自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)對(duì)下肢血管CTA圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響

黃玉書

（南方醫(yī)科大學(xué)附屬南海醫(yī)院放射科，廣東佛山528200）

自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)對(duì)下肢血管CTA圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響

黃玉書

（南方醫(yī)科大學(xué)附屬南海醫(yī)院放射科，廣東佛山528200）

目的：探討64排螺旋CT采用固定管電流和固定噪聲指數(shù)（NI）的Z軸自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)（ATCM）技術(shù)對(duì)下肢血管CTA圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響。方法：將60例行下肢血管CTA檢查的患者隨機(jī)分為A組（固定管電流250mA）、B組（ATCM技術(shù)，50～380mA，NI 12）各30例。其余掃描參數(shù)均一致。檢查結(jié)束后分別對(duì)2組相同橫斷層面圖像的股主動(dòng)脈、腘動(dòng)脈和脛后動(dòng)脈圖像噪聲（SD）進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)重組后的三維圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)分，同時(shí)記錄機(jī)器自動(dòng)生成的CT劑量指數(shù)（CTDIvol）、相應(yīng)劑量長(zhǎng)度乘積（DLP），對(duì)比2組數(shù)據(jù)之間差異。結(jié)果：2組的血管圖像噪聲和圖像質(zhì)量評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0．05），重組后的三維圖像均能完整顯示下肢動(dòng)脈及其各級(jí)主要分支，滿足診斷需要。B組的輻射劑量與A組比較，CTDIvol降低了51．72%（P=0．000，P＜0．05）、DLP降低了47．87%（P=0．000，P＜0．05）、有效輻射劑量（ED）下降了43．90%。結(jié)論：下肢血管CTA采用ATCM技術(shù)，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)可降低患者的輻射劑量。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流技術(shù)；圖像噪聲；輻射劑量

目前，下肢動(dòng)脈阻塞性疾病檢查多采用MSCTA，主要針對(duì)病變發(fā)生在動(dòng)脈主干或較大分支時(shí)對(duì)病因、部位、范圍及程度等進(jìn)行診斷。但常規(guī)掃描的下肢血管CTA掃描范圍大，輻射劑量高，受輻射人群潛在的癌癥發(fā)生概率增加。在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，CT檢查被認(rèn)為是造成醫(yī)源性照射量重要的原因［1-2］。目前，降低輻射量的方法有降低kV、mA、增大螺距及自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)（autoumaitic tuble current modulation，ATCM）等，ATCM技術(shù)可根據(jù)人體不同部位對(duì)射線的吸收及掃描對(duì)象的體型計(jì)算出有效管電流量并自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而降低輻射劑量而不影響圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1．1 一般資料選取2010年1月至2015年5月在我院行下肢血管CTA檢查的患者60例，其中男38例，女22例；應(yīng)用固定管電流和ATCM技術(shù)，隨機(jī)分為A、B組各30例。A組男22例，女8例；B組男16例，女14例。

1．2 儀器與方法采用GE 64 Lightspeed VCT，掃描范圍自L4水平至足底，平靜呼吸下連續(xù)容積掃描。A組掃描參數(shù)：120 kV，250 mA，層厚5 mm，層距5 mm，螺距0．984，轉(zhuǎn)速0．8 s/r。B組掃描參數(shù)：120 kV，80～380mA，噪聲指數(shù)（NI）12，層厚5mm，層距5mm，螺距0．984，轉(zhuǎn)速0．8 s/r。2組對(duì)比劑均采用碘帕醇（370mgI/mL），流率4mL/s，劑量100mL。均采用對(duì)比劑團(tuán)注跟蹤法SmartPrep技術(shù)，監(jiān)測(cè)位置為L(zhǎng)3水平腹主動(dòng)脈處，設(shè)定觸發(fā)閾值150 HU，觸發(fā)后延遲8 s開始掃描。

1．3 輻射劑量從掃描結(jié)束后的圖像資料欄中記錄CT劑量指數(shù)（CTDIvol）、相應(yīng)劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）。CT中目前常用有效輻射劑量（effective dose，ED）的計(jì)算沿用歐洲的DLP的方法，ED=DLP×W（W=0.019 mSv·mGy-1·cm-1）。

1.4 圖像處理與評(píng)分將5mm層厚圖像采用標(biāo)準(zhǔn)算法重組為0.625mm層厚、0.625mm間隔圖像傳輸至ADW 4.5工作站，采用VR、血管生長(zhǎng)技術(shù)（AV）、MIP、MPR等方法對(duì)圖像進(jìn)行后處理。

