ATCM技术结合IR降低下肢动脉CTA辐射剂量的可行性研究

贺 军，王建秋，李 凯

ATCM技术结合IR降低下肢动脉CTA辐射剂量的可行性研究

贺 军，王建秋，李 凯

目的探讨自动管电流调制(ATCM)技术结合迭代重建算法(IR)降低下肢动脉血管成像(CTA)辐射剂量的可行性。方法选择在本院行下肢动脉CTA检查患者51例，随机分为观察组(32例)和对照组(19例)。对照组设置管电流时间为300 mAs，采用传统滤波反投影法重建算法(FBP)后处理；观察组设定噪声指数(NI)为固定值10，采用ATCM结合3级(约50%)权重IR后处理。分别测量选择层面血管CT值及各层面CT值标准差(SD)、图像信噪比(SNR)、对比信噪比(CNR)、CT剂量容积指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)、有效吸收剂量(ED)及扫描长度，并对图像质量进行主观评价。结果两组扫描长度比较无统计学差异(P＞0.05)；观察组CTDIvol、DLP、ED较对照组均明显降低(P＜0.05)；观察组股浅动脉、腘动脉和胫后动脉CT值、SD均高于对照组(P＜0.05)，SNR与CNR均低于对照组(P＜0.05)；观察组主观图像质量得分为(4.20±0.58)分，与对照组得分(4.08±0.57)分比较无统计学差异(P＞0.05)。结论ATCM结合IR扫描方案可在保证图像整体质量的前提下，有效降低辐射剂量，为患者提供无创、准确和有效的检查方法，可作为下肢动脉CTA低剂量扫描手段之一。

下肢；动脉血管成像；自动管电流调制技术；迭代重建算法；辐射剂量

近年来，随着多层螺旋CT技术的不断发展，下肢动脉CT血管成像(CTA)应用日渐广泛，但其扫描范围较广，且覆盖性腺、生殖器官等辐射敏感组织，因此，下肢CTA检查辐射剂量问题日益受到患者与医生的重视[1]。有研究表明[2]，自动管电流调制(ATCM)技术采用固定噪声指数(NI)，可根据人体不同部位对射线的吸收及扫描对象的体型计算出有效管电流量，并自动调节，从而降低辐射剂量而不影响图像质量。迭代重建算法(IR)是最新应用于临床的一种重建方式，与传统的滤波反投影法重建算法(FBP)相比，其利用矩阵代数，建立噪声性质和被照体模型，选择性识别与运用迭代算法以去除图像噪声，但全部依赖该算法重建所得图像会有较重的“模糊”效应，直接影响病变的诊断[3]。因此，本研究选取我院51例行下肢动脉CTA检查患者作为观察对象，探讨ATCM结合IR降低下肢动脉CTA辐射剂量的可行性。

1 资料与方法

1.1 病例资料 选择2013年8月～2015年8月在本院行下肢动脉CTA检查患者51例，采用不透明的密封信封编号，以抽签方式将患者简单随机分为观察组(32例)和对照组(19例)。对照组中，男13例，女6例；年龄51～78（61.4±8.29）岁；体质量指数(BMI)16.18～31.25（22.98±3.99）kg/m2。观察组中，男21例，女11例；年龄46～81（63.1±10.13）岁；BMI为17.15～34.05（23.19±4.21）kg/m2。研究经医院医学伦理委员会审批通过，并告知所有患者且签署知情同意书。两组性别、年龄、BMI等一般资料比较差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。

1.2 检查方法 采用西门子Definition As 64排128层螺旋CT机进行扫描。患者取仰卧位足先进，上肢上举，对比剂选用300 mgI/m l碘海醇100 ml，以4 ml/s速率静脉高压团注，扫描采用对比剂自动监测触发延时扫描，监测层面统一选择两侧肾动脉开口水平的腹主动脉，触发阈值150 Hu，延时5 s扫描，扫描范围自腹主动脉远端到足底水平，管电压120 kV，层厚3 mm，重建层厚0.75 mm，螺距0.86，矩阵512×512，平滑滤波函数。对照组设置管电流时间值300 mAs和FBP后处理；观察组设定NI为固定值10，采用ATCM结合3级(约50%)权重IR后处理。

