Care kV 技術(shù)在雙源CT 胸痛三聯(lián)CT 血管造影中對圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響

王 坤 金 倞 李 騁 田全凱 張淥愷 李 銘，2△

（1復(fù)旦大學附屬華東醫(yī)院放射科 上海 200040；2復(fù)旦大學醫(yī)學功能與分子影像研究所 上海 200040）

急性胸痛是急診科最常見的癥狀之一，然而區(qū)分急性冠狀動脈綜合征（acute coronary syndrome，ACS）和其他原因引起的胸痛是急診科經(jīng)常遇到的難題［1-2］。具體來說，主動脈夾層（aortic dissection，AD）和肺栓塞（pulmonary embolism，PE）是兩種與ACS 癥狀相似的急性疾病，其發(fā)病迅速，死亡率較高，嚴重威脅患者的生命安全［3］。胸痛三聯(lián)CT 血管造影（triple rule out CT angiography，TRO-CTA）是一種快速、無創(chuàng)的檢查方法，在評估冠狀動脈的同時可視化肺動脈、胸主動脈及胸腔內(nèi)其他結(jié)構(gòu)［4-6］。

然而，與冠狀動脈CT 血管造影（coronary computed tomography angiography，CCTA）相 比，TRO-CTA 需要從主動脈弓上方一直掃到膈頂上方，掃描長度增加，因此輻射劑量較高［7］。一項研究表明［8］，在第一代雙源CT 上使用120 kV 管電壓進行TRO-CTA，其輻射劑量高達22.0 mSv。又有研究表明［9］，CT 檢查所產(chǎn)生的高電離輻射會導(dǎo)致人體DNA 雙鏈斷裂進而染色體發(fā)生變異，導(dǎo)致患者患癌風險增加。因此，如何在保證CT 圖像質(zhì)量的同時，最大限度地減少輻射劑量，成為人們普遍關(guān)注的問題。在過去十年，隨著CT 技術(shù)的快速發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出很多新技術(shù)來減少輻射劑量，例如寬體探測器掃描［10］、迭代重建算法［11］以及Care kV 技術(shù)。但目前還未有關(guān)于Care kV 技術(shù)在TRO-CTA 檢查中的應(yīng)用報道，本研究旨在探討雙源CT 結(jié)合Care kV 技術(shù)在TRO-CTA 檢查中對圖像質(zhì)量以及輻射劑量的應(yīng)用價值。

資料和方法

研究對象回顧性收集復(fù)旦大學附屬華東醫(yī)院影像歸檔與通信系統(tǒng)中（picture archiving and communication systems，PACS）自2021 年3 月 至9月于胸痛中心就診、擬行TRO-CTA 檢查的90 例患者作為研究對象。根據(jù)患者不同的掃描方式進行分組，其中45 例患者采用管電流采用Care Dose4D技術(shù)，參考電流：320 mAs。管電壓采用Care kV 技術(shù)，自動調(diào)節(jié)管電壓（70～140 kV），參考電壓：100 kV，作為A 組。另有45 例患者管電流采用Care Dose4D 技術(shù)，參考電流：320 mAs，管電壓采用固定電壓120 kV，作為B 組。A 組患者年齡為30～83 歲，B 組患者年齡為39～95 歲。納入標準：急性胸痛患者，臨床疑診為ACS、PE 或AD，且出具CT診斷報告的患者。排除標準：掃描參數(shù)未使用上述兩組掃描條件的TRO-CTA 檢查患者。所有患者均簽署CT 增強檢查知情同意書。

圖像采集所有患者均采用新一代雙源CT（Somatom Drive，德國Siemens Healthcare 公司）進行掃描，準直器2 mm×64 mm×0.6 mm，機架轉(zhuǎn)速0.28 s/rot。兩組重建層厚均為0.75 mm，層間距0.5 mm。兩組掃描范圍均由頭部至足部方向從主動脈弓上方掃至膈頂上方，掃描模式均為回顧性心電門控觸發(fā)掃描方式。兩組均采用實時心電脈沖（ECG-pulsing）技術(shù)，全劑量曝光范圍為30%～80% R-R 間期。注射方案兩組統(tǒng)一95 mL 碘對比劑（三代顯，350 mgI/mL），第一期注射流速4.5 mL/s，共注射45 mL，第二期流速4.0 mL/s 注射50 mL，第三期鹽水3.5 mL/s 注射30 mL［12］。運用對比劑團注示蹤技術(shù)，觸發(fā)閾值100 HU，延遲時間為7 s。所有圖像均傳送至AW4.4（美國GE Healthcare 公司）進行圖像后處理及測量分析。