評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的指標(biāo)有SNR及對(duì)比噪聲比（contrast noise ratio，CNR）。圖像噪聲是衡量圖像質(zhì)量的重要參數(shù)之一，可通過測(cè)量ROI的圖像標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD）表示［3］。選取2組橫斷面圖像的股動(dòng)脈和腘動(dòng)脈及脛后動(dòng)脈層面測(cè)量SD值和CT值，并測(cè)量各相鄰層面肌肉組織的CT值作為背景。按照公式SNR=動(dòng)脈CT增強(qiáng)掃描值/圖像噪聲SD值，CNR=（動(dòng)脈CT增強(qiáng)掃描值－肌肉組織CT值）/圖像噪聲SD值，計(jì)算SNR和CNR。

根據(jù)文獻(xiàn)［1］將下肢動(dòng)脈分為3組和9段：髂動(dòng)脈組（髂總動(dòng)脈段、髂外動(dòng)脈段），大腿動(dòng)脈組（股動(dòng)脈段、股淺動(dòng)脈段），小腿動(dòng)脈組（腘動(dòng)脈段、脛腓動(dòng)脈干段、脛前動(dòng)脈段、脛后動(dòng)脈段、腓動(dòng)脈段）。根據(jù)下肢動(dòng)脈診斷要點(diǎn)，制訂評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：3分，3組動(dòng)脈及其分支管腔對(duì)比劑充盈良好，能清晰顯示血管壁的鈣化、狹窄程度及范圍，小動(dòng)脈分支顯示清晰；2分，3組動(dòng)脈及其分支管腔對(duì)比劑充盈較好，能較好顯示血管壁的鈣化、狹窄程度及范圍，小動(dòng)脈分支顯示較好；1分，3組動(dòng)脈及其分支顯示對(duì)比度差，血管壁顯示較毛糙，部分小動(dòng)脈分支節(jié)段顯示欠佳；0分，僅能顯示3組血管主干的形態(tài)，其遠(yuǎn)端血管及分支顯示不全或無法顯示。在血管主干出現(xiàn)閉塞時(shí)，以側(cè)支血管的顯示制訂評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：3分，側(cè)支血管對(duì)比劑充盈良好，顯示清晰；2分，側(cè)支血管對(duì)比劑充盈較好，顯示較好；1分，側(cè)支血管對(duì)比度差，顯示欠佳；0分，側(cè)支血管顯示不全或無法顯示。由2名資深的影像醫(yī)師采用雙盲法獨(dú)立對(duì)所有圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)評(píng)價(jià)不一致時(shí)，經(jīng)協(xié)商取得一致意見。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較2組的CTDIvol、DLP、SD值及醫(yī)師質(zhì)量評(píng)分。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組CTDIvol、DLP、ED比較（表1）2組CTDIvol及DLP比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。

2.2 2組客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)比較（表2）2組在相同層面血管的SD、SNR、CNR值比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。

表1 2組輻射劑量比較（±s）

表1 2組輻射劑量比較（±s）

注：CTDIvol，CT劑量指數(shù)；DLP，劑量長(zhǎng)度乘積；ED，有效輻射劑量。

組別CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）ED（mSv）A組10.77±0.64 1 122.49±45.06 21.32±0.72 B組5.20±1.12 585.18±191.20 9.36±3.05 t值23.58 14.98 13.62 P值0.00 0.00 0.00

表2 2組3個(gè)層面動(dòng)脈測(cè)量值的比較（±s）

表2 2組3個(gè)層面動(dòng)脈測(cè)量值的比較（±s）

注：SD，圖像標(biāo)準(zhǔn)差；CNR，對(duì)比噪聲比。

組別測(cè)量值股動(dòng)脈段腘動(dòng)脈段脛后動(dòng)脈段A組CT值（HU）422.82±43.67411.57±35.48 358.37±32.17 SD值17.49±0.55 19.39±0.40 20.70±0.17 SNR 24.17±2.62 21.63±3.38 17.97±4.12 CNR 22.82±2.42 20.57±2.35 16.11±3.25 B組CT值（HU）416.29±48.49401.54±37.25 338.62±34.74 SD值16.49±0.56 18.39±0.43 19.69±0.16 SNR 25.24±2.67 21.83±3.47 17.19±4.36 CNR 23.43±2.62 19.68±2.52 16.72±2.13 P值＞0.05＞0.05＞0.05

