肺栓塞(pulmonary embolism, PE)被认为是继心肌梗死和卒中的第3大急性心血管疾病^[1]，其死亡率较高，严重威胁人类健康^[2]。目前，CT肺动脉成像(computed tomography pulmonary angiography, CTPA)已成为临床诊断PE首选的影像学检查方法^[3]。但是，CTPA涉及X射线电离辐射危害，且碘对比剂的使用引起的过敏反应和相应肾毒性已引起广泛关注。因此，如何在保证图像质量的同时尽量降低辐射剂量与对比剂用量已成为近些年研究的热点，特别对需要多次CTPA随访以评估PE的患者具有重要意义。本研究旨在探讨运用第3代双源CT大螺距低管电压70 kV结合超低对比剂总量16 ml对于CTPA辐射剂量和图像质量的影响。

1.临床资料：选取2019年9月15日至2020年1月15日来本院就诊临床怀疑肺栓塞前来本科行CTPA患者83例，患者临床主诉多为胸闷、憋气等。采用随机数表法，将患者分为两组：双低组36例；常规组47例。纳入标准：根据临床体征和症状(急性胸痛和呼吸困难)，血浆D-二聚体水平异常或下肢深静脉血栓形成进而怀疑PE的患者；年龄>18岁；体质量指数(BMI)16~27 kg/m²；肾小球滤过率>60 ml·min^-1·1.73 m^-2。排除标准：孕妇、碘对比剂过敏，或既往过敏史患者、严重心肝肾功能及呼吸功能不全患者及18岁以下患者。本研究经华中科技大学同济医学院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

2.设备及方法：所有患者均采用第3代双源CT(SOMATOM Definition Force，德国西门子公司)进行CTPA扫描，均取仰卧体位、双臂上举放置于头部两侧进行检查，扫描范围肺尖至肺底，扫描方向从头侧至足侧。两组患者均使用高压注射器以4.0 ml/s流率经右侧肘静脉注射对比剂碘美普尔注射液(400 mg I/ml)，随后以相同流速追加生理盐水40 ml。采用智能对比剂示踪技术在注射对比剂后实时监控触发层面肺动脉主干感兴趣区(ROI)的CT值。双低组：当ROI的CT值达到预设的阈值70 HU时延迟3 s自动触发扫描，管电压70 kV，自动管电流调制技术(CareDose 4D)开启，质量参考mAs设置为316 mAs，螺距2.2，对比剂总量16 ml。常规组：当ROI的CT值达到预设的阈值90 HU时延迟5 s自动触发扫描，管电压100 kV，CareDose 4D开启，质量参考mAs设置为120 mAs，螺距1.0，对比剂总量60 ml。余参数两组均相同：探测器准直器192×0.6 mm, 机架转速0.25 s/圈，重组层厚1 mm，层间距0.5 mm，图像重建算法均使用高级模拟迭代重建(advanced modeled iterative reconstruction, ADMIRE)，strength选择3，卷积核选择Bv40。

3.图像后处理：所有图像均自动传输至PACS及后处理工作站(Syngo.Via, 德国西门子公司)，根据诊断需求对薄层图像针对病变处可进行多平面重组(MPR)、最大密度投影(MIP)和/或容积再现技术(VRT)。

4.图像质量评价

(1) 客观评价：测量各级肺动脉血管管腔内强化CT值(SI)：肺动脉主干(PT)、左肺动脉干(LPA)、右肺动脉干(RPA)、右上叶肺动脉(RULPA)、右中叶肺动脉(RMLPA)、右下叶肺动脉(RLLPA)、左上叶肺动脉(LULPA)、左舌肺动脉(LLPA)和左下叶肺动脉(LLLPA)。测量时将ROI设置为圆形，其直径取检测血管直径的2/3，且需要避开栓子及线束硬化伪影影响区域。背景噪声(BN)定义为图像胸廓正前方空气的标准差(ROI面积1.5 cm²)。测量肺动脉主干层面两侧椎旁肌肉CT值并取均值作为肌肉CT值。为减少偏差，所有测量均进行3次，结果取均值。根据公式计算信噪比(SNR)=SI_血管/BN，对比噪声比(CNR)=(SI_血管-SI_肌肉)/BN。

