低千伏CTA在顱內(nèi)動脈瘤評價中的初步應(yīng)用

杜煜 時高峰 王亞寧 王琦

·論著·

低千伏CTA在顱內(nèi)動脈瘤評價中的初步應(yīng)用

杜煜 時高峰 王亞寧 王琦

目的將低千伏CTA掃描應(yīng)用于顱內(nèi)動脈瘤檢查并評價其圖像質(zhì)量，以期減少患者所受的輻射劑量。方法回顧性分析35例顱內(nèi)動脈瘤患者雙源CTA掃描完成后得到的3組數(shù)據(jù)：融合圖像(相當于常規(guī)120 kVp，重建函數(shù)D30，反投影濾過重建算法)；80 kVp數(shù)據(jù)，重建函數(shù)分別為D30和I30(迭代重建算法)。測定動脈瘤的平均CT值、噪聲并計算信噪比和對比噪聲比，并對影像質(zhì)量進行評級評分。結(jié)果80 kVp(I30)組的信噪比和對比噪聲均高于80 kVp(D30)組和融合圖像組(P<0.05)。80 kVp(D30)組的圖像質(zhì)量及滿足診斷率低于80 kVp(I30)組和融合圖像組(P<0.05)。結(jié)論低千伏掃描對顱內(nèi)動脈瘤檢查是可行的,所得圖像可滿足診斷需求。

血管造影;體層攝影術(shù),X線計算機；顱內(nèi)動脈瘤

顱腦CTA較高的時間、空間分辨率及無創(chuàng)性等優(yōu)點，已得到了臨床工作中的廣泛應(yīng)用[1]。目前應(yīng)用常規(guī)劑量(管電壓為120 kVp)的掃描存在對患者造成輻射傷害的風(fēng)險。本研究嘗試將顱內(nèi)動脈瘤患者血管造影掃描后得到的80 kVp圖像與融合圖像數(shù)據(jù)(相當于常規(guī)120 kVp)進行比較，評價其圖像質(zhì)量應(yīng)用于臨床診斷的可行性，期望達到合理降低輻射劑量的目的。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇我院2012年11月至2013年5月35例顱內(nèi)動脈瘤患者DSCTA掃描數(shù)據(jù),其中男23例,女12例；平均年齡52歲。

1.2 掃描方法 所有檢查均應(yīng)用第二代雙源CT (炫速雙源CT，SOMATOM Definition Flash,Siemens,Germany)掃描,完成正、側(cè)位定位像掃描后，應(yīng)用智能觸發(fā)掃描軟件觸發(fā)掃描，興趣區(qū)設(shè)定在頸內(nèi)動脈顱外段血管中心，觸發(fā)閾值設(shè)定為+100 Hu。采用雙筒高壓注射器經(jīng)右側(cè)肘前靜脈以5 ml/s的速率注射非離子型碘造影劑(碘普羅胺，370 mg/ml)50 ml,再以相同的速率注入0.9%氯化鈉溶液40 ml。掃描參數(shù):A、B兩個球管的管電壓為80/Sn140 kV；同時應(yīng)用自動毫安秒技術(shù)(CARE Dose 4D)，參考毫安秒為104 mAs(機器默認值)；準直器寬度128×0.6 mm,螺距為0.7，重建層厚及層間隔均為0.75 mm。

1.3 圖像重建及分析 掃描完成后同時獲得3組數(shù)據(jù)，其中融合圖像重建函數(shù)為D30，80 kVp數(shù)據(jù)重建函數(shù)分別為D30和I30。將3組數(shù)據(jù)分別傳輸至工作站(MMWP VE36A)進行圖像質(zhì)量評價。由2名從事影像診斷10年以上的副主任醫(yī)師共同對圖像進行評估；診斷意見不同時,以最后討論結(jié)果為準。

1.3.1 測定3組軸位圖像中動脈瘤的平均CT值及噪聲，計算信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)：具體為每個動脈瘤均測量3次并取平均值，感興趣區(qū)應(yīng)選擇動脈瘤的中心區(qū)域，同時避開鈣化、血栓等部位。噪聲采用標準差(SD)，計算公式如下：SNR =平均CT值/標準差(SD)；CNR=(病變平均CT值-臨近肌肉平均CT值)/標準差(SD)[2]。

1.3.2 影像質(zhì)量的評級評分[3]：Ⅰ級:血管主支及動脈瘤顯影清晰,邊緣光滑銳利;Ⅱ級:血管主支及動脈瘤顯影好,邊緣欠光滑銳利;Ⅲ級:血管主支及動脈瘤對比度下降,但尚能評價,邊緣模糊;Ⅳ級:血管主支及動脈瘤對比度差,邊緣嚴重不齊。Ⅰ級影像屬優(yōu)、Ⅱ級屬良、Ⅲ級和Ⅳ級屬差影像。其中Ⅰ、Ⅱ級影像界定為可滿足診斷。

