孔令燕，梁繼祥，薛華丹，王怡寧，王 沄，金征宇，張大明，陳 瑾

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

·Force CT專欄 論著·

自動管電壓選擇技術在第3代雙源CT大螺距主動脈CT血管成像掃描中的初步應用

孔令燕，梁繼祥，薛華丹，王怡寧，王 沄，金征宇，張大明，陳 瑾

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

目的評價自動管電壓選擇技術在第3代雙源CT大螺距心電門控主動脈CT血管成像(CTA)掃描中的應用情況。方法采用簡單隨機分組法將59例臨床行全主動脈CTA掃描的患者隨機分為2組：(1)組1(n=31)：采用自動管電壓選擇技術進行掃描，參考管電壓為100 kV，參考管電流為288 mA；(2)組2(n=28)：采用自動管電流調(diào)節(jié)技術進行掃描，管電壓固定100 kV，參考管電流為288 mA。兩組患者均在第3代雙源CT上進行掃描，探測器準直為2×192×0.6 mm，旋轉(zhuǎn)時間為0.25 s；采用大螺距心電門控掃描方式進行掃描，螺距 3.0。兩組患者均為靜脈團注370 mgI/L的對比劑，后續(xù)生理鹽水：組1對比劑和生理鹽水的劑量及注射速率根據(jù)實際管電壓值來設定；組2均注射對比劑45 ml，注射速度4.5 ml/s，后續(xù)50 ml生理鹽水，注射速度5.0 ml/s。兩組患者掃描均采用自動團注跟蹤觸發(fā)技術，選取主動脈起始部放置感興趣區(qū)(ROI)，ROI 內(nèi)平均CT值達到100 HU時自動觸發(fā)掃描，延遲時間6 s。分別計算兩組患者主動脈掃描的有效劑量(ED)、圖像信噪比(SNR)、對比噪聲比 (CNR)，并對圖像質(zhì)量進行主觀評價。結(jié)果組1掃描ED為(2.48±0.80)mSv，較組2的(3.15±0.86)mSv降低21.3%(t=-3.099，P=0.000)。兩組患者在主動脈各部位(升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部及腹主動脈分叉部位)的強化值、噪聲、SNR和CNR差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。兩組圖像主觀質(zhì)量評價差異也無統(tǒng)計學意義[(1.41±0.50)分比(1.39±0.50)分；W=828.5，P=0.837]。結(jié)論與自動管電流調(diào)節(jié)技術相比，在第3代雙源CT大螺距主動脈CTA掃描中采用自動管電壓選擇技術能夠在保證圖像質(zhì)量的同時，顯著降低輻射劑量。

主動脈；CT血管成像；大螺距；輻射劑量；圖像質(zhì)量

ActaAcadMedSin，2017,39(1)：62-67

雙源CT大螺距CT血管成像(computed tomographic angiography，CTA)掃描是目前臨床常用的主動脈CTA掃描技術[1- 6]，具有以下優(yōu)點：(1)掃描速度快，降低了主動脈根部搏動偽影的影響；(2)與常規(guī)螺旋掃描技術相比，可明顯降低輻射劑量及對比劑用量[1- 2]。關于降低主動脈CTA輻射劑量方面的研究有很多，但多采用降低管電壓的方法，而降低管電壓會導致圖像噪音增大，信噪比降低，圖像質(zhì)量下降。因此，這些研究多采用迭代重建技術達到降低圖像噪音，提高圖像質(zhì)量的目的。研究顯示，采用低管電壓掃描程序的圖像，其圖像質(zhì)量相對于常規(guī)的100 kV或120 kV掃描程序，仍然有不同程度的下降[7- 9]。此外，低管電壓掃描程序應用對患者的體質(zhì)量有一定要求，通常認為體質(zhì)量或體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)過大的患者不適合采用低管電壓掃描程序。因此，采用個性化掃描程序，根據(jù)患者體型選擇管電壓和管電流，在實現(xiàn)適當降低放射劑量目的的同時保證圖像質(zhì)量，是CT掃描技術的發(fā)展方向。目前，自動管電流調(diào)節(jié)技術已成為調(diào)節(jié)放射劑量的常用方法，該技術能夠根據(jù)在定位像上測定的患者不同部位CT值來自動調(diào)節(jié)掃描時的管電流，采用這種技術進行掃描時，管電壓是固定的[10]。此外，自動管電壓選擇技術也在逐漸進入臨床，其能夠根據(jù)定位像的CT值以及事先設定的圖像質(zhì)量參數(shù)來自動選擇最佳的管電壓和管電流，從而達到適當降低放射劑量并保證圖像質(zhì)量的目的[11- 13]。本研究以自動管電流調(diào)節(jié)技術為對照，評估了自動管電壓選擇技術在第3代雙源CT大螺距心電門控主動脈CTA掃描中的應用價值。