(2) 主观评价：总体图像质量主观评分采用3级评分法，1级为图像质量优秀，各级肺动脉血管管腔对比剂充盈好，可清晰显示栓子的形态、位置、大小，无运动伪影干扰；2级为图像质量良好，各级肺动脉血管管腔对比剂充盈不及1级，但充盈良好，运动伪影轻，图像可以满足诊断要求；3级为图像质量差，各级肺动脉血管管腔内对比剂充盈浅淡，运动伪影较重，图像无法满足诊断要求。

上腔静脉内对比剂造成的线束硬化伪影评估也采用3级评分法：1级，无线束硬化伪影，临近右肺动脉、右上叶肺动脉及其分支显示清晰，诊断明确；2级，轻微线束硬化伪影，对临近右肺动脉、右上叶肺动脉及其分支影响轻微，可满足诊断要求；3级，线束硬化伪影明显，干扰临近右肺动脉、右上叶肺动脉及其分支的正常显示，无法判断血管腔内有无栓塞。

5.辐射剂量：记录设备自动生成的容积CT剂量指数(CTDI_vol)和剂量长度乘积(DLP)。有效剂量(E)的计算公式为E=k×DLP。式中，k为胸部权重系数，采用欧盟委员会(EC)推荐的胸部权重系数0.017 mSv·mGy^-1·cm^-1。

6.统计学处理：连续性变量数据用x±s表示，分类变量以数字表示。采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。两组患者性别、肺栓塞患者比例的比较采用卡方检验。两组患者的年龄、体重、身高、BMI、辐射剂量参数、各级肺动脉增强程度、背景噪声、肌肉CT值、SNR及CNR比较，采用非参数秩和检验(Mann-Whitney U检验)。P < 0.05为差异有统计学意义。

1.两组患者的一般临床资料：所有患者均顺利完成CTPA检查，无任何不适及对比剂过敏反应。双低组肺栓塞阳性32例，阴性15例；男16例，女31例；年龄(56.43±17.30)岁，身高(1.62±0.07)m, 体重(56.74±7.74)kg，BMI(21.64±2.39)kg/m²；常规组肺栓塞阳性23例，阴性13例；男12例，女24例；年龄(54.11±14.13)岁，身高(1.66±0.09)m, 体重(61.19±8.48)kg，BMI(22.12±2.03)kg/m²。两组肺栓塞比例、性别、年龄、身高、体重、BMI差异无统计学意义(P>0.05)，有可比性。

2.两组辐射剂量参数对比：结果列于表 1。由表 1可知，双低组E为(0.76±0.13)mSv，比常规组的(1.91±0.54)mSv降低了约60.2%，差异具有统计学意义(Z=-5.23，P < 0.05)。

表 1(Table 1)

表 1 两组的辐射剂量对比(x±s) Table 1 Comparison of radiation dose between the two groups(x±s) 组别 例数 CTDIvol(mGy) DLP(mGy·cm) E(mSv) 常规组 36 3.57±0.96 112.26±31.48 0.76±0.13 双低组 47 1.60±0.27 44.73±7.61 1.91±0.54a 注：CTDIvol.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积；E.有效剂量。a与常规组相比，Z=-5.23，P < 0.05

表 1 两组的辐射剂量对比(x±s) Table 1 Comparison of radiation dose between the two groups(x±s)

3.两组客观评价指标对比：由表 2可知，两组肺动脉主干及各级分支CT值之间差异无统计学意义(P>0.05)，而双低组的肌肉CT值、背景噪声显著高于常规组(Z=-3.88、-4.99，P < 0.05)，双低组的SNR和CNR值均显著低于常规组(Z=-4.56、-4.48，P < 0.05)。

表 2(Table 2)

