动静脉内瘘术是一种血管吻合手术^[1-2], 彩色多普勒超声是评估血管通路的重要手段，但其对头臂静脉、上腔静脉及锁骨下静脉下段显示欠佳。随着多排螺旋CT技术的不断发展，上肢血管内瘘CT造影成像以其微创、快速和精确的特点成为影像科与肾内科医生广泛接受的检查方式，与此同时，由于上肢血管内瘘CT成像的扫描范围相当大，人们对其辐射剂量的关注也与日俱增。自从迭代重建(iterative reconstruction, IR)算法应用于CT血管造影成像(CTA)以来，相关研究显示在各种机型的CTA检查中应用不同类型的迭代重建算法可以在保证血管强化程度不变的同时，明显降低图像噪声，提高信噪比，使得降低CT辐射剂量成为可能^[3]。本研究为前瞻性研究，将设不同的剂量组，其参考管电流分别为常规剂量组(110 mAs)的70%、60%、50%和40%，结合正弦波图形法(sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE)迭代重建图像，与常规剂量滤波反投影(filtered back projection，FBP)组图像相比较，本着辐射的合理及最低化原则(as low as reasonably achievable, ALARA)，确定结合迭代重建算法时上肢内瘘CTA可以降低辐射剂量的最大程度。

1.临床资料与分组：招募2014年9月至12月浙江大学医学院附属邵逸夫医院150例前臂动静脉内瘘术后行上肢血管内瘘CTA的患者。排除标准：肌酐清除率≤120 μmol/L、怀孕、已知碘对比剂过敏等。其中男78例，女72例，年龄21~87岁，平均(63.47±10.78)岁，体重48~80 kg，平均(63.88±6.91) kg。受检者按照同期随机原则分为5组，每组30例。常规剂量组采用常规剂量FBP重建(120 kV，110 mAs)，77、66、55和44 mAs组为低剂量组，即采用管电压120 kV不变，设置参考管电流按常规剂量的70%、60%、50%和40%逐级降低管电流至77、66、55和44 mAs。5组患者体重比较，差异均无统计学意义(P＞0.05)；上肢血管内瘘CTA扫描长度54~69 cm，平均(60.68±3.51)cm，5组患者扫描长度比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。该试验经本院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

2.扫描方法：上肢内瘘CTA检查采用德国西门子公司第二代双源SOMATOM Definition flash CT机。患者术后一侧的上肢紧贴躯干，仰卧并且身体稍稍移向对侧使目标上肢靠近床的中心。扫描范围从肩关节上1 cm至腕关节的掌骨。采用团注触发(bolus trigger)对比剂跟踪触发技术，触发感兴趣区(ROI)设于腹主动脉食管裂孔下层面，触发阈值为100 Hu。到达阈值之后延迟10 s开始扫描。采用Stellant双筒高压CT注射器(美国MEDRAD公司)，18 G套管针置于对侧肘正中静脉，注射对比剂碘海醇(北京北陆药业股份有限公司)90 ml，规格为350 mg I/ml，流率3.0 ml/s，并以相同流率追加30 ml生理盐水。管电压120 kV，设置5组管参考电流分别为110、77、66、55和44 mAs。探测器宽度128~0.6 mm(双64排，每排探测器宽度0.6 mm)，1 mm重建层厚，螺距1.2，视野(FOV)为300 mm，打开CARE Dose 4D自动管电流调节技术，77、66、55和44 mAs组打开SAFIRE迭代重建技术选项，SAFIRE重建强度为3。

3.图像处理与分析：常规剂量组采用FBP重建，卷积核B30f，77、66、55和44 mAs组采用SAFIRE迭代重建，卷积核I31f，SAFIRE强度为3。

4.图像质量的主观评价：图像质量的主观评价采用4分法评定，由两位资深影像诊断医生在不知道扫描及重建条件的情况下，独立观察5组患者的断层以及最大密度投影(MIP)、三维容积重建(VR)图像，并分别对每组图像进行评分，评分标准：4分为成像血管边缘锐利、分支清晰，与周围组织对比良好，图像噪声小质量高；3分为成像血管边缘较清，图像少量噪声不影响管腔评价；2分为血管显示连续，成像血管边缘毛糙有伪影，管腔模糊、分支欠清，图像有噪声而较难进行诊断；1分为成像血管边缘模糊，分支不清，图像噪声大无法评价管腔。意见不一致时，两位医师共同阅片，达成一致。采用Kruskal-Wallis H非参数检验比较各组主观图像质量评分。