圖像客觀質(zhì)量評價由一名影像診斷經(jīng)驗豐富的醫(yī)師在工作站分別測量各組橫斷位圖像上主肺動脈干、左肺動脈干、右肺動脈干、右冠狀動脈、左前降支、左回旋支、升主動脈根部、主動脈弓、降主動脈、主動脈根部同層面的豎脊肌以及冠脈周圍脂肪組織的平均CT 值和SD 值，并分別計算信噪比和對比噪聲比［13］。主動脈根部感興趣區(qū)（region of interest，ROI）的SD 值作為圖像噪聲，圖像信噪比（sign-to-noise ratio，SNR）=CT 值/噪聲，圖像的對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR）=（CT 值-血管周圍脂肪組織CT 值）/噪聲［14］。肺動脈、主動脈ROI 面積設(shè)置為90 mm2，其他區(qū)域設(shè)置為1 mm2，每個指標測量3 次取平均值，測量時為保證結(jié)果的準確性，并盡量避開斑塊及鈣化區(qū)域。

圖像主觀質(zhì)量評價由2 名具有3 年以上工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師，采用4 分法對圖像進行整體評分，存在分歧時協(xié)商統(tǒng)一。4 分為優(yōu)秀，血管顯示清晰，血管邊緣光滑、銳利，無偽影；3 分為良好，血管顯示清晰，血管邊緣模糊，圖像運動偽影較??；2 分為一般，血管顯示模糊，圖像運動偽影明顯；1 分為差，動脈血管顯差，嚴重運動偽影干擾，無法診斷［15］。

輻射劑量所有90 例患者的輻射劑量資料從PACS 中的患者劑量表中獲得，記錄患者TROCTA 檢查時的CTDIvol、DLP 以及ED。其中ED=DLP×轉(zhuǎn)換因子［K=0.014 mSv/（mGy·cm）］［16］。

統(tǒng)計學分析用SPSS 26.0 軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料若符合近似正態(tài)分布，則用±s描述，若不符合近似正態(tài)分布，則用中位數(shù)及四分位數(shù)間距進行描述，表示為M（P25，P75）。計數(shù)資料采用絕對數(shù)值和相應(yīng)頻率百分比描述。符合正態(tài)分布的計量資料采用獨立樣本t檢驗，不符合正態(tài)分布的計量資料采用非參數(shù)秩和檢驗，計數(shù)資料采用χ2檢驗。2 名醫(yī)師對圖像質(zhì)量評分的一致性采用Kappa 檢驗，κ值0.21～0.40 表示一致性較差，0.41～0.60 表示一致性中等，0.61～0.80 表示一致性良好。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

患者基本資料A、B 兩組的中位年齡分別為64.0（60.0，69.0）歲、65.0（59.5，75.0）歲，A 組中男性患者24 例（53.3%），女性患者21 例（46.7%）；B 組男性患者25 例（55.6%），女性患者20 例（44.4%），兩組患者平均身高分別為（1.68±0.07）m、（1.65±0.08）m，平均體重分別為（67.5±10.1）kg、（66.2±11.6）kg，平 均BMI 分 別 為（23.8±2.8）kg/m2、（24.1±3.0）kg/m2，平 均 心 率 為（70±10）次/分、（75±14）次/分，基本資料均無顯著差異（表1）。

診斷結(jié)果根據(jù)CT 診斷報告，診斷疾病情況如下：A 組中，冠狀動脈狹窄者20 例，冠狀動脈支架術(shù)后2 例，主動脈瓣鈣化2 例，升主動脈增寬1 例，肺動脈增寬1 例。B 組中，冠狀動脈狹窄者23 例，冠狀動脈支架術(shù)后2 例，右冠狀動脈中段主動脈瘤形成1例，主動脈瓣鈣化2 例，主動脈粥樣硬化并斑塊形成1 例，升主動脈增寬1 例。

