应用低管电压技术降低下肢多层螺旋CT静脉成像辐射剂量的研究

近年来随着多层螺旋CT(multi-slice spiral computed tomography，MSCT)技术的进步和临床普及以及三维图像后处理软件的成熟，CT静脉成像因其方便、无创、诊断可靠已经成为检测和评估下肢及盆腔静脉血管疾病的重要方法[1-3] 。因下肢深静脉血栓等血管疾病患者需要进行术前诊断、术后评估和多次随访，故下肢CT静脉成像扫描范围长及多次检查会造成很高的辐射剂量及对比剂剂量，累积的辐射剂量会增加患者发生癌症风险，累积的对比剂剂量会增加患者发生对比剂肾病的概率。近年来，低千伏CT扫描技术在肺动脉CT血管成像(CT angiography，CTA) 、冠状动脉CTA及下肢动脉CTA等血管造影[4-5]领域广泛应用并取得良好效果。本研究旨在探讨应用低管电压扫描技术降低下肢MSCT静脉成像辐射剂量和对比剂剂量的可行性以及其对CT图像质量的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料选择2017年 9月—2018年9月河北医科大学第一医院血管外科就诊临床疑似下肢静脉疾病患者60例，病史1周～5年。排除标准：甲状腺功能亢进或碘过敏患者，严重心、肾疾病患者，24 h内口服二甲双胍的糖尿病患者。采用随机数字表法分为低管电压组和常规剂量组(对照组)各30例。低管电压组男性18例，女性12例，年龄29～79岁，平均(58.74±12.10)岁，体重指数 24.92±2.19；对照组男性19例，女性11例，年龄30～82岁，平均(55.90±14.49)岁，体重指数24.72±3.57。2组患者性别、年龄、体重指数差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

本研究经医院伦理委员会审查批准；患者均知情同意并签署知情同意书。

1.2 检查设备和参数应用美国GE公司生产 Lightspeed 64层螺旋CT扫描仪进行直接法双下肢CT静脉成像检查，患者取仰卧位，双手上举过头，以尾头方向进行CT扫描，双踝下方垫以软垫使双下肢与躯干位于同一水平面，保持双足尖并拢，双下肢对称性位于扫描中线两侧，扫描范围为足跟至膈肌顶部。低管电压组CT扫描参数为80 kV、350 mAs；对照组CT扫描参数为120 kV、190 mAs。层厚5 mm，探测器准直64 mm×0.625 mm，螺距0.984∶1，球管旋转时间500 ms。采用双管双流法，双筒高压注射器经双侧足背静脉注入对比剂，将对比剂碘海醇(350 mgI/mL)进行1∶6稀释，稀释后的对比剂浓度为50 mgI/mL，注射速率在低管电压组为1.2 mL/s，对照组为2.5 mL/s，注射对比剂总量=注射速率×(延迟时间+扫描时间)。用绑带扎紧双侧踝部以阻断浅静脉直接汇流(以摸不到足背动脉搏动为标准)，延时20 s进行扫描，扫描与对比剂的注射同时结束。

1.3 图像后处理及质量评价扫描完成后将薄层图像原始数据传送至GE Advantage Window 4.4 工作站，采用容积重建(volume reformation，VR)、最大密度投影(maximum intensity projection， MIP)、曲面重建(curved planar reformation，CPR)等后处理方法重组图像并诊断。图像质量评价采用主观评价与客观评价相结合。由2名从事CT静脉成像诊断1年以上经验的影像诊断医师以双盲法对右下肢5 mm横断面CT图像、CPR、MIP及VR图像进行主观评估，以l～5分进行图像质量评价[6]。5分: 图像质量好，影像层次清晰，血管结构显示好，能够明确诊断有无静脉血栓，质量优于4分；4分：图像质量较好，影像层次较清晰，血管结构显示较清楚，达到诊断要求；3分：图像质量模棱两可，影像层次一般，但尚能显示血管结构，静脉增强图像尚能够满足诊断；2分：图像质量差，影像层次不清，血管结构显示较模糊，不能够诊断有无静脉血栓；1分：图像质量不可接受，影像层次非常不清，血管结构显示模糊，无法达到诊断要求。评价不一致时经协商后取得统一意见。

客观评价指标采用信号噪声比(single-to-noise ratio,SNR)和对比噪声比(contrast to noise ratio，CNR)。用下肢静脉的CT值表示信号强度，由1名影像诊断医师在轴位图像上分别测量右侧股骨头水平股静脉CT值(SI0)、下腔静脉CT值(SI1)及右侧腘窝水平腘静脉CT值(SI2),然后计算出下肢静脉的平均CT值(SI3)，选取右侧大腿中部平面测量股直肌及皮下脂肪的CT值(SI4,SI5)，ROI为(100±10) mm2，计算SNR及CNR,CNR=(ROIVEIN-ROIMUSLE)/SDFAT,ROIVEIN=SI3,SI3=( SI0+SI1+SI2)/3,SNR= ROIVEIN/SDVEIN，SDFAT为脂肪兴趣区的标准差，SDWEIN静脉兴趣区的标准差。每个ROI测量3次，取其平均值作为ROI数值。

1.4 辐射剂量评价记录所有患者CT检查时由设备自动生成的容积CT剂量指数(CT dose index volume，CTDIvol)及剂量长度乘积(dose length product，DLP)，计算有效剂量。有效剂量=DLP×k，k为转换系数， k系数采用腹部转换系数：0.015 mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 统计学方法应用 SPSS 19.0统计软件分析数据。正态分布的计量数据比较采用两独立样本的t检验；非正态分布的计量资料比较采用Mann-Whitney U秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组辐射剂量比较低管电压组DLP及有效剂量明显低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 2组辐射剂量指标比较
Table 1 Comparison of radiation dose indexes between two groups

