劉彬，鄭加賀

中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院 放射科，遼寧 沈陽 110004

引言

下肢動(dòng)脈硬化性閉塞癥是動(dòng)脈粥樣硬化累及下肢動(dòng)脈，導(dǎo)致動(dòng)脈狹窄或閉塞而引起肢體缺血癥狀的慢性疾病。DSA檢查是下肢動(dòng)脈硬化性閉塞癥診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但因其有創(chuàng)性一般不作為首選檢查[1]。下肢動(dòng)脈CT血管成像（CT Angiography，CTA）檢查在評估下肢動(dòng)脈病變方面有較高的準(zhǔn)確性，在一定程度上代替DSA檢查[2]。當(dāng)然，下肢CTA檢查也存在一定的弊端，其掃描范圍從腹主動(dòng)脈下端至足底，輻射劑量大，存在電離損傷的危害，尤其是對外陰生殖器，使患者罹患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)增高[3]。另外，常規(guī)掃描方法所用對比劑用量大，有對比劑不良反應(yīng)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，特別是下肢動(dòng)脈硬化閉塞的患者，常伴有腎功能受損，對比劑腎病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)更高[3]。為了更加合理的減少輻射劑量及對比劑用量，多種技術(shù)隨之應(yīng)生，本文就近年來低輻射劑量CTA技術(shù)診斷下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 降低輻射劑量的方法

輻射劑量與多種因素有關(guān)，包括管電壓、管電流、螺距、掃描長度等。輻射劑量與管電壓的平方成正比，與管電流成正線性相關(guān)，所以降低管電壓或管電流是臨床工作中常用的方法。降低輻射劑量必然影響原始圖像的質(zhì)量，這也推動(dòng)了各種重建技術(shù)及后處理技術(shù)的發(fā)展。在圖像重建環(huán)節(jié)使用CT低劑量技術(shù)，是在不影響診斷準(zhǔn)確性的前提下，提高對高噪聲圖像的容忍度，從而可以在掃描環(huán)節(jié)進(jìn)一步的降低輻射劑量。

1.1 降低管電壓

管電壓影響X射線的穿透力，降低管電壓能使X線束中每個(gè)光電子所獲能量減少，產(chǎn)生的高能X射線成分減少，所以降低管電壓能有效的降低輻射劑量。在國外學(xué)者Oca等[4]的研究中，將懷疑下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥的患者分為80 kVp及100 kVp組，使用64排螺旋CT掃描，其余掃描參數(shù)相同，最終80 kVp管電壓組有效輻射劑量（Effective Radiation Dose，ERD）由9.6 mSv降低到4.7 mSv，圖像質(zhì)量并未受到影響。Iezzi等[5]將管電壓由120 kVp降低到80 kVp時(shí)，容積CT劑量指數(shù)（volume CT Dose Index，CTDIvol）減少了61% (5.89 mGy vs. 12.96 mGy)。在葛涌錢等[6]的研究中，100 kVp管電壓與120 kVp管電壓相比，劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP）及ED分別降低38.66% 和38.65%，這與李愛靜等[7]將輻射劑量降低約35%相似。另外，周淑琴等[8]將管電壓降低到100 kVp，所得圖像與120 kVp管電壓相比，輻射劑量降低了約34.6%，且獲得了較高的圖像質(zhì)量。趙小英等[9]在下肢動(dòng)脈掃描中使用的80 kVp管電壓時(shí)ERD較120 kVp管電壓減少了約64.4%，圖像質(zhì)量無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

第二代雙源CT的使用，可以進(jìn)一步的降低檢查管電壓，例如在Qi等[10]在下肢CTA檢查時(shí)，用70 kVp管電壓與第一代雙源CT 120 kVp管電壓掃描對比， CTDIvol由3.8 mGy降至2.4 mGy，低劑量組信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）和對比噪聲比（Contrast to Noise Ratio，CNR）也得到提高，且獲得了較高的圖像質(zhì)量。Duan等[3]對下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥的患者進(jìn)行CTA檢查時(shí)，使用70 kVp管電壓掃描（有效管電流312 mAs，螺距0.8）的方式去降低輻射劑量，并評價(jià)其診斷效能，結(jié)果與DSA比較，檢查靈敏度、特異度、陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值及診斷率分別為100%、93.5%、90.86%、100%和96.05%，證明下肢動(dòng)脈低劑量CTA檢查有較高的靈敏度和特異度，能夠提供可靠的診斷信息。然而，增加圖像噪聲是低管電壓帶來的最主要影響，尤其對于肥胖病人[1]。雙源CT的智能最佳kV掃描技術(shù)（CARE kV）能夠根據(jù)CT檢查目的和受檢者的體型自動(dòng)確定最優(yōu)化的管電壓和管電流[11]，Beeres等[12]用CARE kV組與非CARE kV組對比，發(fā)現(xiàn)CARE kV組輻射劑量較非CARE kV組減少了40.6%，且獲得了更高的圖像質(zhì)量，CARE kV組平均CT值為439 HU，明顯高于非CARE kV組的290 HU，這與碘原子K層電子的結(jié)合能有關(guān)，該文建議在臨床實(shí)際工作中下肢動(dòng)脈CTA檢查中使用100 kVp甚至80 kVp管電壓，因?yàn)樵贑ARE kV組中，最終自動(dòng)選擇低管電壓掃描的病例占97%。