表 2 两组的客观评价指标对比(x±s) Table 2 Comparison of objective evaluation between the two groups(x±s) 指标 常规组 双低组 Z值 P值 SI血管(HU) 475.89±94.69 503.91±128.67 -0.02 >0.05   PT 501.47±101.09 488.85±129.01 -1.50 >0.05   RPA 483.89±95.77 490.28±129.06 -0.91 >0.05   LPA 472.22±90.75 487.94±136.20 -0.48 >0.05   RULPA 478.75±113.28 503.77±128.61 -0.09 >0.05   RMLPA 469.47±104.29 531.11±131.09 -0.24 >0.05   RLLPA 463.61±99.90 519.15±131.07 -1.13 >0.05   LULPA 474.39±87.64 492.15±131.06 -0.27 >0.05   LLPA 465.67±90.79 506.06±133.15 -0.46 >0.05   LLLPA 473.47±91.68 515.94±139.56 -0.59 >0.05 SI肌肉(HU) 54.64±7.82 62.79±9.74 -3.88 < 0.001 BN 8.39±1.54 12.11±1.75 -4.99 < 0.001 SNR 58.50±18.07 42.17±11.41 -4.56 < 0.001 CNR 51.76±15.40 36.85±11.15 -4.48 < 0.001 注：常规组36例，双低组47例。PT.肺动脉主干；RPA.右肺动脉干；LPA.左肺动脉干；RULPA.右上叶肺动脉；RMLPA.右中叶肺动脉；RLLPA.右下叶肺动脉；LULPA.左上叶肺动脉；LLPA.左舌肺动脉；LLLPA.左下叶肺动脉；BN.背景噪声；SNR.信噪比；CNR.对比噪声比；SI.强化CT值

表 2 两组的客观评价指标对比(x±s) Table 2 Comparison of objective evaluation between the two groups(x±s)

4.两组主观评价指标对比：两组总体图像质量主观评分差异无统计学意义(P>0.05)，双低组上腔静脉线束硬化伪影评分为(1.34±0.60)，显著低于常规组[(2.94±0.23)，(Z=-5.15，P < 0.001)]。双低组：1级34例，2级10例，3级3例；常规组：1级0例，2级2例，3级34例。

降低管电压被认为是降低CT辐射剂量比较直接有效的方法之一，因为X射线辐射剂量与管电压的平方成正比^[4]。有学者将管电压从120 kV降低至80 kV运用于CTPA，在得到满足诊断要求的图像质量的同时平均有效剂量降低52.8%~67.2%^[5-6]。近些年很多研究进一步将CTPA管电压从80 kV降低至70 kV^[7-8]。

降低管电压在减少患者辐射剂量的同时可以增加肺动脉强化CT值，因为X射线光谱能量随着管电压的降低而降低，当其接近于碘对比剂的K层边缘值(约33 keV)时，光电效应最明显，碘对比剂衰减增加导致碘对比剂充盈的肺动脉管腔内CT值升高，这有利于形成良好的组织对比，对于肺栓塞的检出非常重要。本研究数据显示，双低组各级肺动脉强化CT值与常规组差异无统计学意义，平均CT值分别可高达504、476 HU。

管电压的降低导致辐射剂量减少的同时不可避免的会使得X射线的穿透力下降，导致到达探测器的光子数减少而引起图像噪声的增加，这会影响图像的诊断准确性。为尽量降低图像噪声的增加对图像质量的影响，通常需要适当提高管电流以保证X射线的能量。Tang等^[9]运用模型进行腹部CT研究，对照组扫描条件为120 kV、300 mAs，实验组80 kV、150~500 mAs扫描所得的图像CNR显著低于对照组，但是当实验组管电流逐渐提高至550、600和650 mAs时图像的CNR与对照组CNR之间差异无统计学意义，而辐射剂量分别降低58%、63%、68%。本研究中双低组和常规组均应用了自动管电流调制技术，且双低组将质量参考mAs增加至316 mAs用以确保图像质量；另外，双低组和常规组均采用了高级模拟迭代重建ADMIRE，用以减少影像噪声、提高图像质量。与常规滤波反投影重建算法(filtered back projection，FBP)对比，ADMIRE显著降低影像噪声的同时可以有效减小29.0%~53.5%的辐射剂量^[10]。本研究双低组扫描模式用于CTPA所得的平均有效剂量仅为0.76 mSv，较常规组减少约60%，符合防护最优化原则，且与上述研究结果均保持一致。虽然本研究数据显示双低组图像背景噪声显著高于常规组，且SNR和CNR均显著低于常规组，但是主观图像质量评分差异无统计学意义，所有图像均满足对PE的临床诊断需求。

