冠状动脉CT血管造影辐射剂量蒙特卡罗软件模拟计算及仿真体模验证

目的 应用蒙特卡罗（Monte Carlo）数学模型计算冠状动脉CT血管造影（CCTA）检查中患者的辐射剂量,并验证其准确性和有效性。方法 采用3组管电压（80、100、120 kV）对人体仿真体模行双源CT检查,使用数学模型软件（ImpactDose 2.0）模拟方法测量CCTA 3组管电压的患者器官吸收剂量并转换有效剂量,采用人体仿真体模置入热释光剂量计实验对数学模型模拟的结果进行验证。结果 除肺部以外,利用蒙特卡罗软件模拟计算的所有器官剂量值均小于利用仿真体模测量的;两种方法的相对误差在±50％以内。结论 利用蒙特卡罗软件模拟计算CCTA患者辐射剂量误差在可接受范围内,可用于估算CCTA检查辐射剂量水平。     

介入放射学辐射剂量与放射防护状况

本文扼要介绍国外对介入放射学辐射剂量和放射防护调查研究及采取的相应防护措施。     

放射性介入操作中辐射剂量与防护措施

由放射性介入操作所导致的辐射剂量已引起人们越来越多的关注，尤其是考虑到该项操作的频率不断增加和日趋复杂化。现有研究的主要集中于三个方面：目前放射性介入操作中的剂量水平、操作人员和患的辐射危险以及辐射防护措施。     

床旁防护装置对冠状动脉造影术者辐射防护效果的体模研究

目的 测量冠状动脉造影8个投照体位在有与无床旁防护装置防护下术者所受辐射剂量,为冠心病介入治疗中减少术者辐射暴露提供参考。方法 在第一及第二术者站位,距地面20至180 cm处,每隔20 cm放置一个实时剂量测量仪。采用冠状动脉造影8个体位投照,测量在有与无床旁防护装置防护下,术者在不同投照体位的不同高度接受辐射剂量情况。结果 在第一术者位,除1.2 m高度仍可测到较高剂量(剂量率0.35~4.78 mSv/h,屏蔽率27.67%~89.33%),其余各点屏蔽率均在91%以上。左前斜尾位、左前斜位、左前斜头位辐射剂量较高。第二术者位屏蔽率较第一术者位低,剂量峰值可出现在0.8、1.0及1.4 m高度(剂量率0.27~1.86 mSv/h,屏蔽率30.34%~92.13%)。右前斜尾位、左前斜尾位、正头位、左前斜位辐射剂量较高。结论 床旁防护装置防护下,术者在左前斜尾位、左前斜位、左前斜头位、右前斜尾位的辐射暴露较高,应尽量少采用上述投照体位长时间曝光。同时应加强0.8~1.4 m高度的辐射防护。     

放射性介入操作中辐射剂量与防护措施

由放射性介入操作所导致的辐射剂量已引起人们越来越多的关注,尤其是考虑到该项操作的频率不断增加和日趋复杂化。现有研究的主要集中于三个方面:目前放射性介入操作中的剂量水平、操作人员和患者的辐射危险以及辐射防护措施。     

