能譜寬體CT探測器寬度對頭頸CTA輻射劑量和圖像質量的影響

王新輝，孫麗紅，王曉光，魏 晶，李建文

目前頭頸CTA已成為臨床診斷頭頸部血管病變的常用方法。隨著CT技術的發展，能譜寬體CT越來越多的應用于臨床，探測器寬度提高了掃描速度，但同時增加了Z軸過度掃描的范圍，輻射劑量有所增加。由于頭頸部包括晶體及甲狀腺等敏感器官[1]，X線輻射對患者具有潛在危害，因此降低輻射劑量越來越受到社會群體及放射學者的關注[2]。本研究旨在探討能譜成像(GSI)CT不同探測器寬度對頭頸CTA輻射劑量和圖像質量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料：收集我院2020年9-12月臨床懷疑急性腦卒中患者40例為研究對象，隨機分為2組，每組20例，均行頭頸CTA檢查。A組20例采用40 mm探測器，B組20例采用80 mm探測器。A組中男11例，女9例，平均年齡(65.35±12.07)歲，BMI為(23.88±2.86)kg/m2；B組中男14例，女6例，平均年齡(63.90±13.28)歲，BMI為(24.07±2.37)kg/m2。2組患者、性別、年齡、BMI等一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。排除標準：一側頸動脈閉塞；掃描范圍有金屬偽影或圖像有移動偽影者。

1.2 設備與方法：應用GE Revolution 能譜寬體256 排CT掃描，A組采用40 mm探測器，B組采用80 mm探測器，其他掃描參數及對比劑注射方式2組保持一致。GSI掃描管電壓80～140 kV，管電流采用Assist模式，噪聲(Noise,NI)指數7，螺距0.984∶1，轉速0.5 s 。掃描層厚和間隔均為5 mm，重建層厚和間隔均為0.625 mm。迭代重建(ASIR-V) 權重選擇前置和后置均為50%，重建矩陣512×512。采用對比劑跟蹤技術，于肘正中靜脈注射碘比醇50 mL(370 mgI/mL) ，注射流速5 mL/s，隨后注射生理鹽水30 mL。感興趣區(ROI) 設定為主動脈弓層面，ROI 內CT 值達到100 Hu ，延時2.5 s 自動開始掃描至顱頂。圖像重建70 keV單能量，重建層厚為0.625 mm，傳輸至ADW 4.7圖像后處理工作站。測量主動脈弓、雙側頸總動脈、頸內動脈中段及大腦中動脈M1中段平均CT值及噪聲(SD)值，進行客觀評價，對后處理三維圖像頭頸血管清晰度、細支動脈血管對比劑充盈度及靜脈污染進行主觀評價。分別記錄A、B組容積CT劑量指數(CTDIvol)及劑量長度乘積(DLP) ，依據頭頸有效劑量轉換系數k=0.003 1 mSv/(mGy·cm)， 計算有效劑量(ED)，ED≈k·DLP。

1.3 圖像質量評估:①主觀評價。由2名副主任醫師依照雙盲法以4分制，對后處理三維圖像在頭頸血管清晰度、細支動脈血管對比劑充盈度及靜脈污染方面進行主觀評價[3]。4分：大血管及近端分支邊緣平滑銳利，細支動脈血管顯示好，無靜脈污染；3分：大血管及近端分支顯示良好、細支動脈血管顯示較好，有輕微靜脈顯影；2分：大血管及近端分支顯示一般，細支動脈血管顯示一般，靜脈污染較明顯；1分：大血管及近端分支對比劑濃度差，細支動脈血管顯示欠佳或未顯示， 靜脈污染明顯。②客觀評價。由2名高年資醫師對A、B組CTA圖像主動脈弓、雙側頸總、頸內動脈中段及大腦中動脈M1中段密度均勻區域放置圓形感興趣區(ROI)進行評價，ROI約為血管橫斷面直徑的1/2，測量其CT平均值和噪聲(SD)值，并計算各層面信噪比SNR(SNR=CT平均值/SD值)。

1.4 輻射劑量評估:計算機自動報告出CTDIvol及DLP，計算有效劑量ED=k·DLP(轉換系數K=0.003 1 mSv/mGy·cm)，對照分析A、B組CTDIvol，DLP 及ED。

1.5 統計學方法:采用SPSS 20.0統計軟件，獨立樣本t檢驗，比較2組輻射劑量、圖像質量主觀評分、客觀評價CT值、噪聲值、SNR，以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2組患者一般資料及輻射劑量比較:A、B 2組患者的年齡、BMI及掃描長度差異無統計學意義(P>0.05)；A組患者的輻射劑量，包括CDTIvol、DLP及ED，較B組明顯減低，差異有統計學意義(P<0.0.5)，見表1。