5.图像质量的客观评价：包括两个感兴趣区的信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)的测定与比较。SNR=CT_目标血管/图像噪声_目标血管，CNR=(CT_目标血管-CT_{背景软组织})/图像噪声_目标血管^[4]，背景软组织选取临近目标血管的肌肉组织。取两个ROI，先取锁骨下动脉近肩关节层面作为ROI1，再取桡动脉与头静脉吻合口上2 cm层面作为ROI2。考虑到这两个层面邻近上肢内瘘CT血管造影的起点与终点，因此这两个层面感兴趣区的测量数据能够代表该次扫描图像质量的高低，见图 1。

图 1 感兴趣区的设置  A.定位相; B.取锁骨下动脉近肩关节层面作为感兴趣区1；C.桡动脉与头静脉吻合口上2 cm层面作为感兴趣区2 Figure 1 The setting of regions of interest   A.Localizer; B.ROI1 was placed at the subclavian artery near shoulder joint; C.ROI2 was placed at the layer of 2 cm above the stoma of radial artery and cephalic vein

6.辐射剂量测量：统计各组检查的CT剂量指数(CTDI)，CT剂量长度乘积(DLP)以及有效剂量(E)。由于上肢内瘘CTA扫描范围自肩关节到腕关节，扫描时包括了胸部、上下腹及盆腔，采用E=DLP×k计算患者有效剂量。由于k(胸部)=0.014 mSv·mGy^-1·cm^-1，k(腹部)=0.015 mSv·mGy^-1·cm^-1[5]，根据胸腹部扫描长度范围估算k=0.014×0.5+0.015×0.5=0.0145 mSv·mGy^-1·cm^-1。

7.统计学处理：使用SPSS 19.0统计软件进行数据分析。计量资料中患者年龄、体重、扫描长度、感兴趣区的SNR与CNR值、CTDI、DLP和E值符合正态分布，采用x±s表示。各组图像质量的客观评价(包括SNR和CNR)采用方差分析；各组图像质量的主观评价(包括图像对比度、锐利度、主观噪声和图像总体评价)使用Kruskal-Wallis非参数检验。ROC曲线用于确定与常规剂量FBP重建图像质量相当的最适合的低剂量水平。P < 0.05为差异有统计学意义。

1.图像质量的客观评价，使用One-way ANOVA方差分析比较5组上肢血管内瘘CT造影图像在感兴趣区的SNR和CNR，结果见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 方差分析比较各组患者上肢血管内瘘CT造影图像不同感兴趣区信噪比和对比噪声比均数(x±s) Table 1 The comparison of SNR and CNR in two ROIs of five groups of CTA images by One-way ANOVA(x±s) 组别 例数 SNR CNR 感兴趣区1 感兴趣区2 感兴趣区1 感兴趣区2 常规剂量组 30 16.522±6.431 17.971±7.504 13.387±5.782 15.082±6.537 77 mAs组 30 25.307±8.184 23.337±7.245 20.094±6.778 19.423±6.173 66 mAs组 30 25.984±8.292 28.598±8.932 21.498±7.415 24.247±8.489 55 mAs组 30 16.901±6.226 21.925±7.797 14.108±5.262 19.167±6.959 44 mAs组 30 12.233±3.032 14.827±3.364 10.161±2.715 12.812±3.103 F值 24.018 15.934 20.386 13.818 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 注：SNR.信噪比；CNR.对比噪声比

表 1 方差分析比较各组患者上肢血管内瘘CT造影图像不同感兴趣区信噪比和对比噪声比均数(x±s) Table 1 The comparison of SNR and CNR in two ROIs of five groups of CTA images by One-way ANOVA(x±s)

ROI1：常规剂量组的SNR和CNR显然低于77和66 mAs组，差异有统计学意义(F=24.018、20.386，P＜0.05)；常规剂量组与55 mAs组比较，SNR和CNR的差异均无统计学意义(P＞0.05)；常规剂量组的SNR和CNR显然高于44 mAs组，差异有统计学意义(F=24.018、20.386, P＜0.05)。结果提示从ROI1的图像质量来看，低剂量55 mAs组与常规剂量组相比是最适合的低剂量组。

