CT扫描中管电压对辐射剂量和CT值及灌注结果的影响

摘要

一、低剂量CT扫描中管电压和管电流对辐射剂量及CT值的影响
　　 目的:通过对不同浓度的含碘溶液样本的CT扫描,探讨管电流和管电压对CT值的影响,及降低管电压和管电流对降低辐射剂量和图像质量的影响程度。
　　 材料和方法:在1000ml生理盐水中逐次注入对比剂(优维显,Ultravist,370mgI/ml,拜耳先灵药业公司),每次4ml,每次注入后搅拌均匀,用5ml注射器抽取样本。每25个存有不同浓度对比剂的注射器为一组,将其固定于CT校准专用水模上(直径20cm),进行CT扫描。每组样本扫描模式均为轴扫,机架转速为1s/rot。根据管电压(120kV、100kV和80kV)及管电流(250mA、200mA、150mA、100mA和50mA)不同,共分为15种不同扫描条件。扫描过程中不采用任何其他X线辐射剂量调节技术。将样本的CT图像传至GEAW4.4工作站,进行图像分析和数据测量。在样本轴位图像上,勾画面积为10mm2的圆形感兴趣区(regionofinterest,ROI),测量每种不同浓度对比剂的样本在不同扫描条件下的CT值。首先测量120kV、250mA的标准条件组图像,选取CT值变化从OHU到450HU,差值不超过5HU的样本,剔除CT值不符合要求的样本,共获得符合要求的样本113个。分别测量和记录15种扫描条件下113个样本的CT值及标准差。将所有数据按管电压不同分为三组:120kV组、100kV组和80kV组,分析管电压固定时,改变管电流对CT值测量的影响；然后再按管电流不同分为五组:250mA组、200mA组、150mh组、100mA组和50mA组,分析管电流固定时,改变管电压对CT值测量的影响。并计算对应关系。每次扫描时由CT机自动生成CT容积剂量指数(CTdoseindex,CTDIvol,单位:mGy),以CTDI×L(length,扫描长度,本研究统一采用4cm)得出剂量长度乘积(dose length prodtjct,DLP,单位:mGy·cm),记录并计算15种扫描条件下的辐射剂量。
　　 结果：管电压固定的情况下,不同管电流间的样本CT值比较:120kV下,5种管电流样本CT值比较结果F=0.001,p=1.000；100kV下,5种管电流样本CT值比较结果F=0.008,p=1.000；80kV下,5种管电流样本CT值比较结果F=0.075,p=0.990；测量的差别均不具有统计学意义。管电流固定的条件下,不同管电压间的CT值比较:250mA下,3种管电压样本CT值比较结果H=17.906,p=0.000；200mA下,3种管电压样本CT值比较结果H=17.688,p=0.000；150mA下,3种管电压样本CT值比较结果H=13.527,p=0.000；100mA下,3种管电压样本CT值比较结果H=20.124,p=0.000；50mA下,3种管电压样本CT值比较结果H=23.563,p=0.000；差别均具有显著的统计学意义。计算不同管电压下同一样本CT值的对应关系为公式1和和公式2。利用样本扫描数据分析不同管电压下辐射剂量对图像噪声的影响程度,并确立相关方程。计算出关键点,证明在一般情况下,应用低管电压,高管电流可以降低辐射剂量。
　　 结论：管电流对CT值测量没有影响,管电压对CT值测量有直接影响；应用低管电压,高管电流可以在保证图像质量的情况下降低辐射剂量。
　　 二、低管电压扫描在CT灌注中的可行性研究
　　 目的:通过临床病例验证第一部分得出的含有不同碘浓度的物质在管电压改变时其CT值变化规律及对应关系,探讨低管电压CT灌注扫描的可行性。
　　 材料和方法:34例行灌注检查患者,排除体重大于75kg的患者12例,符合标准纳入本研究的患者共22例,男性15例,女性7例,年龄32～86岁,身高150～183cm,平均(168±7)cm,体重43～75kg,平均(63±11)kg。随机分成两组:低管电压组(80kV)和标准管电压组(120kV),每组11例。灌注CT检查采用GELightspeedVCtXT64层螺旋CT机。扫描方式为轴扫描,摇篮式进床。低管电压组采用80kV,500～650mA,标准管电压组采用120kv,200～280mA。其他扫描参数相同:转速为0.4s/rot,层厚5.0mm,矩阵512×512,FOV30cm～35cm。扫描次数17次,每次16层图像,每次扫描时间间隔为2.8s,总扫描时间50s。采用高压注射器经前臂静脉以4ml/s流率注射优维显(UItravist370)50ml,于开始注入对比剂后10～12s启动扫描。为确保扫描过程中腹部处于制动状态,除屏住呼吸外,并行腹部肝区绑带加压。将图像传至GEAW4.4工作站,运用CT灌注软件(perfusion4)进行图像后处理,勾画面积为10mm2的圆形ROI,兴趣区包括腹主动脉、门静脉及正常肝组织,得出两组的CT值,每组正常肝组织各选择33个ROI,再利用公式2,依据低管电压组各兴趣区CT值计算出一组数据为校准后低管电压组。将三组CT值传至个人电脑,输入GE公司提供的专业灌注软件,计算灌注参数血流量(bloodflow,BF)、血容量(blood volume,BV)、毛细血管
　　表面通透性(capillary permeability surface area product,PS)及肝动脉灌注量(hepatic arterial perfusion,HAP),进行比较。扫描完成机器自动生成辐射剂量DLP(mGy·cm),再计算患者吸收剂量即有效剂量,进行比较。
　　 结果：校准前的低管电压组各参数与标准管电压组相比,BV(t=-2.295,P=0.028),BF(t=-2.784,P=0.009),PS(t=-3.439,P=0.002),HAF(t=-2.115,P=0.048),均具有统计学差异。校准后低管电压组各参数与标准管电压组相比,BV(t=-2.015,P=0.068),BF(t=.1.996,P=0.055),PS(t=.3.039,P=0.132),HAF(t=-1.139,P=0.052),均没有统计学差异。两组患者有效剂量有显著差异,t=-4.21,p=0.001；低管电压组有效剂量降低33％。
　　 结论：不同管电压下灌注参数结果存在差异,应用公式2对低管电压下扫描所得数据校正后,所得灌注值与标准管电压结果相一致,且辐射剂量大幅降低。