胸部能谱成像模式与常规CT扫描的辐射剂量及图像质量的仿真体模研究

目的 通过仿真胸部体模研究胸部能谱CT不同方案成像模式与常规胸部CT扫描的辐射剂量、图像质量、对比噪声比及主观评分对比,获得最佳能谱扫描参数。方法 对仿真胸部体模分别进行常规胸部CT扫描以及3种不同扫描方式的能谱CT成像。3种能谱模式为宝石能谱CT （GSI）Assist模式（方案A）、管电流平均值时的GSI模式（方案B）及管电流最大值时的GSI模式（方案C）。所有扫描方式分别在噪声指数（NI）=9和11时,螺距0.984∶1,依次扫描。记录辐射剂量,同时测量感兴趣区（ROIs）5个不同层面水平的脂肪和肌肉组织的图像噪声值（SD）以评价图像质量。所有扫描序列由两位资深放射医师对肺窗肺纹理及分支5分制主观评分。结果 NI=9和11时,常规CT平扫与方案A、B、C的有效剂量（E）值分别为（8.0、8.5、6.2、10.4）和（5.3、5.1、4.3、6.2）mSv。NI=9时,常规胸部CT平扫与方案A、C的SD值差异有统计学意义（F=4.496,P<0.05）;NI=11时,方案A、B、C与常规胸部CT平扫SD值差异有统计学意义（F=8.425,P<0.05）;常规胸部CT扫描中,NI分别为9和11时SD值差异有统计学意义（t=－2.570,P<0.05）;在相同能谱扫描模式中,NI不同,SD值差异均无统计学意义（P>0.05）。NI相同扫描模式不同及扫描模式相同NI不同时,CNR及主观评分差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 合理的能谱扫描模式与常规扫描的辐射剂量没有明显差异,但能谱扫描模式可以获得较高的图像质量。此外,选择合适的噪声指数在图像质量相仿的同时可以明显降低辐射剂量。综合辐射剂量及图像质量,能谱CT智能模式可以达到辐射剂量及图像质量的双向平衡。     

介入放射学辐射剂量与放射防护状况

介入放射学与传统Ｘ射线检查比较，具有长时间曝光且曝光条件较大的特点，因此，前者辐射剂量明显高于后者。本文扼要介绍国外对介入放射学辐射剂量和放射防护调查研究及采取的相应防护措施。     

640层CT冠状动脉造影中的心率变化及辐射剂量分析

目的 探讨不同心率条件患者行640层CT冠状动脉造影前后的心率变化和辐射剂量的关系.方法 根据采集心动周期数将100例行640层CT冠状动脉造影的 连续病例分为3组,分别为A组31例(心率＜65次/min),B组53例(心 率65～79次/min),C组16例(心率＞80次/min).记录扫描前和扫描中的心率及辐射剂量指标进行统计分析.结果 扫描中实时心率明显低于扫描前平均心率(P ＜ 0.001),平均下降约4.54 次/min.A组扫描中实时心率比扫描前平均心率下降约2.21 次/min(P ＝ 0.053),无统计学差异(P ＞0.05),B组和C组的扫描中实时心率比扫描前平均心率分别下降约4.59 次/min和8.89 次/min,均有明显的统计学差异(P ＜ 0.005).A组、B组和C组组间的辐射剂量均有明显的统计学差异(P ＜ 0.001).C组、B组和A组的辐射剂量依次由高到低分别为(11.1±3.9) mSv、(8.5±3.2) mSv、(2.4±0.9) mSv.结论 控制心率仍是一个有效减少640层CT冠状动脉造影辐射剂量的手段,扫描过程中心率会有所下降,这可能有助于提高采集方案的心率适用范围,增加受益人群比例.     

急性冠状动脉综合征介入患者辐射剂量分析

目的分析200例急性动脉综合征介入治疗患者受照射剂量,探讨病变部位、狭窄程度、年龄和手术医生等因素对辐射剂量的影响。方法回顾分析我院200例急性动脉综合征行介入治疗(PCI)患者所记录的剂量资料,随机配置的剂量检测系统记录剂量面积乘积(DAP)和累计剂量(CD),根据DAP值估算有效剂量(ED)。根据血管病变受累程度分为单一病变和复杂病变以及患者年龄分组(小于40岁组,40~60岁组及大于60岁组)、左右侧冠状动脉和第一操作医生对患者受辐射剂量的影响。结果①本次收录200例行PCI术者累积剂量CD值191~5524 mGy,平均值(1157±781)mGy;剂量面积乘积DAP值(12714~417228)mGy·cm^2,平均值(100690±63896)mGy.cm^2;有效剂量ED范围1.119~58.411 mSv,平均值(14±9)mSv。②单一病变相比复杂病变辐射剂量少,CD值、DAP值、ED值差异有统计学意义(P<0.05)。③左侧冠状动脉大于右侧冠状动脉(P<0.05)。④3个年龄组间各个剂量值方差分析差异无统计学意义(P>0.05)。⑤2组不同年资操作医生患者所受剂量差异无统计学意义(P>0.05)。结论急性冠状动脉综合征PCI术患者接受辐射剂量差异较大,主要与病变本身(包括病变部位和累计范围及变异等)因素相关。     