2 結(jié)果

2.1 動脈瘤情況 35例患者中動脈瘤35個，其中前交通動脈瘤2 個，大腦中動脈動脈瘤 10個，頸內(nèi)動脈虹吸部5 個，大腦前動脈6 個，基底動脈末端 6個，大腦后動脈動脈瘤 6 個。見圖1。

圖1 不同患者的大腦前動脈動脈瘤VR圖像

2.2 3組圖像動脈瘤CT值、噪聲、信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR) 80 kVp(I30)組與融合圖像組的平均噪聲比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),80 kVp(D30)組的平均噪聲高于融合圖像組和80 kVp(I30)組(P<0.05)；80 kVp(I30)組和80 kVp(D30)組的CT值均高于融合圖像組 (P<0.05)；80 kVp(D30)組與融合圖像組的SNR和CNR差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),80 kVp(I30)組的SNR和CNR高于其他2組(P<0.05)。見表1、圖2。

組別CT值噪聲SNRCNR融合圖像組 320±37?#12±12#26±6?21±9?80kVp(I30)組560±3814±13#44±8 40±6 80kVp(D30)組550±3520±1229±9?22±6?

注：與80 kPv(I30)組比較，*P<0.05；與80 kVp(D30)組比較，#P<0.05

圖2 大腦前動脈瘤，從左至右依次為融合圖像組，I30組，D30組軸位圖像的噪聲、CT值

2.3 3組軸位圖像及三維后處理重建圖像質(zhì)量評價及滿足診斷率 80 kVp(I30)組、融合圖像組的圖像質(zhì)量均為優(yōu),滿足診斷率達100%，2組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；80 kVp(D30)組的圖像質(zhì)量及滿足診斷率均顯著低于其他2組(P<0.05)。見表2。

表2 3組圖像質(zhì)量評價 n=35，例

注：與80 kVp(D30)組比較，*P<0.05

3 討論

3.1 明確顱內(nèi)動脈瘤的診斷對于治療方式的選擇具有非常重要的臨床價值。CTA作為一種快速、無創(chuàng)的方法，對于顱內(nèi)動脈瘤的診斷價值已得到廣泛認可[4]，目前在大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)已列為常規(guī)檢查方法，因此頭部CTA的檢查數(shù)量大為增加，患者所接受的X線劑量也相應(yīng)增大。但頭部CTA掃描會覆蓋晶狀體等對X射線較為敏感的組織器官，且大多數(shù)動脈瘤病例治療后需要定期隨訪觀察，因此在保證圖像質(zhì)量的前提下有降低掃描劑量的必要性。

3.2 以往關(guān)于低劑量研究的部位主要集中在胸部、腹部，其中關(guān)于胸部低劑量的研究數(shù)量最多也相對較為完善，主要原因在于肺部具有較好的天然對比，因此較為適合低劑量掃描；腹部包含較多的組織器官，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，且常需要多期增強掃描，因此有降低輻射劑量的必要，也是目前研究的熱點之一。通過改變掃描參數(shù)來降低輻射劑量的主要方式包括：降低管電壓、降低管電流和增加螺距等[5]。頭顱CTA的掃描部位含有較多的顱骨結(jié)構(gòu)，因此本研究中采用了自動毫安秒技術(shù)(Care Dose 4D)，可以針對組織密度及厚度的變化在Z軸及XY平面同步實時調(diào)整毫安秒；在保證圖像質(zhì)量的同時，也降低了患者所受的X線輻射劑量。螺距(Pitch)的增大會導(dǎo)致圖像Z軸分辨率的顯著下降,對三維后處理圖像質(zhì)量也會產(chǎn)生較大的影響[6]；而且本研究中使用的第二代雙源CT采集數(shù)據(jù)所需時間平均約為3 s左右，與其他機型相比已顯著縮短，因此本研究并未進一步增加螺距值以縮短掃描時間。

