對比劑注射持續時間、容積和濃度、注射速率、生理鹽水沖洗效果與CT采集速度[8-10]。另一項影響靶血管CT值的因素為管電壓。低管電壓能量更接近碘原子最外層電子云k邊緣，更多產生光電效應而非康普頓散射效應，提高衰減系數[11]。另外，多項研究顯示體質量指數、體質量較高也會影響圖像噪聲值，從而影響SNR與CNR[8,10]。因此，本研究選取的病人為體質量≤80kV，體質量指數≤26 kg/m2，并且為了保持圖像質量穩定性，筆者對于較高體質量指數者給予更高的管電流，以彌補噪聲的影響。

64層螺旋CT具有寬度為4cm的探測器系統，胸部掃描僅持續4-5s，因此給予10s藥量對于充盈外周肺血管與增寬掃描時間窗非常必要。

CT掃描設備的廣泛應用使得多種疾病可以被有效評估，同時也帶來增加輻射劑量的弊病，有研究指出，低劑量電離輻射也具有罹患癌癥的風險，因此醫學檢查產生的電離輻射問題受到了放射醫師、臨床醫師與病人的額外關注[3-4]。遵循ALARA原則減低CT檢查輻射劑量是一項有益的、重要的公共衛生問題。目前關于CTPA減低輻射劑量的研究顯示了較低的輻射劑量與可評估的圖像質量[5-6]。減低輻射劑量的主要措施包括改進算法、降低管電壓、降低管電流、管電流調制技術及其他降低噪聲措施[3-4,12]，而基于濾波反投影法下最有效的降低輻射劑量措施為降低管電壓。如前所述，管電壓降低20kV可以減少約一半的輻射劑量[5-6]，同時降低管電壓可以提高靶血管CT值，有利于細小血管與梗阻的顯示[13]。

本研究體質量指數與SNR、CNR呈負相關，說明在設定協議下體質量仍是決定圖像質量的重要因素[8,10]，也可能是較高體質量指數病人需要更高的管電流設定。輻射劑量與SNR、CNR無相關，說明在設定協議下輻射劑量對客觀圖像質量無明顯影響，進一步說明低管電壓下基于體質量指數的管電流設置可以達到穩定的可觀圖像質量，具有可行性。

局限性：① 樣本量較少，降低統計推斷效能。② 如上所述，基于體質量指數設置管電流仍出現了體質量指數與客觀圖像質量的負相關，說明設置仍需微調，也可能是樣本量較少的原因。③ 低管電壓稍影響了圖像SNR，說明80kV下需要稍提高管電流設置。一項研究認為20kV下可以提高約30%的管電流水平[14]。另有研究認為低管電壓設置下的中央肺動脈可以獲得稍高的SNR和CNR[6]，本研究SNR和CNR降低也可能是樣本量過少所致I類錯誤。④ 低管電壓獲得了與常規管電壓相似的圖像質量，但是其是否影響診斷準確度需要與金標準對照的診斷性試驗研究評價。⑤ 對比劑劑量較高，一項研究顯示64排螺旋CT僅需20mL即可完成CTPA檢查，今后的研究將進一步提高檢查安全性[15]。

總之，低管電壓CTPA輻射劑量顯著降低，而主、客觀圖像質量無明顯改變，圖像可評估性也未受影響，值得臨床進一步研究。

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Clinical research of 64-slice CT ultra-low tube voltage pulmonary arteriography

TIANGuo-ying,BAOLi-li,HAOFen-e

DepartmentofRadiology,theAffiliatedHospitalofInnerMongoliaMedicalUniversity,Hohhot,InnerMongolia010050,China

Objective To confirm the clinical value of 80kV-CTPA on patients BMI≤26 Kg/m2and BM≤80Kg by comparing the image quality and radiation dose between 80kV-CTPA and 120kV-CTPA protocols. Methods 40 patients with normal body mass index (≤26 Kg/m2)and body mass (≤80Kg) suspected with pulmonary embolism(PE) were prospectively enrolled from August 2014 to December 2014. The patients were divided into two groups, and tube voltage was set at 80 KV and 120 KV for the two groups, respectively. The radiation dose and image quality were compared between the two groups by χ2and t test. Results The display stage of right lower lobe artery was 8.90±1.52 and 8.55±0.88 in the group A and B (t=0.890,P=0.379). The mean image quality score was 3.75±0.47 in the group A and 3.69±0.48 in the group B (Z=-1.409,P=0.159). The pulmonary artery trunk showed significantly higher attenuation and noise in the group A than in the group B (P=0.000 respectively). It showed significantly lower SNR in the group A than in the group B (11.41±3.10vs.14.16±3.22,t=-2.758,P=0.009). The CNR was 9.99±2.98 in the group A and 11.75±3.54 in the group B (t=-1.704,P=0.097). The mean ED was significantly lower in the group A than in the group B (2.28±0.46mSvvs. 5.72±2.08mSv,t=-7.225,P=0.000). Conclusion 80KV CTPA could obtain stable image quality and greatly reduce effective radiation dose for patients with normal body mass index (≤26 Kg/m2) and body mass (≤80Kg).

computed tomography; angiography; pulmonary embolism

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.03.013

內蒙古自治區自然科學基金科研項目(No 2016MS08144)

1. 010050 內蒙古 呼和浩特，內蒙古醫科大學附屬醫院影像診斷科 2. 010059 內蒙古 呼和浩特，內蒙古醫科大學基礎醫學院通信作者：郝粉娥，E-mail: hfeth1022@qq.com

2016-08-10]