自动管电流调制技术对腹部CT图像质量及辐射剂量影响的体模研究

目的 探讨应用自动管电流调制技术(ATCM)对腹部CT图像质量及辐射剂量的影响.方法 通过实体测量因病情需要行腹部CT检查的68例体质量指数(BMI)为18 ～ 24 kg/m2的成年男性腹部CT扫描的腹部径向数据,借鉴CTP515辅助测试模体,制作符合国人尺寸的腹部体环,嵌套Catphan600性能测试模型为观察对象,模拟成人腹部CT低、高对比特点用于实验研究.以管电压120 kV,固定管电流450 mA组为对照组;相同管电压条件下,自动管电流技术组为实验组,其中噪声指数(NI)值设置为4 ～ 20,共14组,管电流范围10～ 450 mA.对模型进行扫描.测量Catphan600模体中心均质区域CT值,验证模型对X线衰减的等效性.记录每组扫描方案的辐射剂量指标容积CT剂量指数(CTD Ivol)、个体化剂量估计值(SSDE)、剂量长度积(DLP)、有效剂量(ED)及图像质量客观评价指标图像噪声值(SD)、对比噪声比(CNR).同时由3名分别来自不同医院有5年以上工作经验的腹部诊断医师对Catphan600模体中的CTP515低对比目标显示程度(LCD)模块及CTP528高对比目标显示程度(HCD)模块进行独立主观评价.对NI值与SDb、CNR、CTDIvol、DLP间的相关性采用Pearson相关分析,与LCD模块评分间相关性采用Spearman秩相关分析.不同NI组间SD、CNR及CTDIvol值与对照组的比较采用t检验.LCD和HCD评分的组内比较采用Kruskal-Wallis秩检验,组间差异采用Mann-Whitney U Test秩检验.3名放射科医师主观评价结果的一致性检验采用Kappa分析.结果 实测人体正常肝脏组织CT值为(52.8 ±9.1)HU,腹部模体中心区域平均CT值为(50.8±1.0) HU,两者差异无统计学意义(t=0.31,P＞0.05),偏差程度为4.9％.此模型与成人腹部对X线衰减具有较好的等效性.所有辐射剂量指标均随NI值增大而降低,NI值增加1个单位,辐射剂量指标CTDlvol、SSDE、DLP和ED值分别平均下降1.23 mGy、2.03 mGy、13.20 mGy·cm、0.20 mSv.NI值与图像质量主、客观评价指标及辐射剂量指标间呈高度线性相关(r=0.871～0.982,P值均＜0.05).实验组NI =4 ～7组与对照组间SD、CNR差异均无统计学意义(t值分别为-1.63 ～-0.17,0.03 ～1.12,P值均＞0.05).实验组NI=4～ 10组与对照组间LCD评分差异均无统计学意义(Z值为-1.637 ～0.000,P值均＞0.05).实验组NI =4 ～ 13组与对照组间HCD得分差异均无统计学意义(Z值为-1.423 ～0.000,P值均＞0.05).3名医师对LCD、HCD评分的Kappa一致性检验结果分别为0.743、0.795.结论 在腹部CT扫描中应用自动管电流调制技术可确保图像质量,同时降低辐射剂量.     