另外，降低管電壓能可以減少對比劑的用量。這是由于低管電壓掃描所產(chǎn)生的X射線光子能量降低，但更接近碘原子K層電子結(jié)合能（33.2 keV），使光電效應(yīng)增加，血管腔內(nèi)強(qiáng)化更明顯。例如Oca等[4]的研究中，將管電壓由100 kVp降低到80 kVp時(shí)，血管腔強(qiáng)化程度提高了約100 HU；在Qi等[10]的研究中，70 kVp管電壓掃描較120 kVp管電壓掃描圖像CT值提高了近123%，低劑量組在雖然降低管電壓后圖像噪聲會略增加，但因CT值的明顯提高，圖像對比噪聲比和信噪比會提高，甚至可以通過適當(dāng)提高管電流來減低噪聲。大量研究表明，血管腔CT值在350～550 HU時(shí)為合適強(qiáng)化值[4]，過高的強(qiáng)化程度可能掩蓋血管壁的鈣化灶。故在保證強(qiáng)化充分的條件下，降低管電壓的同時(shí)可以適當(dāng)減少對比劑用量，使X線束的有效能量與K層電子結(jié)合能更加匹配。張大明等[13]使用第3代雙源CT70 kVp+50 mL普羅帕胺掃描方案運(yùn)用在腹主動(dòng)脈及下肢動(dòng)脈CTA檢查中，結(jié)果與第2代雙源CT70 kVp+90 mL普羅帕胺相比，前一種方案能在顯著降低輻射劑量（57%）和對比劑用量的同時(shí)保證圖像質(zhì)量，當(dāng)然這與第3代雙源CT的高級模擬迭代重建（Advanced Modeled Iterative Reconstruction，ADMIRE）技術(shù)有關(guān)。

1.2 降低管電流

管電流能影響X射線的光子數(shù)，從而影響X射線的強(qiáng)度。由于盆腹腔至下肢掃描部位粗細(xì)變化較大，X線的吸收不盡相同，若采用固定管電流技術(shù)，可能造成盆腹部曝光不足影響圖像質(zhì)量或遠(yuǎn)端肢體曝光過多使輻射劑量增高的情況。自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)[14-15]（Automatic Tube Current Modulation，ATCM）是一種個(gè)體化的輻射劑量控制技術(shù)，即在所設(shè)置的噪聲指數(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)不同部位X射線衰減系數(shù)的差異動(dòng)態(tài)調(diào)整管電流，使X射線在掃描過程中得到合理的分布，既可以提高射線的利用效率從而降低輻射劑量，又能保證圖像質(zhì)量，這種技術(shù)尤其適合形態(tài)變化較的下肢動(dòng)脈CTA檢查。毛光品等[16]在下肢CTA檢查中運(yùn)用ATCM技術(shù)，將噪聲指數(shù)設(shè)為10時(shí)，有效輻射劑量降低了46.65%，并且推測肥胖患者用該方法降低輻射劑量的效果有限，且圖像噪聲和有效吸收劑量可能會更大。自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)常與其他技術(shù)相組合應(yīng)用，例如在李佩玲等研究中，與80 kVp管電壓結(jié)合使用時(shí)輻射劑量減少了50%以上，且能獲得比較好的圖像質(zhì)量。在Schreiner等[17]的下肢動(dòng)脈低劑量CTA研究中，管電壓均設(shè)置為80 kVp，根據(jù)體重指數(shù)（Body Mass Index，BMI）的大小設(shè)置不同的管電流調(diào)節(jié)范圍，BMI＜25 kg/m的病例有效管電流120 mAs，25 kg/m2＜BIM＜30 kg/m2病例作為對照，有效管電流150 mAs，結(jié)果低管電流組輻射劑量降低顯著降低（CTDIvol由4.18 mGy減少至1.97 mGy）還能得到相似的圖像質(zhì)量，且與DSA比較，888個(gè)節(jié)段血管中有856個(gè)節(jié)段是可以診斷的，且靈敏度、特異度及診斷準(zhǔn)確率均為90%以上。