對象和方法

對象及分組2016年1月至2016年5月在北京協(xié)和醫(yī)院就診、臨床懷疑或診斷主動脈疾病或主動脈疾病術后復查、建議行主動脈CTA檢查的患者59例，其中，男41例，女18例，平均年齡(52.2±19.6)歲(18～85歲)；懷疑主動脈疾病22例，主動脈瘤術后18例，主動脈夾層術后8例，大動脈炎隨診11例。排除標準：(1)年齡<18歲；(2)腎功能異常(血清肌酐≥120 μmol/L)；(3)含碘對比劑過敏病史；(4)活動性甲狀腺功能亢進；(5)血液動力學狀態(tài)不穩(wěn)定；(6)妊娠期婦女。采用簡單隨機分組法將患者隨機分為2組：(1)組1(n=31)：采用自動管電壓選擇技術進行掃描；(2)組2(n=28)：采用自動管電流調(diào)節(jié)技術進行掃描。

圖像采集兩組患者均在第3代雙源CT(SOMATOM Definition Force，Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)上采用大螺距心電門控掃描方式進行掃描，掃描參數(shù)如下：(1)探測器準直：2×192×0.6 mm；(2)旋轉(zhuǎn)時間：0.25 s；(3)螺距：3.0。組1采用自動管電壓選擇技術進行掃描，參考管電壓為100 kV，參考管電流為288 mA。組2采用自動管電流調(diào)節(jié)技術進行掃描，管電壓固定100 kV，參考管電流為288 mA。掃描范圍自胸廓入口處至股骨頭上方。

對比劑注射兩組患者均靜脈團注370 mgI/L對比劑，后續(xù)生理鹽水。組1對比劑和生理鹽水的劑量及注射速率根據(jù)實際管電壓值來設定：(1)100 kV：45 ml對比劑，注射速率4.5 ml/s，50 ml生理鹽水，注射速率5.0 ml/s；(2)90 kV：40 ml對比劑，注射速率4.0 ml/s，45 ml生理鹽水，注射速率4.5 ml/s；(3)80 kV：35 ml對比劑，注射速率3.5 ml/s，40 ml生理鹽水，注射速率4.0 ml/s；(4)70 kV：30 ml對比劑，注射速率3.0 ml/s，35 ml生理鹽水，注射速率3.5 ml/s。組2患者均注射對比劑45 ml，注射速度4.5 ml/s，后續(xù)50 ml生理鹽水，注射速度5.0 ml/s。兩組患者掃描均采用自動團注跟蹤觸發(fā)技術，選取主動脈起始部放置感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI 內(nèi)平均CT值達到100 HU時自動觸發(fā)掃描，延遲時間6 s。

圖像重建兩組患者均采用高級模擬迭代重建(advanced modeled iterative reconstruction,ADMIRE；Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany) 進行軸位圖像重建。兩組軸位重建圖像均為層厚1 mm，層間距0.7 mm，kernel值BV40。軸位圖像傳送至工作站(Syngo.Via CTA，Siemens Healthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)進行后處理，后處理方法包括多層面重建、最大密度投影、容積重現(xiàn)技術及曲面重建。

圖像質(zhì)量評價由1位在心血管影像診斷方面經(jīng)驗豐富的醫(yī)生獨立對圖像進行測量和評價。在軸位圖像上進行測量。分別在升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部、腹主動脈分叉部位施畫ROI，ROI為圓形，面積為100 mm2，如施畫ROI的部位血管截面面積小于100 mm2，則盡量使ROI包括整個強化的管腔，同時注意避開管壁或斑塊[11]。測量ROI內(nèi)的平均CT值和標準差。在腹主動脈臨近腰大肌組織中施畫ROI，測量其平均CT值，在空氣中施畫ROI，測量其噪音標準差，用于對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)的計算。分別計算不同部位主動脈管腔的信噪比(signal to noise ratio，SNR；SNR=平均強化值/噪聲值)和CNR(平均強化值-對比組織的強化值/背景噪聲值)。同時，對主動脈圖像質(zhì)量進行主觀評價。分別在升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部、腹主動脈分叉部位進行評價。評價采用3分值評分法：1分：圖像質(zhì)量好，無運動或階梯偽影；2分：圖像質(zhì)量尚可，稍有模糊但仍可評價；3分：圖像質(zhì)量差，圖像明顯模糊或解剖結(jié)構(gòu)邊緣出現(xiàn)重影，無法評價。

輻射劑量評價記錄主動脈CTA掃描的劑量長度乘積(dose-length product，DLP)，有效劑量(effective dose，ED)采用DLP乘以換算參數(shù)0.017 mSv/[mGy·cm]來計算[14]。