运用心电脉冲窗技术降低双源CT冠状动脉成像的辐射剂量

目的 评价减小心电脉冲窗范围对降低双源CT冠状动脉成像辐射剂量的价值及对图像质量的影响。方法 120例心率稳定的患者接受双源CT冠状动脉检查。根据心率和心电脉冲窗的范围分成4组:心率<70次/min,心电脉冲窗范围为61%～77% R-R间期组;心率<70次/min,心电脉冲窗范围为25%～80% R-R间期组;心率>80次/min,心电脉冲窗范围为31%～47% R-R间期组;心率>80次/min,心电脉冲窗范围为25%～80% R-R间期组。记录各组的辐射剂量参数,并对图像质量进行评分。比较两个慢心率组间、两个快心率组间图像质量和辐射剂量。结果 4组的平均有效剂量依次分别为(7.06±2.13)、(11.34±3.65)、(6.67±1.97)和(9.92±3.15)mSv,慢心率患者和快心率患者使用较窄的心电脉冲窗时分别减少约37.74%和32.76%的辐射剂量,而两个慢心率两组间图像质量比较及两个快心率两组间图像质量比较均无明显差别。结论 运用较窄的心电脉冲窗可以明显降低心率稳定患者双源CT冠状动脉成像的辐射剂量,而图像质量不受影响。     

320层容积CT超低剂量扫描在冠状动脉成像中的应用

目的 评价320层CT冠状动脉成像中前瞻性轴面容积扫描不同kV设置对辐射剂量及图像质量的影响,探讨＜1 mSv冠状动脉检查的可行性及应用价值.方法 从拟行冠状动脉成像的患者中连续选取80例,随机分成A、B两组各40例,A组扫描时管电压为100 kV,B组为120 kV.A组经AIDR软件重建后成为A1组.比较A、B两组升主动脉根部平均强化CT值(SI)、噪声(SD)、信噪比(SNR)、对比信噪比(CNR)、有效辐射剂量(E)及图像质量评分.分别比较A、A1和B、A1组间患者SI、SD、SNR、CNR及图像质量评分.结果 A组有效辐射剂量为(0.67±0.18) mSv,B组为(3.08±1.04)mSv(t=- 14.30,P＜0.05),平均减少了78％.A、B两组的图像质量评分分别为(4.57±0.57)和(4.59±0.59)分(t=-1.17,P＞0.05).A、B组SI、SD、SNR、CNR分别为(570.8±131.5)HU、25.1±6.9、24.5±9.1、19.8±6.1和(460.6±14.3)HU、15.1±3.6、31.7±7.7、29.3±6.8.两组SI、SD比较,A组大于B组,差异有统计学意义(t=4.49、8.18,P＜0.05);SNR、CNR A组小于B组,差异有统计学意义(t=-4.24、-6.19,P＜0.05).A1组SI、SD、SNR、CNR、图像质量评分(557.9±24.5)HU、21.1±6.0、27.7±10.0、23.4±7.8、(4.60±0.56)分,与A组相比,SI、图像质量评分差异无统计学意义(t =1.09、-1.90,P＞0.05);SD、SNR、CNR差异有统计学意义(t=-5.97、-4.18、-6.22,P＜0.05).结论 320层CT冠状动脉成像前瞻性轴面容积扫描中,采用100 kV管电压扫描,其辐射剂量可降到1mSv以下,并且图像质量达到诊断要求.     

平板DSA低剂量技术在冠状动脉造影中的应用

目的：探讨低剂量技术应用于平板DSA冠状动脉造影的可行性。方法：将70例似行冠状动脉造影的患者随机分成研究组(35例)和对照组(35例),研究组采用低剂量采集模式,对照组采用传统采集模式,其余扫描参数完全相同,对两组患者所接受的辐射剂量和图像质量进行对比分析。结果：研究组和对照组的累积剂量(CD)值分别是(210.26...     