1.3 增大螺距

降低輻射劑量的方法還包括增加螺距。X線輻射劑量與螺距呈反比,合理增加螺距可減少掃描時(shí)間，降低輻射劑量，但不降低圖像質(zhì)量。增加螺距掃描同樣也能減少造影劑的用量，這是由于掃描時(shí)間變短，對血管強(qiáng)化峰值窗口期要求也變短，造影劑用量也減少[18-20]。目前，在下肢動(dòng)脈CTA 檢查中，螺距并不作為一種單獨(dú)降低輻射劑量的方法，更多是與其他方法結(jié)合使用。如Qi等[20]在下肢CTA檢查中用低劑量掃描方案（第2代雙源CT，管電壓70 kVp，螺距2.2，造影劑普羅帕胺80 mL）與常規(guī)劑量掃描方案（第1代雙源CT，管電壓120 kVp，螺距0.85，造影劑120 mL）比較，結(jié)果顯示低劑量組輻射劑量及造影劑用量分別減少了83%和33.3%，而兩組間圖像質(zhì)量卻無統(tǒng)計(jì)學(xué)差別，且低劑量組平均血管腔內(nèi)CT值超過500 HU，提示還有進(jìn)一步降低造影劑量的可能。

2 迭代重建技術(shù)的應(yīng)用

重建技術(shù)并不能直接減少檢查中的輻射劑量，但能在數(shù)據(jù)重建過程中盡可能的降低圖像噪聲和偽影，最大程度的還原真實(shí)信息的情況，以促進(jìn)低劑量的發(fā)展[4]。在傳統(tǒng)的重建方法中，圖像銳利度的增加必然以噪聲的增加為代價(jià)，反之亦然，圖像噪聲的降低會引起銳利度的降低。濾波反投影重建（Filtered Back Projection，F(xiàn)BP）是CT重建的標(biāo)準(zhǔn)算法[21]，適用于大部分情況，當(dāng)遇到輻射劑量低或病態(tài)肥胖患者時(shí)重建圖像會產(chǎn)生較嚴(yán)重的偽影和噪聲，這限制了低劑量CT技術(shù)的發(fā)展。近年來，各大CT生產(chǎn)商先后推出了各自的迭代重建平臺，迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）技術(shù)因其較高的降噪性能而被廣泛運(yùn)用于臨床，研究表明，原始數(shù)據(jù)迭代重建至少能降低50%的輻射劑量[19]。相比傳統(tǒng)的FBP技術(shù)，迭代重建技術(shù)優(yōu)勢在于可利用先驗(yàn)知識對CT 系統(tǒng)成像進(jìn)行適當(dāng)模擬，對數(shù)據(jù)要求低，能夠降低圖像噪聲和提高圖像質(zhì)量[22]。如GE公司的自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction，ASIR）及基于模型的迭代重建技術(shù)（Model-Based Iterative Reconstruction，MBIR）、西門子公司的影像空間迭代重建（Iterative Reconstruction in Image Space，IRIS）及正弦圖確定迭代重建（Sinogram-Affirmed Iterative Reconstruction，SAFIRE）、東芝的自適應(yīng)迭代劑量降低算法（Adaptive Iterative Reconstruction Dose Reduction，AIDR）、Philips 公司的iDose技術(shù)[23]及全模型迭代重建（Iterative Model Reconstruction，IMR）。近年，Philips公司推出新一代迭代技術(shù)IMR技術(shù)[19]，可以在低劑量的條件下更大程度的去除噪聲和提高對比度，以保持圖像質(zhì)量。IMR技術(shù)[24-25]在數(shù)據(jù)域與圖像域進(jìn)行不斷的重建，使統(tǒng)計(jì)學(xué)模型及系統(tǒng)模型進(jìn)行對比矯正，更精確的還原掃描信息而達(dá)到降噪的目的，其在低劑量冠脈CTA檢查中的研究較多，而在低劑量下肢CTA中的研究少有[26-27]。錢偉亮等[28]的在下肢動(dòng)脈CTA的研究中，80 kVp管電壓聯(lián)合自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)掃描得到的數(shù)據(jù)使用IMR重建時(shí)，圖像質(zhì)量較FBP及idose4重建明顯提高。

3 總結(jié)

在下肢動(dòng)脈硬化性閉塞性疾病的多種檢查方法中，下肢動(dòng)脈CTA檢查應(yīng)其無創(chuàng)性、易行性及準(zhǔn)確性被廣泛用于下術(shù)前評估和術(shù)后隨訪。臨床工作中，在獲得符合臨床診斷需要的圖像同時(shí)，應(yīng)該制定合理的掃描參數(shù)，盡量減少患者所受的輻射劑量。在CT檢查成為主要醫(yī)源性輻射的今天[29]，降低CT檢查的輻射劑量要求研究者不斷探索各種新技術(shù)外，更好地服務(wù)于廣大患者。當(dāng)然，合理的臨床決策也同樣重要，即臨床醫(yī)生在考慮到CT檢查帶來的信息價(jià)值時(shí)，也應(yīng)該考慮到其帶來的危害及費(fèi)用問題，使CT檢查用到其處，而不能濫用。