輻射劑量A 組中，使用90 kV 進行掃描的患者31 人，100 kV 的9 人，110 kV 的4 人，120 kV 1 人；B組中，45 例患者均用120 kV 管電壓進行掃描。A 組平均CTDIvol 顯著低于B 組［（20.42±9.60）mGyvs.（32.27±13.41）mGy，P＜0.001）］。同樣，A 組的平均DLP 顯著低于B 組［（525.28±240.12）mGy×cmvs.（944.20±408.36）mGy×cm，P＜0.001）］。 因此，A 組 的 平 均ED 顯 著 低 于B 組［（7.35±3.36）mSvvs.（13.22±5.72）mSv，P＜0.001）］。A 組與B組相比，有效輻射劑量減少了44.4%。相關(guān)結(jié)果見表1。

表1 兩組患者基本資料及輻射劑量Tab 1 Patient characteristics and radiation dose in the two groups ［M（P25，P75），±s or n（%）］

表1 兩組患者基本資料及輻射劑量Tab 1 Patient characteristics and radiation dose in the two groups ［M（P25，P75），±s or n（%）］

BMI：Body mass index；CTDIvol：CT dose index volume；DLP：Dose length product；ED：Effective dose.

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圖像質(zhì)量評價左前降支遠段及左回旋支遠段除外，A 組中其余血管CT 值均顯著高于B 組（P＜0.05），雖然B 組左前降支遠段及左回旋支CT值高于A 組，但兩組間差異無統(tǒng)計學意義。A 組圖像噪聲顯著高于B 組（15.79±3.81vs.11.37±3.40，P＜0.001）。除左前降支遠段以外兩組血管節(jié)段SNR 差異均無統(tǒng)計學意義。A 組肺動脈、主動脈CNR 與B 組差異無統(tǒng)計學意義，但A 組冠脈CNR普遍高于B 組。2 名醫(yī)師對于主觀質(zhì)量評分的一致性好（Kappa=0.637，P＜0.05），在一致性較好的情況下，采用年資較高醫(yī)生所評得分作為最終評價指標。A、B 兩組圖像肺動脈、主動脈及冠脈主觀評分差異無統(tǒng)計學意義（表2）。以2 例BMI 相似患者為例，其TRO-CTA 檢查結(jié)果如圖1 所示。

圖1 兩組TRO-CTA 圖像比較Fig 1 Comparison of TRO-CTA images between the two groups

表2 兩組圖像評價指標比較Tab 2 Comparison of image evaluation indexes between the two groups ［M（P25，P75）or x±s］

(續(xù)表2)

討 論

在CT 掃描中，輻射劑量往往與圖像質(zhì)量呈負相關(guān)，Care kV 技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一種解決輻射劑量與圖像質(zhì)量之間矛盾的技術(shù)［17-18］。Care kV 技術(shù)在掃描患者的定位像之后，自動判斷患者其體型，根據(jù)預(yù)設(shè)的圖像質(zhì)量水平確定掃描所需kV 值，同時計算所需管電流的基準值以及變化曲線［19-21］。

胸痛三聯(lián)CT 血管造影（TRO-CTA）旨在一次檢查中同時評估急性冠脈綜合征、主動脈夾層及肺栓塞［22］。但該檢查因掃描長度較長，因此輻射劑量與普通冠脈CT 血管造影相比大幅增加。Takakuwa 等［6］研究發(fā)現(xiàn)，在64 層螺旋CT 上采用回顧性心電門控掃描模式進行一次TRO-CTA 檢查，患者所受平均有效輻射劑量為18 mSv。而高劑量電離輻射可能會導(dǎo)致人體染色體DNA 鏈損傷［9］。因此在本研究中我們對新一代雙源CT 結(jié)合Care kV 技術(shù)在TRO-CTA 中的應(yīng)用進行了初步的臨床評估，重點關(guān)注輻射劑量和圖像質(zhì)量。較低的管電壓可以降低X 線球管產(chǎn)生的X 線光譜的平均能量［23］，與固定管電壓120 kV 相比，在不改變檢查流程的情況下，采用Care kV 技術(shù)在新一代雙源CT 進行TRO-CTA 可以顯著降低輻射劑量（約44%），同時保證良好的圖像診斷質(zhì)量。Mangold 等［24］采用Care kV 技術(shù)進行胸腹主動脈CT 血管造影，與標準120 kV 管電壓相比，劑量減少了約41%，這與我們的結(jié)果相似。