2.2 2组图像质量比较 2组图像CNR、SNR及主观评分差异无统计学意义(P>0.05)，见表2，图1，2。

2.3 2组碘对比剂剂量比较低管电压组对比剂碘海醇剂量为(23.503±3.103) mL，明显低于对照组的(53.502±4.124) mL，差异有统计学意义(t=31.837，P=0.000)。

3 讨论

下肢静脉系统的结构复杂、解剖变异多样、侧支循环丰富，故需要更全面和更完善的血管成像技术评估静脉血管病变。随着MSCT技术的发展，MSCT静脉成像能够提供全面、精确和三维立体的下肢静脉图像，已经成为诊断下肢静脉疾病的主要方法之一。与超声比较，CT静脉成像诊断下肢深静脉血栓性疾病的敏感度为71%～100%，特异度为93%～100%，在诊断下肢深静脉血栓疾病方面明显优于超声检查[7]。下肢CTV检查能够对下肢静脉曲张患者的深静脉及交通静脉进行精确显影，在静脉瓣显影方面亦具有独特优势[8]。CT静脉成像在发现髂静脉周围结构(如下腰椎退行性变、椎间盘向前膨出和腰椎向前滑脱等异常，在判断髂静脉受压原因)方面也具有优势[9]。但常规下肢CT静脉成像检查的主要缺点是辐射剂量较大，故用较低的辐射剂量获得满足临床诊断要求的CT图像已经成为很多学者研究的课题[10-11]。

人体从下腹部到足跟部整体形状呈上粗下细的锥形，由于下腹部及盆腔部位对X线衰减较大，因而常规剂量下肢CT静脉成像检查应用120 kVp和190 mAs的扫描参数保证下腹部及盆腔图像的质量。然而，运用此扫描参数扫描X线衰减逐渐变小的股骨-足根部并不能改善图像质量，却增加了患者的辐射剂量。研究显示，辐射剂量与管电压的平方成正比关系，故降低管电压能够大幅度降低辐射剂量[12]。Song等[10]报道，采用经上肢外周静脉团注碘对比剂后，行间接法下肢CT静脉成像检查时联合SAIR重建技术，CT扫描管电压由120 kV降至80 kV时，辐射剂量降低了70%，而图像质量并没有明显降低。本研究采用直接法双下肢CT静脉成像检查，低管电压组的有效剂量明显低于对照组，与国内夏巍等[13]研究结果相同。但是，本研究使用双管双流法下肢CT静脉成像,一次CT扫描同时清晰地显示双侧下肢静脉、髂静脉及下腔静脉，避免了双下肢静脉疾病的第2次CT扫描，而后者是一次CT扫描仅显示单侧下肢静脉，对下腔静脉显示不满意。下肢CT静脉成像主要观察双下肢深静脉及其分支有无血栓、血管狭窄及其程度。与120 kV比较，80 kV低管电压技术使强化后的静脉血管内CT值明显提高，下肢静脉与周围组织的对比度明显增加，更容易显示下肢静脉血栓。文献报道，降低管电压(kV)使X线光子能量降低，在120 kV时，平均X线光子能量是56.8 keV,而在80 kV时，平均X线光子能量是43.7 keV，后者更接近33.2 keV的碘“K-edge”值，此时光电效应增强，康普顿散射减

少，从而使静脉内碘的平均CT值增加[14]。

图像的噪声与kV成反比[10]。因此，低kV技术使图像的噪声增加，降低图像的质量，尤其是在髂静脉及下腔静脉所在的盆腔部位较为明显。但是，由于80 kV扫描技术明显提高了增强静脉血管的CT值，在一定程度上补偿了图像的噪声增加；同时，由于80 kV扫描技术中应用较高的管电流技术也降低了图像的噪声。本研究低管电压组及对照组图像的主观评分、CNR及SNR差异均无统计学意义。

碘对比剂可能导致对比剂肾病的危险。由于对比剂肾病具有剂量依赖性，故在不影响图像质量的前提下，减少碘对比剂的剂量，对于降低对比剂肾病的发生风险具有重要意义。间接法下肢CT静脉成像常规使用350 mgI/mL的碘对比剂1.5 mL/kg[15]，国内120 kV直接法下肢CT静脉成像[9,16]应用350 mgI/mL的碘对比剂40～80 mL。本研究应用80 kV的低管电压技术的直接法下肢CT静脉成像，使用浓度为350 mgI/mL 的碘对比剂仅为23.5 mL，与前者比较对比剂的剂量明显降低，而图像质量并没有明显降低。笔者认为低管电压下肢CT静脉成像扫描技术尤其适合育龄期妇女、肾功能不全及需要反复进行下肢CT静脉成像检查的患者。

综上所述，应用80 kV的低管电压下肢CT静脉成像扫描技术较常规120 kV扫描辐射剂量和对比剂的剂量明显降低，图像质量均能达到质量要求，值得推广。(本文图见封三)

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应用低管电压技术降低下肢多层螺旋CT静脉成像辐射剂量的研究

1 资料与方法

2 结 果

3 讨 论

Radiation dose reduction at multi-slice spiral CT venography of lower limb with a low-tube voltage technique

2 结果

3 讨论