ROI2：常规剂量组的SNR和CNR低于77、66和55 mAs组，差异有统计学意义(F=15.934、13.818，P＜0.05)；常规剂量组与44 mAs组比较，SNR和CNR的差异均无统计学意义(P＞0.05)。结果提示从ROI2的图像质量来看，55 mAs组相比常规剂量组要好一些，差异有统计学意义(P＜0.05)。而44 mAs组的图像质量与常规剂量组相比虽然差异无统计学意义(P＞0.05)。如何选择最适合的低剂量组需进一步研究。

2.图像质量的主观评价的比较结果：图像主观评价方面，总体图像质量、图像对比度、血管边缘锐利度、主观噪声的结果，常规剂量组与77、66和55 mAs组得分较好均≥3分，44 mAs组图像质量下降出现2分评价。5组图像使用Kruskal-Wallis H非参数检验，在图像对比度、锐利度、主观噪声和总体图像质量相比，差异均有统计学意义(H=10.268、14.542、15.840、11.014, P＜0.05)。对比度比较，常规剂量组分别与77、66和55 mAs比较，差异无统计学意义(P＞0.05)；与44 mAs组比较，差异有统计学意义(H=20.483，P＜0.05)。说明常规剂量组与77、66和55 mAs组分别比较时分布相同，与44 mAs组分布不同。锐利度比较，常规剂量组分别与77、66和55 mAs比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，与44 mAs组比较，差异有统计学意义(H=20.417，P＜0.05)。显示常规剂量组与77、66和55 mAs组分别比较时分布相同，与44 mAs组分布不同。主观噪声比较，常规剂量组分别与77、66和55 mAs比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，与44 mAs组比较，差异有统计学意义(H=22.950, P＜0.05)。显示常规剂量组与77、66和55 mAs组分别比较时分布相同，与44 mAs组分布不同。总体图像质量比较，常规剂量组分别与77、66和55 mAs、44 mAs组比较，差异无统计学意义(P＞0.05)，显示常规剂量组的总体图像质量与77、66、55和44 mAs组分别比较时分布相同。

3. ROC分析结果：以总体图像质量最优的4分为标准时，截点为辐射剂量降为常规40%的55 mAs组为能够维持图像质量等同于常规剂量组的最适合的低剂量组，曲线下面积为0.844，渐近95%置信区间为0.705~0.982(图 2)。

图 2 与常规剂量FBP重建图像质量相当的最适合的低剂量水平的ROC曲线 Figure 2 ROC curve of low dose level equivalent to conventional dose FBP reconstruction of image quality

4.辐射剂量的比较：5组患者的CTDI_VOL、DLP和E逐渐下降，5组之间差异有显著的统计学意义(F=69.704、68.504、68.504，P＜0.05)。为了保证图像质量打开自动管电流调制之后，由于调制曲线的特性，对于某个特定体重的患者设定不同的逐级下降的参考毫安秒，实际剂量间隔并非与设定间隔成正比。表 2中可见，本研究中应用低剂量迭代重建技术的77、66、55和44 mAs组得出的E约为常规剂量组的70%、55%、40%和25%。

表 2(Table 2)

表 2 5组行上肢血管内瘘CTA检查的患者辐射剂量的比较(x±s) Table 2 The comparison of radiation dose in five groups of patients with upper limb intravascular fistula CTA(x±s) 组别 例数 CTDIVOL(mGy) DLP(mGy[DK]·cm) E(mSv) 常规剂量组 30 9.572±2.790 639.37±199.499 9.271±2.892 77 mAs组 30 6.439±1.536 427.87±104.088 6.204±1.509 66 mAs组 30 5.152±1.780 340.30±108.702 4.934±1.576 55 mAs组 30 3.789±1.529 244.50±96.289 3.545±1.396 44 mAs组 30 2.487±0.516 166.30±39.244 2.411±0.569 F值 69.704 68.504 68.504 P值 0.000 0.000 0.000 注：CTDIVOL.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积；E.有效剂量

表 2 5组行上肢血管内瘘CTA检查的患者辐射剂量的比较(x±s) Table 2 The comparison of radiation dose in five groups of patients with upper limb intravascular fistula CTA(x±s)