表1 2組患者一般資料及輻射劑量比較

2.2 2組患者圖像質量評價比較:主觀評價中，A組細支動脈血管對比劑充盈優于B組，靜脈污染程度較B組顯著，差異有統計學意義(P<0.05)；頭頸血管清晰度2組差異無統計學意義(P>0.0.5),見表2、圖1-圖4(封三)。客觀評價中A組頸內動脈及大腦中動脈M1段CT值高于B組，差異有統計學意義(P<0.05)；主動脈弓及頸總動脈CT值差異無統計學意義(P>0.05)；各層面SD值及SNR差異無統計學意義(P>0.05)，見表3。

表2 2組患者圖像質量主觀評價比較

表3 2組患者圖像質量客觀評價比較

3 討論

256排能譜寬體CT通過單個X線球管瞬時kV切換(80 kVp、140 kVp)下成像，具有單能量圖像、能譜曲線、物質分離基物質圖像和有效原子系數等應用平臺，可以提供更多診斷信息。超寬探測器能在短時間內進行大范圍掃描，通過后處理獲得清晰圖像，在頭頸部CTA檢查得到更廣泛的應用。既往研究有采用不同探測器寬度降低頭頸部檢查輻射劑量[3]，也有采用管電流調制技術，降低頭頸部檢查輻射劑量[4-5]，本文旨在探討調節探測器寬度在頭頸CTA的應用價值。

本研究采用GSI掃描，管電流采用Assist模式，掃描范圍自主動脈弓至顱頂部，重建70 keV單能量圖像。能譜CT單能量圖像能夠使血管的CT值、信噪比增加，優化血管重建的效果，圖像質量較混合能量模式更佳[6]。本研究A、B 2組各層面噪聲值無明顯差異，但2組主動脈弓處SD值分別為(27.41±5.46)dB、(26.45±3.40)dB，較頸總、頸內、大腦中動脈噪聲值值明顯增高。分析其原因：①理論上探測器越寬，中心射線與邊緣射線傾斜角越大，錐形束偽影就越大，進而影響圖像質量，但隨著CT重建技術的進步，在實際工作中，探測器寬度的差異對圖像質量影響并不大[7]。②由于肩胸部體厚較厚，頭頸部體厚較薄，GSI Assist掃描模式、掃描范圍內毫安保持一致，所以肩胸部噪聲會較頭頸部增高。但位于肩胸部主動脈弓、頸總動脈近端及椎動脈近端不是重點觀察區域，且血管較為粗大，圖像噪聲稍有增加不會對影像診斷結果造成影響；頸動脈、椎動脈血管中遠段較纖細且為重點觀察診斷部位，所以要盡量減少頭頸部圖像噪聲，提高圖像質量，更利于觀察微小血管病變。

2組患者圖像主客觀結果顯示， A組頸內動脈及大腦中動脈CT值明顯高于B組；主觀結果顯示，A 組患者細支動脈血管對比劑充盈優于 B 組，同時靜脈污染比B組顯著，分析其原因： 掃描時間和探測器寬度成反比，A組掃描時間為5.5 s，B組掃描時間為2.8s，A組較B組掃描時間明顯延長，遠端細支血管對比劑充盈會更好，所以A、B 2組主動脈弓及頸總動脈處血管的對比劑充盈差異不明顯。頸內動脈及大腦中動脈處的對比劑充盈A組優于B組，但同時造成A組靜脈顯影更多，均有不同程度的顱內靜脈污染，需要在工作站中后處理將顯影靜脈剪除，不影響圖像診斷。患者均能很好配合檢查，掃描時間稍長不會造成運動偽影的增加。

輻射劑量方面，A組較B組CTDIvol明顯降低，降低幅度為15.28%。A組ED為(1.14±0.09)mSv，B組ED為(1.37±0.13)mSv，A組較B組ED明顯降低，降低幅度分別為16.78%。分析其原因[8-9]：多排螺旋 CT 為容積掃描，CT每旋轉一次 Z 軸方向掃描覆蓋的范圍為激活的探測器排數與準直的乘積(即探測器寬度)，所以CTDIvol與探測器寬度有關。采集數據時，為獲得重建圖像所需的足夠數據，需要在掃描開始和結束時額外的掃描，以獲取數據進行內插算法計算，故在掃描范圍兩側需要多采集部分數據，當探測器寬度增加，使得 Z 軸方向過掃描區域面積增加，額外掃描所占比例將增加，從而使掃描劑量相應增長。這與李曉娜等[10]采用西門子64排CT掃描水模模體結果一致，所以探測器的寬度的增加，會增大患者的輻射劑量。

綜上所述，在采用能譜寬體 CT 進行頭頸 CTA 掃描時，使用 40 mm 探測器寬度，有利于顱內細支血管充盈，同時有效降低了輻射劑量。