1.3 图像处理 下肢CTA原始图像导入后台工作站，后处理重组包括最大密度投影(MIP)、曲面重建(CPR)、多平面重建(MPR)、容积再现(VR)等。本研究下肢动脉按Qi等[4]提出3部分25个节段分法，主要对腹主动脉远端、髂总动脉、股浅动脉、腘动脉和胫后动脉采用不同解剖方位多角度旋转观察。

1.4 图像质量评价 由两名具有10年以上阅片经验的放射医师采用双盲法对CTA图像进行主观评价，采用5分评分法：图像清晰无伪影，5分；图像清晰仅有少量伪影，4分；图像质量一般但不影响诊断，3分；图像有伪影而影响诊断，2分；图像大量伪影而无法诊断，1分。定量分析：分别测量腹主动脉、髂总动脉、股浅动脉、腘动脉及胫后动脉血管腔和相应邻近肌肉CT值 (CT血管、CT肌肉)，图像感兴趣区(ROI)应尽可能接近血管或肌肉最短径，并避开血管壁与钙化斑块。遇一侧下肢动脉完全闭塞，则取同层对侧同名血管两次CT值取平均值原则。以肌肉CT值标准差(SD)作为图像噪声，计算图像信噪比(SNR)和对比信噪比 (CNR)，计算公式：SNR=CT血管/SD，CNR=(CT血管-CT肌肉)/SD。

1.5 辐射剂量测算 CT机扫描后自动获取CT剂量参数，即CT剂量容积指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP)，并以有效吸收剂量(ED)表示患者受照辐射剂量，采用公式ED=DLP×k计算。k为组织转换系数，引用美国医学物理学家协会(AAPM)成人盆腹部k值0.015 mSv/(mGy·cm)[5]。

1.6 统计学方法 应用SPSS 20.0统计软件进行数据处理，扫描长度、辐射剂量、图像质量评分等计量资料以±s表示，组间比较采用成组t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组扫描长度及辐射剂量比较 两组扫描长度比较无统计学差异(P＞0.05)，但观察组CTDIvol、DLP、ED均明显低于对照组(P＜0.05)。见表1。

表1 两组扫描长度及辐射剂量比较（±s）

表1 两组扫描长度及辐射剂量比较（±s）

注:与对照组比较,①P＜0.05

组别 n 扫描长度(cm) CTDI(mGy)DLP(mGy·cm) ED(mSv)

2.2 两组各层面CT值、SD、SNR、CNR比较 两组间腹主动脉和髂总动脉CT值、SD、SNR及CNR比较无统计学差异(P＞0.05)；观察组股浅动脉、腘动脉和胫后动脉CT值均高于对照组 (P＜0.05)，股浅动脉、腘动脉和胫后动脉SD略高于对照组(P＜0.05)，股浅动脉、腘动脉和胫后动脉SNR和CNR均低于对照组(P＜0.05)。见表2。

表2 两组各层面CT值、SD、SNR、CNR比较(±s）

表2 两组各层面CT值、SD、SNR、CNR比较(±s）

注:与对照组比较,①P＜0.05

CT值 SD

2.3 两组图像质量主观评分比较 观察组图像质量主观评价得分为（4.20±0.58）分，与对照组得分(4.08±0.57)分比较无统计学差异(P＞0.05)。

3 讨论

根据国际放射防护委员会(ICRP)提出的合理使用剂量最优化(ALARA)原则，在保证图像质量满足诊断需求的前提下，合理降低CT辐射剂量已成为重要技术课题之一[6]。辐射剂量受管电流、管电压、螺距和扫描范围等多种参数的影响，ATCM根据人体在Z轴上的厚度以及不同组织的X射线衰减，管电流相应进行自动智能调节，提高射线利用率，使图像整体噪声保持在预设水平[7]。NI可以控制管电流输出的范围，NI越小，辐射剂量越大，较高的NI会使图像质量在一定程度上下降，但辐射剂量显著减少；而利用IR可抑制ATCM低管电流所致图像噪声，提高SNR和CNR值，从而获得稳定的图像质量，同时进一步降低辐射剂量[8]。本研究中，观察组CTDIvol、DLP、ED较对照组均明显降低，其有效辐射剂量降低约46.65%，而图像质量主观评价无统计学差异，表明ATCM结合IR扫描方案可在保证图像整体质量的前提下，有效降低辐射剂量。