統(tǒng)計學處理采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件，計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間圖像的SNR、CNR和ED比較采用獨立樣本t檢驗，組間患者圖像質(zhì)量評分的比較采用兩獨立樣本秩和檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

人口學資料及掃描參數(shù)的比較兩組患者在年齡[(49.42±21.14)歲比(55.18±17.62)歲；t=-1.130，P=0.263]、體質(zhì)量[(68.34±11.11)kg比(66.71±11.94)kg；t=0.541，P=0.590]、身高[(1.69±0.08)m比(1.66±0.09)m；t=1.624，P=0.110]、BMI[(23.78±2.59)kg/m2比(24.27±3.23)kg/m2；t=-0.643，P=0.523]方面差異無統(tǒng)計學意義。組1實際管電流明顯高于組2[(428.16±57.48)mA比(314.54±62.33)mA；t=7.285，P=0.000](表1)。

圖像質(zhì)量的比較兩組患者在主動脈各部位(升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部及腹主動脈分叉部位)的強化值、噪聲、SNR和CNR差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)(表2)。兩組圖像主觀質(zhì)量評價差異無統(tǒng)計學意義[(1.41±0.50)分比(1.39±0.50)分；W=828.5，P=0.837)](圖1)。

輻射劑量的比較組1平均DLP為(146.20±47.31)mGy·cm，明顯低于組2的(185.56±50.36)mGy·cm(t=-3.095，P= 0.000)；組1掃描ED為(2.48±0.80)mSv，較組2的(3.15±0.86)mSv降低21.3%(t=-3.099，P=0.000)。

表1 兩組人口學資料和掃描參數(shù)的比較Table 1 Comparison of demographic data and examination parameters between two groups

BMI：體質(zhì)量指數(shù)；ADMIRE：高級模擬迭代重建

BMI：body mass index；ADMIRE：advanced modeled iteractive reconstruction

表2 兩組主動脈各部位強化值、噪聲、SNR和CNR的比較Table 2 Comparison of attenuation，image noise，SNR，and CNR between two groups(x-±s)

SNR：信噪比；CNR：對比噪聲比

SNR：signal to noise ratio；CNR：contrast to noise ratio

VRT：容積重現(xiàn)技術；MIP：最大密度投影

VRT：volume rendering technique；MIP：maximal intensity projection

A.采用自動管電壓選擇技術獲得的VRT圖像；B.采用自動管電壓選擇技術獲得的MIP圖像，示右側(cè)腎動脈支架術后；C.采用固定管電壓自動管電流調(diào)節(jié)技術獲得的VRT圖像；D. 采用固定管電壓自動管電流調(diào)節(jié)技術獲得的MIP圖像，示右側(cè)腎動脈支架術后

A. VRT image generated using automated tube potential selection technique；B.MIP image generated using automated tube potential selection technique，showing right renal artery after stent implantation；C. VRT image generated using fixed tube potential with automated tube current modulation technique；D. MIP image generated using automated tube potential selection technique，showing right renal artery after stent implantation

圖1 采用自動管電壓選擇技術和固定管電壓自動管電流調(diào)節(jié)技術獲得的主動脈重建圖像

Fig 1 Reconstructions with images generated using automated tube potential selection technique and fixed tube potential with automated tube current modulation technique

討 論

Beeres等[15]研究發(fā)現(xiàn)，采用自動管電壓選擇技術用于大螺距雙源CT主動脈CTA掃描，與固定管電壓100 kV相比，放射劑量增加。但在其研究中，自動管電壓選擇技術組的實際管電壓為100 kV和120 kV。本研究管電壓的選擇范圍是100、90、80、70 kV，自動管電壓選擇組的31例患者中，只有1例實際管電壓達到100 kV，其余30例患者實際管電壓均低于100 kV，其中還有2例患者實際管電壓僅為70 kV，結(jié)果顯示，自動管電壓選擇技術組的掃描ED較固定管電壓100 kV的自動管電流調(diào)節(jié)技術組明顯降低，而圖像質(zhì)量與自動管電流調(diào)節(jié)技術組沒有顯著差異。

已知第3代雙源CT管電流峰值可達1300 mA，明顯高于第2代雙源CT的管電流峰值500 mA。因此，在低管電壓的情況下，采用第3代雙源CT進行掃描，可能通過提高管電流的方式獲得較好的圖像質(zhì)量。Hell等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在第3代雙源CT上采用70 kV的管電壓進行大螺距冠狀動脈掃描，可獲得較好的圖像質(zhì)量，同時明顯降低放射劑量。在本研究中，自動管電壓選擇組的實際管電流明顯高于自動管電流調(diào)節(jié)技術組，也從另一個角度印證了這一點。