Radiation dose estimates in dual-source computed tomography coronary angiography

The purpose of this study was to quantify radiation dose parameters of dual-source CT coronary angiography. Eighty patients underwent contrast-enhanced, retrospectively ECG-gated dual-source CT coronary angiography with heart rate-adapted ECG pulsing using two algorithms: In 40 patients, the tube current was reduced to 20% (A_min1) of the normal tube current (A_max) outside the pulsing window; in 40 patients tube current was reduced to 4% (A_min2) of A_max. Mean CTDI_vol in the A_min1 group was 45.1 ± 3.6 mGy; the mean CTDI_vol in the A_min2 group was 39.1 ± 3.2 mGy, with CTDI_vol in the A_min2 group being significantly reduced when compared to the A_min1 group (P < 0.001). A significant negative correlation was found between CTDI_vol and heart rate in group A_min1 (r = −0.82, P < 0.001), whereas no correlation was found between CTDI_vol and heart rate in group A_min2 (r = −0.066). Using the conversion coefficient for the chest, dual-source CT coronary angiography resulted in an estimated mean effective dose of 8.8 mSv in the A_min1 group and 7.8 mSv in the A_min2. Radiation exposure of dual-source CT coronary angiography using an ECG-pulsing protocol reducing the tube current to 20% significantly decreases with increasing heart rates, despite using wider pulsing windows at higher heart rates. When using a protocol with reduced tube current of 4%, the radiation dose is significantly lower, irrespective of the heart rate.     

320排CT单心跳冠状动脉成像的图像质量及辐射剂量分析

目的:探讨320排CT低心率患者单心跳冠状动脉血管成像的图像质量及辐射剂量.方法:将241例临床可疑或确诊冠状动脉疾病的患者分为三组:A组122例,心率＜65bpm;B组62例,65≤心率＜80bpm;C组57例,心率≥80bpm.扫描完成后选用最佳的时相,对冠状动脉进行容积重组(VR)、多平面重组(MPR)、曲面重组(CPR).按照4分法将图像质量分类并统计分析,用卡方检验比较冠状动脉血管段的优良率、可评价比例的差异;记录各组的辐射剂量,用秩和检验比较辐射剂量的差异.结果:A、B、C三组冠状动脉血管段优良率差异有统计学意义(x2=87.46,P＜0.05),可评价比例差异无统计学意义(x2 =3.99,P＞0.05).所有病例共有5段冠状动脉不可评价.A、B、C三组的平均辐射剂量分别为(3.79±2.32) mSv、(11.60±5.05)mSv、(16.52±6.36) mSv,其差异具有统计学意义(x2=149.11,P＜0.05).A组与B组、A组与C组、B组与C组辐射剂量两两比较差异均有统计学意义(Z值分别为-11.39、-8.47、-4.32,P值均＜0.017).结论:320排CT冠状动脉成像对于心率＜65bpm的患者可提供高质量的图像,且显著降低辐射剂量.     

旋转造影与标准造影术患者辐射剂量比较

目的 比较双轴旋转造影（RA）与传统标准造影（SA）时患者所受辐射剂量。方法 采用同一拟人模体模拟临床条件下的冠状动脉造影。根据不同造影模式,实验分为RA组和SA组,根据不同电影时间,SA组又分为2 s组（SA1）、3 s组（SA2）、5 s组（SA3）3个亚组。造影操作使用机器预设程序自动调节造影体位并控制透视及造影时间,每组均使用同一模体重复操作10次完整造影,采用TLD 3×3矩阵和造影机随机配备的射线剂量仪同时记录辐射剂量,后者可记录剂量面积乘积（DAP）和空气比释动能（AK）,每组数据重复测量10次取均值进行比较。结果 完成整个造影操作,RA组累计DAP、AK均值分别为3 061.6 mGy·cm²和64.2 mGy,低于SA1组（4 213.9 mGy·cm²和85.5 mGy）、SA2组（6 436.0 mGy·cm²和112.2 mGy）、SA3组（12 810.4 mGy·cm²和243.7 mGy）。RA组累计皮肤入射剂量的均值（37.70 mGy）高于SA1组（26.56 mGy）,但低于SA2组（46.86 mGy）、SA3组（77.79 mGy）。SA中3个亚组TLD剂量最大点与剂量最小点差异十分显著,而RA组剂量分布相对平均。结论 双轴旋转造影与传统标准造影相比,患者的累计辐射剂量显著降低,在一定程度上避免了皮肤损伤。     