2．3 2組圖像質(zhì)量評(píng)分比較（表3）2組在下肢動(dòng)脈主干及其重要分支的圖像質(zhì)量比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。

表3 2組圖像質(zhì)量評(píng)分比較（分，±s）

表3 2組圖像質(zhì)量評(píng)分比較（分，±s）

組別髂動(dòng)脈組大腿動(dòng)脈組小腿動(dòng)脈組A組2.93±0.25 2.90±0.30 2.70±0.46 B組2.90±0.25 2.87±0.34 2.63±0.49 t值0.46 0.39 0.54 P值0.64 0.69 0.59

3 討論

下肢動(dòng)脈疾病是嚴(yán)重危害人類健康的一類血管性病變，其涵蓋范圍廣泛，后期主要表現(xiàn)為血管重度狹窄甚至閉塞、動(dòng)脈瘤形成等，易造成遠(yuǎn)端肢體缺血甚至壞死，常需手術(shù)或介入治療。影像學(xué)檢查是明確病變、制訂治療方案的重要依據(jù)和前提。研究［4-6］證明，MSCTA對(duì)下肢血管性疾病的診斷具有高度準(zhǔn)確性和可靠性，能明確狹窄或閉塞的原因、發(fā)生部位及程度等，在顯示嚴(yán)重狹窄的遠(yuǎn)端動(dòng)脈優(yōu)于DSA，便于對(duì)側(cè)支血管進(jìn)行評(píng)價(jià)。

醫(yī)學(xué)診斷用X線輻射的危害主要是致癌性和致畸性，而其危害程度與吸收劑量相關(guān)，據(jù)“電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)委員會(huì)報(bào)告Ⅶ”的估計(jì)，在美國(guó)每10 000人口中，每接受1mSv照射約會(huì)增加1例射線導(dǎo)致的癌癥［7］。2005年1月，美國(guó)衛(wèi)生部首次將X線列入新增加的17種致癌物中［8］。

根據(jù)國(guó)際上提出的放射學(xué)檢查應(yīng)該遵循“合理使用低劑量”（as low as reasonably achievable，ALARA）原則［9］，仔細(xì)選擇掃描參數(shù)對(duì)所有掃描程序進(jìn)行優(yōu)化，在滿足臨床診斷要求的前提下，根據(jù)不同臨床要求，允許圖像中存在一定噪聲，盡量降低輻射劑量。ATCM是基于硬件和掃描定位像的一種常用的輻射劑量控制技術(shù)，主要通過Z軸調(diào)制，是根據(jù)在掃描方向上的不同部位及層面間進(jìn)行調(diào)制管電流。研究［10-11］顯示，在胸部和腹部使用ATCM可在確保圖像質(zhì)量的同時(shí)降低輻射劑量。

在下肢血管CTA檢查中，掃描范圍包括L4水平至足底部，髂動(dòng)脈段組織體厚大、結(jié)構(gòu)多；大腿及小腿動(dòng)脈段組織體厚小、結(jié)構(gòu)少，全段分布范圍不均勻。在減少輻射劑量的過程中，由于受檢部位的厚度及組織密度的差異性，各參數(shù)的調(diào)節(jié)難以把握，圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響無法同時(shí)兼顧。應(yīng)用ATCM技術(shù)，對(duì)髂動(dòng)脈段適當(dāng)?shù)卦黾觤A，而在大腿及小腿動(dòng)脈段適當(dāng)減少mA，可保證整個(gè)下肢掃描范圍的噪聲一致性，同時(shí)又減少不必要的輻射劑量。

本研究顯示：①2組下肢動(dòng)脈血管的SD值接近，可見在保證血管腔內(nèi)對(duì)比劑充盈良好的情況下，mA對(duì)具有高密度組織的SD值影響不大。下肢血管CTA主要觀察動(dòng)脈血管的情況，對(duì)其他組織的圖像質(zhì)量要求不高，充盈的高密度血管和周圍組織存在較高的CNR，通過各種后處理方式能清楚顯示全段血管及重要分支，因此在重組后的血管圖像上質(zhì)量評(píng)分結(jié)果無明顯差異。②A組輻射劑量CTDIvol、DLP分別高于B組51.72%、47.87%，應(yīng)用ATCM技術(shù)后輻射劑量下降明顯。由此可見，ATCM技術(shù)應(yīng)用于下肢血管CTA中，可實(shí)現(xiàn)下肢動(dòng)脈造影的最優(yōu)化，對(duì)下肢動(dòng)脈狹窄作出準(zhǔn)確的評(píng)估，多角度、多方位顯示病變部位、程度，以及發(fā)現(xiàn)通過側(cè)支循環(huán)顯影的遠(yuǎn)端動(dòng)脈的供血，在保證圖像質(zhì)量的前提下，減少受照劑量。