本研究中，自動管電壓選擇組主動脈各部位(升主動脈、主動脈弓、腹主動脈起始部及腹主動脈分叉部位)平均強化值均低于自動管電流調(diào)節(jié)技術組，但差異無統(tǒng)計學意義。自動管電壓選擇組患者除1例實際管電壓為100 kV以外，其余30例患者實際管電壓均低于自動管電流調(diào)節(jié)技術組。對于同一組織，管電壓降低的情況下，CT值會升高。而本研究中實際管電壓較低的自動管電壓選擇組強化值卻低于自動管電流調(diào)節(jié)技術組，推測其原因可能與注射對比劑的方案、自動觸發(fā)掃描的CT值及延遲時間設定等因素有關。下一步研究可以針對不同的管電壓進一步探索適合的對比劑注射方案及自動觸發(fā)掃描的CT值及延遲時間。

隨著雙源CT大螺距掃描技術的應用，已有多項研究顯示，與傳統(tǒng)的單源成像相比，采用雙源CT大螺距掃描可以明顯降低放射劑量[1- 6]。低管電壓和迭代重建技術的應用，則進一步降低了放射劑量。然而，低管電壓技術可增加噪音，降低圖像質(zhì)量[7- 9]。對于體質(zhì)量較大的患者，難以適用。本研究結(jié)果則顯示，采用第3代雙源CT自動管電壓選擇技術，在適當降低放射劑量的同時，保證了圖像質(zhì)量，同時并未對患者BMI做出限定。

綜上，本研究結(jié)果顯示，第3代雙源CT自動管電壓選擇技術應用于大螺距主動脈CTA掃描，與采用固定管電壓自動管電流調(diào)節(jié)技術相比，可有效降低放射劑量，同時保證了圖像質(zhì)量，而且未對患者BMI做出限定。自動管電壓選擇技術應用于大螺距主動脈CTA掃描，可能是主動脈CTA掃描的發(fā)展方向，今后仍需更多病例實踐進一步完善。

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Initial Experience of the Application of Automated Tube Potential Selection Technique in High-pitch Dual-source CT Angiography of Whole Aorta Using Third-generation Dual-source CT Scanner

KONG Lingyan，LIANG Jixiang，XUE Huadan,WANG Yining,WANG Yun，JIN Zhengyu,ZHANG Daming,CHEN Jin

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

JIN Zhengyu Tel：010- 69155441，E-mail：jin_zhengyu@163.com

Objective To evaluate the application of automated tube potential selection technique in high-pitch dual-source CT aortic angiography on a third-generation dual-source CT scanner. Methods Whole aorta angiography were indiated in 59 patients,who were divided into 2 groups using a simple random method：in group 1 there were 31 patients who underwent the examination with automated tube potential selection using a vascular setting with a preferred image quality of 288 mA/100 kV；in group 2 there were 28 patients who underwent the examination with a tube voltage of 100 kV and automated tube current modulation using a reference tube current of 288 mA. Both groups were scanned on a third generation dual-source CT device operated in dual-source high-pitch ECG-gating mode with a pitch of 3.0，collimation of 2×192×0.6 mm，and a rotation time of 0.25 s. Iterative reconstruction algorithm was used. For group 1，the volume and flow of contrast medium and chasing saline were adapted to the tube voltage. For group 2，a contrast material bolus of 45 ml with a flow of 4.5 ml/s followed by a 50 ml saline chaser at 5 ml/s was used. CTA scan was automatically started using a bolus tracking technique at the level of the original part of aorta after a trigger threshold of 100 HU was reached. The start delay was set to 6 s in both groups. Effective dose (ED)，signal to noise ratio (SNR)，contrast to noise ratio (CNR)，and subjective diagnostic quality of both groups were evaluated. Results The mean ED were 21.3% lower (t=-3.099，P=0.000) in group 1 [(2.48±0.80) mSv] than in group 2 [(3.15±0.86) mSv]. Two groups showed no significant difference in attenuation，SD，SNR，or CNR at all evaluational parts of aorta (ascending aorta，aortic arch，diaphragmatic aorta，or iliac bifurcation)(allP>0.05). There was no significant difference in subjective diagnostic quality values of two groups [(1.41±0.50) scoresvs. (1.39±0.50) scores；W=828.5，P=0.837]. Conclusion Compared with automated tube current modulation，the automated tube potential selection technique in aorta CT angiography on a third-generation dual-source CT can dramatically reduce radiation dose without affecting image quality.

aorta；CT angiography；high-pitch；radiation dose；image quality

國家臨床重點?？平ㄔO項目(2014)和衛(wèi)生公益性行業(yè)科研專項項目(201402001、201402019)Supported by the National Key Clinical Specialist Construction Programs of China(2014)and the Health Industry Special Scientific Research Project (201402001，201402019)

金征宇 電話：010- 69155441，電子郵件：jin_zhengyu@163.com

R814.4

A

1000- 503X(2017)01- 0062- 06

10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.01.011

2016- 08- 26)