Radiation dose optimization in coronary angiography and percutaneous coronary intervention (PCI). I. Experimental studies

The objectives of this study were to evaluate the influence on image quality and dose to the patient and operator of various equipment settings for percutaneous coronary intervention (PCI), and to optimize the set-up. With an Alderson phantom, different settings, such as projection, protective screens, filtration, image intensifier size and collimation, were evaluated. Kerma-area product (KAP) was recorded as a measure of patient dose and scattered radiation was measured with an ionization chamber. Effective dose for a standardized PCI procedure was measured with thermoluminescent dosimeters inside the phantom. Image quality was evaluated with a contrast-detail phantom. Based on these findings, the equipment set-up was optimized to a low fluoroscopy dose rate with a sufficient image quality. Several operating parameters affected dose, particularly scattered radiation. The optimization reduced the fluoroscopy KAP rate from 44 to 16 mGy cm(2)/s using 15 cm of acrylic. The effective dose was reduced from 13 to 4.6 mSv for a standardized PCI procedure. Radiation dose to patient and operator in PCI is heavily dependent on both equipment set-up and operating parameters which can be influenced by the operator. With a careful optimization, a large reduction of radiation dose is possible.     

Radiation dose optimization in coronary angiography and percutaneous coronary intervention (PCI). II. Clinical evaluation

In a previous part of this study, the fluoroscopy dose rate was reduced in a cardiac catheterization laboratory. The objectives of the present study were to evaluate the effects in a clinical population undergoing percutaneous coronary intervention (PCI) of the dose-reducing measures detailed previously. Kerma area-product (KAP) values were first recorded for 154 patients undergoing PCI. Then, the fluoroscopy KAP rate was reduced from 44 to 16 mGy cm²/s by increasing filtration and reducing the image intensifier dose request. After this optimization, KAP was recorded for another 138 PCI procedures. After adjustment for differing proportions of combined procedures (coronary angiography+PCI), the total KAP was reduced to 67% of the original value with a 95% confidence interval from 57 to 78%, statistically significant. The mean total KAP values were 93.6 Gy cm² before and 69.1 Gy cm² after optimization. The KAP for digital acquisition did not change significantly. It is possible to make a large dose reduction in PCI by reducing the fluoroscopy dose rate. This dose reduction is beneficial for both patients and staff. Electronic Publication     

绝对时相窄窗自适应前门控降低心律不齐冠状动脉CT成像辐射剂量的研究

目的 探讨绝对时相窄窗曝光降低心律不齐者自适应前瞻性心电门控冠状动脉CT成像辐射剂量的可行性。方法 纳入心律不齐冠状动脉CT成像检查者200例,根据随机数表法分为A、B两组,每组100例,两组均行自适应前瞻性心电门控序列冠状动脉CT扫描。A组采用绝对时相窄窗曝光(250~450 ms),B组采用相对时相宽窗曝光(30%~75%),其他扫描参数相同,两组对比剂注射方案相同,扫描完成后对图像质量进行评价并记录辐射剂量,比较两组间图像质量和辐射剂量。结果 两组的图像质量评分差异无统计学意义(P>0.05)。A组容积CT剂量指数(CTDI_vol)、剂量长度乘积(DLP)、有效剂量(E)分别为(16.71±8.35) mGy、 (231.04±114.86) mGy ·cm、(3.23±1.60) mSv,均明显低于B组的(29.35±17.90) mGy、(398.27±238.40) mGy ·cm、(5.57±3.33) mSv,差异有统计学意义(t=-6.40、-6.32、-6.32, P＜0.05)。A组中未出现重复扫描、出现1次、2次、3次重复扫描的例数分别为81、17、2和0,而B组分别为22、62、10和6例,差异有统计学意义(χ²=70.76,P＜0.05)。结论 对于心律不齐者,自适应前瞻性心电门控扫描模式,同时采用绝对时相ms扫描及重建,并且缩窄曝光时间窗,能在保证图像质量的同时降低辐射剂量。