不同管电压对下肢CT血管成像图像质量及辐射剂量的影响

时间：2024-07-28

葛涌钱周学军包雪平陈小华曹亮吴晓翔

葛涌钱周学军包雪平陈小华曹亮吴晓翔

体层摄影术，螺旋计算机；血管造影术；管电压；下肢；质量控制；辐射剂量

下肢CT血管成像（CTA）已成为常规检查，其大范围容积扫描使得辐射剂量较大[1]。近年来，通过降低管电压来降低辐射剂量的报道多局限于对比两组不同管电压[2]。本研究拟通过降低120 kVp管电压至100 kVp及80 kVp后，多组比较分析对下肢CTA图像质量及辐射剂量的影响，探讨满足诊断要求时低管电压扫描的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集2015年7月－2016年3月在南通大学附属医院行下肢CTA检查的患者90例，男44例，女46例；年龄31～76岁，平均（45.5±9.3）岁。所有患者均无严重心、肝、肾功能不全及碘剂过敏史，并签署知情同意书。根据不同管电压，随机分成A组（80 kVp）、B组（100 kVp）和C组（120 kVp），每组30例，体重指数（BMI）＜24.0 kg/m2。

1.2 仪器与方法采用Philips 256层iCT，患者取仰卧位，右肘正中静脉放置留置针，三期注射方案注射对比剂碘比醇（350 mgI/ml）。在L3水平腹主动脉用智能触发模式，阈值150 HU，延迟10 s开始扫描，扫描范围从肾动脉开口水平至足尖。扫描方案：3组管电压分别采用80 kVp、100 kVp及120 kVp，其余参数相同：管电流量200 mAs，准直宽度128×0.625 mm，螺距0.765，旋转速度0.75 s/r。重建层厚0.9 mm，间隔0.45 mm，在Philips工作站进行多平面重组（MPR）、最大密度投影（MIP）、容积再现（VR）等后处理。

1.3 图像质量评价

1.3.1 客观评价由1名主管技师测量并记录数据。选择髂外动脉、股动脉、胫前后动脉分叉水平等选项，软件自动生成血管中段管腔内平均CT值。测量血管周围肌肉CT值，感兴趣区（ROI）约为30 mm2。在相应层面空气曝光区3个位置放置ROI，取CT值标准差的平均值作为噪声。计算信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR）。SNR=ROI1/SD1；CNR=（ROI1－ROI2）/SD1，其中ROI1为血管CT值，ROI2为周围肌肉CT值，SD1为背景噪声。

1.3.2 主观评价由2名副主任医师采用双盲法评价图像质量。采用5分评价法对重组图像血管节段、细小分支及血管边缘锐利度等进行评价。将下肢动脉分为腹主动脉远段、髂总动脉、髂内动脉、髂外动脉、股深动脉、股浅动脉、旋股内侧动脉、旋股外侧动脉、穿动脉、腘动脉、胫前动脉、胫后动脉、腓动脉、足背动脉、足底内侧动脉、足底外侧动脉16节段。将动脉主干至最远分支等级分为5级，主干为1级，直接分支为2级，以此类推直至最远分支为5级。参照文献[3]并根据本研究特点对图像质量进行评价，评分标准见表1。

表1 图像质量的主观评分标准

1.4 辐射剂量记录患者的剂量长度乘积（dose length product，DLP），并计算有效剂量（effective dose，ED），ED=k×DLP，k为剂量转化系数，本研究k取0.015[4]。

1.5 统计学方法采用SPSS 17.0软件，3组血管的CT值、SNR、CNR及辐射剂量的比较采用单因素方差分析，两两比较用SNK检验。3组间图像主观评分采用Kruskal-Wallis秩和检验，两两比较用非参数秩和检验。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射剂量 A、B、C组的DLP分别为（531.32±45.71）mGy·cm、（1111.73±63.17）mGy·cm和（1812.51±94.57）mGy·cm，差异有统计学意义（P＜0.001）。A、B组的ED分别为（7.97±0.69）mSv、（16.68±0.95）mSv，较C组的（27.19±1.42）mSv分别降低了70.69%和38.69%，3组ED比较，差异有统计学意义（P＜0.001）。

2.2 客观图像质量 3组各动脉水平的CT值以及噪声比较，均为A＞B＞C，两两比较差异均有统计学意义（P＜0.001）。3组各动脉水平的SNR及CNR比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。随着管电压的降低，动脉CT值有升高趋势，噪声增加，而SNR及CNR变化不明显，见表2。

表2 3组患者图像质量分析比较（±s）

分组髂外动脉CT值（HU）背景噪声肌肉CT值（HU） SNR CNR A组 431.76±64.35 12.52±3.33 52.01±6.02 37.83±14.41 33.34±13.21 B组 337.13±60.22 7.99±2.16 51.89±8.32 45.53±15.16 38.54±13.40 C组 264.17±62.41 6.29±1.53 48.16±7.83 45.59±18.34 37.50±16.93F/χ2值 54.49 51.52 2.58 2.32 1.06P值＜0.001 ＜0.001 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05分组股动脉CT值（HU）背景噪声肌肉CT值（HU） SNR CNR A组 374.20±112.56 5.33±1.01 54.91±5.90 73.54±29.27 62.89±27.95 B组 315.94±75.50 3.75±0.85 54.11±6.63 88.49±29.83 73.45±28.17 C组 250.35±69.96 3.02±0.83 51.27±6.33 88.90±34.26 71.03±31.96F/χ2值 14.85 51.56 2.77 2.36 1.06P值＜0.001 ＜0.001 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05分组血管边缘锐利度评分（分）CT值（HU）背景噪声肌肉CT值（HU） SNR CNR胫前后动脉分叉水平血管节段显示评分（分）血管细节分支显示评分（分）A组 252.70±92.96 3.89±0.96 46.48±8.54 67.18±24.96 54.74±23.58 4.37±1.10 4.63±0.83 3.70±0.59 B组 226.21±67.83 2.65±0.46 47.84±11.18 87.53±27.36 68.99±25.57 4.20±0.85 4.21±0.67 4.27±0.74 C组 165.53±51.67 2.19±0.46 46.72±7.92 78.28±28.15 55.57±25.12 3.47±1.07 3.33±0.71 4.60±0.50F/χ2值 11.32 50.88 0.18 2.32 3.04 14.48 31.89 32.30P值＜0.001 ＜0.001 ＞0.05 ＞0.05 ＞0.05 ＜0.01 ＜0.001 ＜0.001