在A 組中，除了左前降支、左回旋支遠段，其余血管節(jié)段CT 均明顯高于B 組，這是因為在較低的管電壓下，在碘等原子序數(shù)較高的元素中光電效應(yīng)增強，因此，碘對比劑在血管內(nèi)的增強程度會隨著管電壓的降低而升高［25］。所以在碘對比劑注射方案相同的情況下，A 組血管節(jié)段CT 值普遍大于B組。但是由于肺動脈與主動脈、冠脈達峰時間存在差異，因此確定一套最佳的碘對比劑注射方案同時可視化肺動脈、胸主動脈及冠狀動脈仍然是一個挑戰(zhàn)［26］。

在本研究中，雖然A 組圖像噪聲與B 組相比明顯增加（15.79±3.81vs.11.37±3.40，P＜0.001），這是因為A 組管電壓降低之后，X 射線穿透能力降低，因此圖像噪聲增加［27］，但圖像質(zhì)量與B 組相比并未有顯著差異，并且滿足診斷要求。降低管電壓之后雖然圖像噪聲增加，但是血管CT 值增加，兩組圖像信噪比與對比噪聲比保持相似，甚至A 組冠脈圖像CNR 優(yōu)于B 組，保持了圖像質(zhì)量的一致性。

本研究還比較了兩組圖像信噪比、對比噪聲比不同醫(yī)師主觀評分之間的差異。兩組圖像除了左前降支遠段其余血管節(jié)段SNR，肺動脈與胸主動脈CNR 均無顯著差異（表2），A 組冠脈CNR 普遍高于B 組（表2），兩名醫(yī)師對兩組圖像的主觀評分均無顯著差異。這證明采用Care kV 技術(shù)進行TRO-CTA檢查，在降低劑量的同時，并未犧牲圖像質(zhì)量。同時，根據(jù)CT 影像診斷報告，兩組患者中對于冠狀動脈、肺動脈以及主動脈的疾病診斷結(jié)果類似，使得胸痛的多種病因能夠同時準確地得到評估，說明Care kV 技術(shù)結(jié)合雙源CT 進行TRO-CTA 檢查，診斷結(jié)果并不亞于常規(guī)固定管電壓掃描方案，同時大幅降低輻射劑量，因此在急性胸痛患者中具有較高的臨床應(yīng)用價值。

本研究有以下幾點局限性：第一，未應(yīng)用其他降低輻射劑量技術(shù)，例如大螺距回顧性心電門控掃描，但此技術(shù)對心率要求較高，在急性胸痛患者中實際應(yīng)用較少。第二，只從客觀和主觀兩個方面評價了圖像質(zhì)量，并未將有創(chuàng)冠脈造影結(jié)果與TROCTA 檢查進行比較，因此在診斷準確性方面仍需進一步的研究。第三，兩組病例數(shù)較少，且均來自同一家醫(yī)院，未來將進一步擴大樣本量進行多中心研究以確保結(jié)果的可信度。第四，采用固定95mL 碘對比劑三期注射方案，并未根據(jù)體重、BMI 等個體差異量化碘對比劑，因此碘對比劑的使用將進一步研究。

綜上所述，在新一代雙源CT 上采用Care kV 技術(shù)進行胸痛三聯(lián)CT 血管造影檢查，在滿足圖像診斷質(zhì)量的同時，可以顯著降低輻射劑量。

作者貢獻聲明王坤 研究設(shè)計，數(shù)據(jù)搜集及分析，論文撰寫。金倞 論文構(gòu)思、審閱和修訂，數(shù)據(jù)測量及解釋。李騁 數(shù)據(jù)測量，技術(shù)指導(dǎo)，提供病例圖片。田全凱，張淥愷 數(shù)據(jù)搜集。李銘 數(shù)據(jù)分析，項目統(tǒng)籌，論文修訂。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。