3.3 有研究利用體模進行不同kVp下的掃描劑量進行比較研究，表明其他參數(shù)不變的前提下，管電壓從120 kVp降至100 kVp，掃描劑量可下降39.8%，而從120 kVp降至80 kVp，掃描劑量可下降約70.3%[7]；因此，降低管電壓是目前公認的較為有效的降低輻射劑量方法。雙源CT掃描可得到基于不同管電壓的數(shù)據(jù)，分別為80 kVp、sn140 kVp和融合圖像。從80 kVp球管發(fā)出的光子能量更接近于碘原子的K層電子能級(33 keV)，在增大了光電效應(yīng)的同時降低了康普頓散射效應(yīng)；而增強后的血管及動脈瘤病變中含有較多的碘造影劑，其中的碘原子具有較高的原子序數(shù)，因此其CT衰減值在80 kVp下較常規(guī)120 kVp表現(xiàn)為顯著增高[8]；所以80 kVp下獲得的顱內(nèi)動脈瘤的CT值顯著高于融合圖像。在使用相同的重建算法(如反投影濾過重建算法)時，80 kVp會導(dǎo)致的劑量下降會導(dǎo)致圖像的噪聲較融合圖像組顯著增加，圖像質(zhì)量及滿足診斷率低于融合圖像組。圖像的噪聲主要由探測器接收到的X線光子數(shù)量決定。80 kVp管電壓下X線能量的降低，到達探測器的光子數(shù)量減少，造成圖像噪聲的增加；有學(xué)者采用低千伏掃描技術(shù)，在降低掃描劑量的同時提高病變的SNR及對比噪聲比(CNR)，發(fā)現(xiàn)管電壓從140 kVp降至80 kVp時，圖像噪聲大約增加了兩倍，因此低千伏掃描的不足之處在于圖像噪聲的顯著增加。掃描劑量的降低導(dǎo)致圖像的噪聲的相應(yīng)增加，會直接影響圖像質(zhì)量；因此合理降低噪聲是低劑量掃描需要解決的主要問題。迭代重建算法較反投影濾過重建算法的優(yōu)勢主要在降低噪聲方面，目前已廣泛用于低劑量掃描的研究及臨床檢查中[9]。所以，本研究中80 kVp數(shù)據(jù)需要結(jié)合迭代重法才能夠得到滿意的圖像質(zhì)量。另一方面，顱內(nèi)動脈血管及動脈瘤在增強后屬于高對比組織,降低管電壓所導(dǎo)致的噪聲增加以及圖像軟組織分辨率的下降對圖像質(zhì)量影響也相對較小,因此80 kVp管電壓對于顱內(nèi)動脈瘤的檢查具有較好的可行性。

3.4 在以往的研究中，筆者已對80 kVp數(shù)據(jù)和融合圖像的顱腦CTA圖像質(zhì)量進行了比較分析[10]，因此本研究只對動脈瘤本身的圖像質(zhì)量進行了對比研究；本研究僅改變了管電壓進行對比研究，其他掃描參數(shù)是否可以同時改進來降低輻射劑量還需進一步研究。本研究使用的雙源CT掃描儀只能計算A、B兩個球管共同的X線劑量，因此未能定量分析比較80 kVp和融合圖像相對應(yīng)的輻射劑量的差別；80 kVp數(shù)據(jù)結(jié)合使用的迭代重建算法較常規(guī)劑量掃描中使用的反投影濾過重建算法所需的圖像重建時間顯著增加，會導(dǎo)致臨床工作效率的降低，這需要重建算法及配套硬件設(shè)備的技術(shù)進步來克服。

總之， 雙源CTA80 kVp數(shù)據(jù)結(jié)合迭代重建算法所得圖像質(zhì)量可以滿足顱內(nèi)動脈瘤患者檢查的診斷需求，值得在臨床工作中中廣泛推廣及應(yīng)用。

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EvaluationofintracranialaneurysmbymeansoflowkVCTangiography

DUYu,SHIGaofeng,WANGYaning,etal.DepartmentofRadiology,TheFourthHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050011,China

ObjectiveTo use low kV CT angiography (80kVp) to examine intracranial aneurysm and to evaluate its image quality so as to reduce radiation dose that patients receive.MethodsThe three group data obtained from 35 patients who underwent dual-source CT for intracranial angiography were retrospectively analyzed:fusion image (equivalently routine 120 kVp,reconstruction function D30),CT data sets were reconstructed with FBP; 80 kVp data,reconstruction function was D30 and I30,respectively,CT data sets were reconstructed with FBP and IRIS.The average CT value and noise of intracranial aneurysm were detected,the signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio of aneurysms were calculated and the image quality was evaluated and compared among three groups.ResultsThe signal-to-noise ratio and contrast-to-noise ratio in 80kVp(I30)group were significantly higher than those in 80 kVp(D30)group and fusion group (P<0.05).However the image quality and satiation diagnosis rate in 80-kVp(D30) group were significantly lower than those in 80 kVp(I30)group and fusion image group (P<0.05).ConclusionThe low KV CT angiography (80-kVp) in detecting intracranial aneurysm is feasible,and obtained image can satisfy the requirement for diagnosis.

angiography; tomography,X-ray computed; intracranial aneurysm

10.3969/j.issn.1002-7386.2014.05.005

項目來源：河北省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重點課題(編號：20100115)

050011 石家莊市，河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院CT室

R 814.42

A

1002-7386(2014)05-0656-03

2013-12-10)