本研究结果显示，观察组盆腹部图像质量评价与对照组相比无统计学差异，而大腿、膝部和小腿层面的图像噪声略高于对照组。推测由于盆腹部组织宽而厚，X射线衰竭明显，ATCM调节管电流值增高，与对照组管电流值相近，故两组间图像噪声变化不明显；而腿部组织窄而薄，X射线衰减值小，组织对比明显，调节管电流大幅下降，观察组低辐射剂量获得相对稳定图像噪声值与对照组高辐射剂量下低图像噪声值形成定量差别，但对诊断价值主观评价尚无明显区别。

固定大mAs使受检者接受过多的剂量，实际上并不一定能够获得额外的诊断信息，可以允许一定噪声水平的存在而不影响诊断[9]。两位医师一致认为两种方法均较好地显示下肢动脉血管及小分支，分节段总体显示能力和图像质量评价比较无明显差异，可见本试验方法不会降低图像整体质量。另外，腘动脉的两组CT值均高于同组内其他层面，且差异明显，认为由于下肢动脉血液循环时间个体差异较大，容易导致CT扫描速度与对比剂在相应层面血管内达峰时间不匹配[10]。本试验CT扫描至腘动脉层面时间正值腘动脉对比剂达峰值时间有关，对今后观察腘动脉血流情况有一定临床指导意义。

综上所述，ATCM结合IR扫描方案可在保证图像整体质量的前提下，有效降低辐射剂量，可作为日后下肢动脉CTA低剂量扫描手段之一。但由于样本量少，本研究结果还不足以明确适用于肥胖者。

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Feasibility of ATCM combined with IR in reduction of radiation dose of extremity arterial CTA

He Jun,Wang Jianqiu,Li Kai Department of Radiology,the First People's Hospital of Yibin,Yibin,Sichuan,644000,China

Objective To explore the feasibility of automatic tube current modulation(ATCM)combined with iterative reconstruction algorithm (IR)in the reduction of radiation dose of extremity arterial CTA.MethodsA total of 51 patients who received CTA examination of lower limb artery in our hospital were selected and randomly divided into the observation group(n=32)and the control group(n=19).The tube current time in the control group was set to be 300 mAs;the treatment was conducted after the FBP byconventional filtered back projection method.The noise index(NI)in the observation group was set to be the fixed value 10;the treatment was conducted when ATCM combined with GradeⅢ (about 50%)weight IR was applied.The vascular CT value at the selection level and CT SD,SNR,CNR,CTDIvol,DLP,ED and scan length were measured respectively,and the image quality was evaluated subjectively.ResultsThe scan length in the two groups showed no significant difference(P＞0.05);compared with the control group,the CTDIvol,DLP and ED in the observation group were significantly lower(P＜0.05);the CT and SD of superficial femoral artery,popliteal artery and the posterior tibial artery in the observation group were higher than those in the control group(P＜0.05),and the SNR and CNR were lower than those in the control group(P＜0.05);the subjective image quality scores in the observation group were(4.20±0.58)points,and those in the control group were(4.08±0.57)points,showing no statistical significance (P＞0.05).ConclusionATCM combined with IR can effectively reduce the radiation dose in the premise of ensuring the overall quality of the image.It can provide a noninvasive,accurate and effective method of examination,thus can be used as one of the low dose CTA scanning methods.

lower limb artery CTA;ATCM;IR;radiation dosage

R 81

A

1004-0188（2016）12-1462-04

10.3969/j.issn.1004-0188.2016.12.034

2016-05-04）

644000四川 宜宾，宜宾市第一人民医院放射科