2.3 主观图像质量 3组图像血管节段显示，尤其是远端细小分支的显示评分A＞B＞C，差异有统计学意义（P＜0.01），A组与C组、B组与C组差异有统计学意义（Z=－3.529、－2.683，P＜0.01；Z=－4.046、－5.327，P＜0.01），但A组与B组差异无统计学意义（Z=－1.372，P＞0.05；Z=－1.885，P＞0.05）。3组血管边缘锐利度评分C＞B＞A，差异有统计学意义（P＜0.001），A组与B组、A组与C组差异有统计学意义（Z=－3.018、－4.924，P＜0.01），但B组与C组差异无统计学意义（Z=－1.738，P＞0.05）。随着管电压降低，血管节段和细小分支显示增多，但A、B组差异不明显；血管边缘锐利度降低，但B、C组差异不明显，见图1～3。主观图像质量评价结果见表2。

3 讨论

X线强度与管电压的平方成正比，因此降低管电压能够降低辐射剂量[5]。本研究显示，A、B组的DLP分别较C组降低了70.69%和38.69%，ED同样降低了70.69%和38.69%，管电压越低，辐射剂量越低。王敏等[6]研究显示，下肢CTA 80 kVp管电压较120 kVp DLP降低了约70%，与本研究结论相仿。邹平等[7]采用100 kVp管电压扫描，发现较120 kVp DLP降低了32.6%，辐射剂量降低的幅度略小于本研究，可能与纳入标准的差异有关。由此可见，降低管电压是降低辐射剂量的一种行之有效的方法。

管电压120 kVp降到100 kVp乃至80 kVp后，X线的线质更接近对比剂碘原子K层结合能33.2 keV，故血管光电效应增加， CT值就越高。管电压降低后，X线光子的数量减少，噪声会有所增加。本研究表明，随着管电压的降低，血管CT值逐渐升高，噪声增加，与国内报道[6-7]结论一致。王敏等[8]进行胸部CTA低管电压扫描，发现管电压降低后主动脉、肺动脉及冠状动脉CT值显著增加[8]。本研究显示，3组患者相应血管的SNR和CNR无明显改变，与王敏等[6]的研究结果一致。王敏等[8]还采用100 kVp管电压进行胸部CTA扫描，同样发现主动脉、肺动脉及冠状动脉SNR和CNR无明显变化。由此可见，80 kVp及100 kVp管电压扫描是可行的。郭莹等[9]研究发现，管电压降低后血管的SNR及CNR增加，与本研究结果存在一定差异，其原因为采用了自动毫安技术，弥补了低管电压所致的噪声增加。本研究采取相同管电流，更加客观地评价管电压对图像质量的影响。

管电压降低后血管强化值增加，使血管节段和细小分支的显示有所增加。本研究发现与120 kVp组相比，80 kVp组及100 kVp组对血管节段显示，尤其是远端细小分支的显示有所增加，与既往在胸部及头颈部CTA研究中应用结论相符[8,10]。管电压降低后血管边缘锐利度下降，主要与噪声的增加有关。本研究发现与100 kVp组和120 kVp组相比，80 kVp组血管边缘锐利度有所下降，差异有统计学意义（P＜0.05），而100 kVp 组和120 kVp 组相比差异并不明显，表明从主观方面来看，100 kVp管电压可以接受，而80 kVp管电压尽管SNR、CNR无明显变化，但血管边缘锐利度下降有统计学意义，影响血管管腔及管壁的观察。80 kVp管电压有待进一步研究。唐坤等[10]使用80 kVp管电压进行头颈CTA扫描，发现颅内动脉血管边缘锐利度也存在降低的情况，与本研究结果类似。

本研究的局限性：①最好同一患者进行不同管电压扫描，但是会增加患者的辐射剂量，故3组为不同患者。②选取的患者BMI＜24.0 kg/m2，在今后研究中应纳入BMI＞24.0 kg/m2的患者。③螺距也是影响辐射剂量的重要参数[11]，在后续研究中应进行讨论。

总之，低管电压能降低辐射剂量，增加血管CT值和血管节段、细小分支显示，从主、客观方面综合评价，100 kVp管电压既能降低辐射又不影响图像质量，具有可行性。

图1 男，69岁，后处理VR（A）及MIP（B）图像。80 kVp图像：血管节段显示5分，穿动脉（箭）细小分支显示5分，边缘较锐利3分

图2 男，70岁，后处理VR（A）及MIP图像（B）。100 kVp图像：血管节段显示5分，穿动脉（箭）细小分支显示5分，边缘较锐利4分

图3 女，68岁，后处理VR（A）及MIP（B）图像。120 kV图像：血管节段显示4分，穿动脉（箭）细小分支显示4分，边缘较锐利5分

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R814.42

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.04.012