双低扫描模式也已引起业内的广泛关注。Li等^[8]对比了第2代双源CT双低模式(70 kV管电压，螺距3.2，40 ml对比剂)所得的肺动脉强化CT值、SNR和CNR均高于常规组(100 kV，螺距1.2，60 ml)，且辐射剂量显著降低80%，同时对比剂用量减少1/3；与之不同的是，本研究使用了更少量的对比剂总量(16 ml vs. 40 ml)，所得图像质量满足临床诊断需求。杜倩妮等^[7]对比分析了第3代双源CT大螺距(2.0)70 kV管电压15 ml对比剂模式与常规模式(120 kV，螺距1.2，80 ml)，结果显示双低模式可获得满足诊断需求的图像质量，有效剂量可降低约79%，同时对比剂用量减少81.3%(65/80)；与其结论一致之处在于，本研究双低组(70 kV管电压，螺距2.2，16 ml对比剂)和常规组(100 kV, 螺距1.0，60 ml)相比，在保证诊断PE的图像质量前提下，辐射剂量减少60%，对比剂用量减少73.3%，且两个研究双低组均使用了相同的管电压(70 kV)和相似的对比剂总量(16 ml vs. 15 ml)；不同之处在于，本研究常规组使用的是较低管电压(100 kV vs. 120 kV)和较少对比剂总量(60 ml vs. 80 ml)。

需要指出的是，较高的对比剂注射速度可以确保碘对比剂的团注效果，强化效果越明显，同时可以缩短对比剂的总注射时间，减轻上腔静脉内高浓度对比剂的残留，从而减轻其引起的线束硬化伪影。常规CTPA成像方法大量的高浓度对比剂在上腔静脉内积聚将X射线中的低能量射线吸收，使得线束的平均能量提高，进而在周围呈现出线束硬化伪影，影响临近的右肺动脉干、右上叶肺动脉的显示和观察，从而给栓子的显示和检出造成困扰，甚至造成栓子的漏诊和误诊^[11]。杨萌等^[12]通过对比双低模式(管电压70 kV，对比剂20 ml)和常规模式(管电压90 kV，对比剂30 ml)结果显示双低扫描模式可以显著降低线束硬化伪影对右肺动脉和右肺上叶肺动脉图像质量的影响。本研究数据显示，双低组无线束硬化伪影显著低于常规组，两组评分差异具有统计学意义。与以往研究^{[7, 12]}不同，本研究双低组采用了稍高的螺距(2.2与0.55~2.0)和较高的对比剂注射速率(4.0 ml/s与2.5~3.0 ml/s)，加快扫描速度的同时保证碘对比剂在肺动脉管腔内的团注，在肺动脉管腔内对比剂充盈高峰时采集成像，使得16 ml对比剂在上腔静脉内残留很少，进而使得产生的线束硬化伪影对临近的右肺动脉和右上叶肺动脉影响非常小，保证了满足诊断需求的图像质量，避免栓子漏诊和误诊的发生；另外，肺动脉血管管腔内对比剂强化CT值的提高有利于增加与肺栓塞栓子之间的组织对比，可提高小病变的检出率，本研究双低组肺动脉主干强化平均CT值可高达504 HU，高于杜倩妮等^[7]研究中的333 HU。

当然，本研究仍然存在一些不足之处：样本量较小，每组病例数均小于50例；纳入患者的BMI范围为16.44~26.99 kg/m²，平均21.85 kg/m²，对于BMI>27.00 kg/m²的较肥胖患者，本研究所涉及的双低模式是否同样适用，还有待进一步探讨。此外，本研究所用对比剂浓度为400 mg I/ml，降低对比剂浓度仍存在一定空间，还需后续研究证实。

综上所述，第3代双源CT大螺距70 kV联合16 ml超低对比剂用量可以显著降低对比剂线束硬化伪影对右肺动脉、右肺上叶动脉的干扰以保证肺栓塞诊断图像质量，能大幅度降低60%辐射剂量，同时减少73%对比剂总量，具有很高的临床应用价值。

利益冲突  本研究具有独立性与科学性，研究设计、收集、分析和文章撰写均由本文的共同作者完成，共同作者间无利益冲突关系。本研究与商业机构间无财务往来

作者贡献声明  富青设计研究方案，撰写论文；杨明负责图像采集；雷子乔、余建明协助图像分析