本研究的局限性：①2組受檢者由于受體質(zhì)量和身高的影響，采用固定管電流和ATCM技術(shù)所記錄的輻射劑量數(shù)值不如同一受檢者采用2種不同檢查方法的準(zhǔn)確性高。②僅采用了NI為12的ATCM技術(shù)，對(duì)于其他NI未行對(duì)照研究，采用較大的NI是否會(huì)進(jìn)一步減少患者輻射劑量，是否對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響尚待研究。

圖1 3例不同患者分別采用固定管電流和ATCM技術(shù)掃描后，對(duì)原始數(shù)據(jù)行MIP，獲得全段下肢血管三維圖像圖1a男，60歲，采用固定管電流掃描，右側(cè)下肢血管閉塞的部位、范圍及其側(cè)支血管顯示良好圖1b男，56歲，采用ATCM技術(shù)掃描，正常下肢血管主干及其各級(jí)分支均能完整顯示圖1c女，68歲，采用ATCM技術(shù)掃描，左側(cè)下肢血管閉塞的部位、范圍顯示較好圖2男，63歲，應(yīng)用ATCM技術(shù)掃描后，采用VR血管生長(zhǎng)技術(shù)對(duì)髂動(dòng)脈閉塞側(cè)支血管分別行圖像重組，顯示左側(cè)髂總、髂外動(dòng)脈及雙側(cè)髂內(nèi)動(dòng)脈閉塞圖2a左側(cè)第1腰動(dòng)脈（長(zhǎng)箭）與左側(cè)骶外側(cè)動(dòng)脈（短箭）交通，其間見2支交通支與旋髂深動(dòng)脈（箭頭）交通圖2b右側(cè)直腸上動(dòng)脈與直腸下動(dòng)脈（長(zhǎng)箭）、旋髂深動(dòng)脈分支與骶外側(cè)動(dòng)脈（短箭）、髂腰動(dòng)脈與第4腰動(dòng)脈（中箭）交通圖2c左側(cè)腹壁上動(dòng)脈（長(zhǎng)箭）、第10肋間動(dòng)脈與腹壁下動(dòng)脈（中箭）、第11肋間動(dòng)脈與旋髂深動(dòng)脈（短箭）交通

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Influence of automatic tube current modulation on the image quality and radiation dose of lower limb CT angiography

HUANG Yushu.Department of Radiology，Nanhai Hospital of Southern Medical University，F(xiàn)oshan，528200，China．

Objective：To explore the influence of automatic tube current modulation（ATCM）with fixed noise index（NI）in 64 slice spiral computed tomography（MSCT）on the the image quality and radiation dose of lower limb CT angiography（CTA）．M ethods：60 patients performed lower limb CTA were randomly divided into two groups named A（250mA）and B（ATCM，50～380 mA，NI=12）．Other scanning parameters were same in the two groups．Data were measured and recorded in the two groups，including the standard deviation（SD）in images of femoral artery，popliteal artery and posterior tibial artery on the same cross section，the quality scores of reconstructed three-dimensional images，CTDIvol automatically generated by the instrument and DLP．The data difference in two groups were compared with the independent-samples t test．Results：The differences of SD and image quality scores in two groups were not significant（P＞0．05），while all reconstructed three-dimensional images approached the diagnostic criteria by the whole demonstration of lower limb arteries and their main branches．Compared with group A，CTDIvol and DLP in group B reduced by 51．72%（P＜0．05）and 47．87%（P＜0．05）respectively．Effective Dose（ED）in group B reduced by 43．90%．Conclusion：Application of ATCM in lower limb CTA can not only ensure the quality of images but also reduce the radiation dose on patients．

Tomography，X-ray computed；Automatic tube current modulation；Noise；Radiation dosage

2016-12-13）

10．3969/j．issn．1672-0512．2017．04．003

黃玉書，E-mail：hys662@139．com。