CT重建算法中传统的FBP重建技术对计算设备要求低、重建速度快，但在降低辐射剂量的同时会导致噪声增加, 而迭代重建技术可在低辐射剂量的条件下仍保证图像质量。初期的迭代方法需用一个“前投影”重建一个原始数据的估计值，用该估计值校正下一次迭代，如此反复，较为耗时。本研究采用的SAFIRE迭代重建是在图像数据空间迭代去除噪声，具有速度快、去除噪声效果好的特点。它首先采用加权FBP做预重建，然后二次采用不同校正方法进行循环重建，其强度可选择1至5级，强度越大，噪声越小。有研究表明在水模图像上使用SAFIRE迭代重建与FBP重建相比，当剂量下降75%时仍能保持较低的噪声^[6]。

上肢血管内瘘CTA扫描范围很大，因此影像医生较为关注该检查的辐射剂量，而应用SAFIRE迭代重建技术可以显著地去除噪声，改善CNR，使得CT具备了在低剂量扫描时得到与常规剂量FBP重建图像质量相当甚至更优的潜力。噪声降低使CNR有所提高，SAFIRE低剂量迭代重建各组的CNR，ROI1和ROI2均值比常规剂量组略高，这一现象与相关研究结果一致^[7-8]。

分析5组图像的客观图像质量，在感兴趣区1层面，77和66 mAs组的SNR、CNR两项指标与常规剂量组相比显然更高，直到管电流降低至55 mAs时才与常规剂量组持平，并且差异无统计学意义。而管电流更低的44 mAs组的SNR、CNR两项指标低于常规剂量组这一现象，因此，本研究将55 mAs组选为最适合的低剂量迭代重建组。但在感兴趣区2这个层面，情况稍有变化，77、66和55 mAs组与常规剂量组的SNR、CNR之间的差距与在感兴趣区1时相比更大，导致55 mAs组与常规剂量组的SNR、CNR差异也出现了统计学差异，55 mAs组要好于常规剂量组，尽管P值并不是那么低。直到管电流低至44 mAs组时，与常规剂量组相比的SNR、CNR差异才无统计学意义。这一情况可解释为在使用低剂量迭代重建技术扫描时，由于肩关节、肱骨和胸廓等骨组织的影响，内瘘血管远端的客观图像质量整体要稍好于近端。因此上肢内瘘血管CT造影成像不同于普通胸腹部大血管CT造影，在实际应用低剂量迭代重建技术时应充分考虑到成像血管近端的图像质量。分析主观图像质量评价的结果，44 mAs组在总体图像质量上与常规剂量组的差异虽无统计学意义，但其P值已经接近0.05，因此需进一步扩大样本量，涵盖更大体重人群, 以取得更详细的统计学数据, 这也是本研究以后需要完善的地方。55 mAs组的各项主观指标的优秀率(4分)为76.67%~90%，平均82.5%，与常规剂量组(优秀率80%)相当。这一结论与以往的一些研究相比较大致相当^[9-11]。

综上，77 mAs组的综合图像质量高于常规剂量组，但参照“ALARA”原则，77 mAs组在辐射剂量上并非最适合，其超出常规质量的图像可能可以为钙化斑块的血管节段分析提供信息。当管电流下降至44 mAs时，尽管使用了SAFIRE迭代重建，但其主观图像质量评价开始出现2分评价，各主观指标评价优秀率仅为50%~63.33%，明显低于其他各组。这一现象是因为低剂量扫描的空间分辨率下降所致。另外44 mAs组的SNR和CNR两个客观指标均低于常规剂量组，因此44 mAs组的图像在显示动静脉瘘的狭窄以及血栓形成上会有一定的影响，这一剂量等级可能更适合BMI指数小于人均的人群。

本研究的局限性：①患者样本数量偏少，进一步扩大样本量有可能获得更加详细的信息。注意到66 mAs组在SNR、CNR的对比中与77 mAs组持平甚至稍高，这与样本数量少，各组之间BMI指数的均数不完全一致有着一定的联系。②由于我国大多数患者体型中等，BMI指数集中在20到30之间，本研究的结论可能不适合肥胖和瘦小的患者，特别是肥胖的患者，可能会出现不可接受的图像质量，这些情况有待进一步研究。③正弦波图形法迭代重建图像的强度分为5级，强度等级越高，降噪能力越强，本研究只应用了常用的3级进行实验，对其他等级之间的差异需进一步研究。

综上所述，在上肢血管内瘘CT造影成像中，低剂量的55 mAs组结合正弦波图形法迭代重建技术，可以得到与常规剂量滤波反投影组质量相当的图像，而患者的辐射剂量降低至常规剂量组的40%。