《Radiography》：Optimizing CT pulmonary angiography: Manual versus automatic kVp selection
编辑推荐：
CT肺血管造影（CTPA）扫描参数的自动选择已广泛应用于当前临床实践，但这些系统依赖于算法假设，未必适用于所有患者或适应症。本研究旨在评估手动峰值管电压（kVp）选择是否能在不损害图像质量的前提下，优于全自动kVp选择算法，从而降低CTPA的辐射剂量。研究方法
CT肺血管造影（CTPA）扫描参数的自动选择已广泛应用于当前临床实践，但这些系统依赖于算法假设，未必适用于所有患者或适应症。本研究旨在评估手动峰值管电压（kVp）选择是否能在不损害图像质量的前提下，优于全自动kVp选择算法，从而降低CTPA的辐射剂量。研究方法：共2569例急诊条件下使用256层双源CT扫描仪进行的CTPA扫描纳入研究。基线成像（n=750）采用全自动剂量调制配合自动kVp选择。在优化方案（n=1819）中，放射技师根据定位像和剂量调制曲线手动选择固定kVp（80或100）。辐射剂量指标通过Radimetrics（Bayer）提取。图像质量在15例两种方案均扫描的患者亚组中通过测量肺动脉的对比噪声比（CNR）和剂量归一化CNR（CNRD）进行评估。研究结果：自动kVp选择主要分配120 kVp，占该组患者的61.5%。相比之下，手动选择倾向于80 kVp，用于66.2%的患者。优化方案显著降低了有效剂量（3.6±1.8 mSv vs. 1.9±0.8 mSv，p<0.01）。自动与手动方案之间的CNR具有可比性（18.6±3.9 vs. 22.3±3.5，p=0.12），而CNRD在手动选择中显著改善（8.1±3.0 vs. 12.6±5.5，p<0.01）。研究结论：优化的手动kVp选择可显著降低CTPA患者辐射剂量，且不降低诊断图像质量，优于全自动kVp选择算法。实践意义：手动kVp选择为快节奏急诊成像环境中降低CTPA剂量提供了实用方法。
静脉血栓栓塞症（VTE），包括深静脉血栓形成和肺栓塞（PE），是心肌梗死和卒中的第三常见急性心血管疾病。根据2019年欧洲心脏病学会（ESC）指南，CT肺血管造影（CTPA）是疑似PE影像学检查的金标准，可提供肺动脉至亚段水平的高分辨率可视化。然而，CTPA的优化对于减轻其固有限制——即辐射暴露和潜在肾毒性——仍然至关重要。
降低X射线峰值管电压（kVp）是CT血管造影中降低辐射剂量的成熟方法，同时可保持诊断图像质量，尤其是对比噪声比（CNR）。其他剂量降低技术包括双源CT的高螺距扫描以及手动或通过调制降低管电流，后者不可避免地会增加图像噪声，因此常与高级重建算法联合使用以抵消噪声放大。类似地，造影剂用量可通过低kVp成像、快速采集或双能量、光子计数CT等先进技术来最小化，这些技术可增强碘对比度。
既往CTPA优化研究主要采用固定kVp设置配合管电流调制，或固定kVp/mA组合，通常以患者体重指数（BMI）或体重为指导。近期一些研究也引入了全自动kVp选择算法，尤其在高螺距研究中。自动kVp选择的目标是确定患者特异性的kVp值，以最小化辐射剂量同时保持扫描区域的保证对比噪声比。然而，其潜在局限性在于算法通常基于计划图像中最厚的区域做出决策，可能导致不必要的过高kVp设置。
本研究由Ronkainen等研究人员开展，旨在评估手动kVp选择是否能在降低辐射剂量的同时不损害图像质量，从而优于全自动kVp选择。该研究成果发表于《Radiography》期刊。
本研究采用的技术方法主要包括：基于256层双源CT扫描仪（Somatom Flash，Siemens Healthineers）进行扫描，使用双源模式，0.28 s旋转时间，38.4 mm准直，螺距因子1.55；放射技师手动选择固定kVp（80或100），依据前后位定位像及用户界面显示的覆盖剂量调制曲线（CARE Profile）；辐射剂量数据（CTDIvol、DLP、有效剂量）通过Radimetrics（Bayer HealthCare）回顾性提取；图像质量评估采用配对设计，由3名独立观察者在15例两种方案均扫描的患者中测量兴趣区（ROI）的亨氏单位（HU）值及标准差，计算对比噪声比（CNR）、信噪比（SNR）及其剂量归一化指标（CNRD、SNRD）；统计学分析采用独立样本t检验、配对t检验及组内相关系数（ICC）评估观察者一致性。
研究结果显示，辐射剂量方面，基线方案中11.8%患者采用80 kVp，26.7%为100 kVp，61.5%为120 kVp；优化方案中66.2%为80 kVp，33.8%为100 kVp。优化方案在80和100 kVp类别内的辐射剂量略高（p<0.01），但消除120 kVp扫描使整体平均有效剂量降低43%（p<0.01）。这一结果表明，尽管同类kVp设置下的绝对剂量有所增加，但通过将更多患者重新分配至更低kVp类别，实现了整体剂量的显著下降。
图像质量分析方面，15例配对患者中，优化方案使有效剂量降低47%（3.6 mSv降至1.9 mSv，p<0.01）。肺动脉CT值显著升高（365 HU升至537 HU，p<0.01），噪声亦增加（25 HU升至38 HU，p<0.01）。椎旁肌CT值相似（41 HU vs. 39 HU，p=0.24），噪声轻度增加（18 HU vs. 23 HU，p=0.02）。肺动脉SNR无显著差异（15.5 vs. 15.1，p=0.80），CNR亦无显著差异（18.6 vs. 22.3，p=0.12）。剂量归一化指标显著改善：SNRD和CNRD均升高（p<0.01）。肌SNR降低（2.4 vs. 1.7，p<0.01），而肌SNRD相似（1.05 vs. 0.96，p=0.60）。观察者一致性方面，肺动脉HU和SNR测量的一致性极好（ICC>0.9），椎旁肌HU值为中等一致性（ICCcons=0.72，ICCagr=0.65），肌噪声一致性较弱（ICCcons=0.5），衍生CNR和CNRD指标的一致性可接受（ICC 0.75–0.87）。优化组中1例因扫描时机欠佳导致造影增强不足而被确定为明显异常值，排除该患者将使优化方案的CNR显著高于基线方案（p=0.04）。
讨论部分，研究人员指出本研究证明简单的手动kVp选择规则可显著降低CTPA辐射剂量而不损害图像质量。优化方案降低有效剂量43%（p<0.01），同时保持可比的CNR和SNR；CNRD显著改善，表明每单位剂量的图像质量效率更优。肺动脉SNR和CNR无统计学显著差异，并非表明缺乏优化，而是反映尽管辐射剂量大幅降低，客观图像质量仍成功保持。图像噪声增加可能被部分阅片者主观感知为图像平滑度下降，但CNR仍是CTPA中诊断图像质量的相关预测指标，因该检查的关键在于血管显著性而非背景均匀性。
与既往采用固定kVp（如80 kVp）的研究不同，本工作流程允许基于计划图像中的患者体型进行调整。这种灵活性使得BMI>40 kg/m
2的患者也能接受扫描，而此类患者常被低kVp方案排除。新型CT系统在低kVp下具有更高的管输出，可能改善自动kVp选择，但即便第三代双源CT研究报道的kVp范围仍为80–130并采用CARE kV，因此手动优化方法对现代扫描仪仍具相关性和适应性。
关于造影剂考量，因CTPA为首次通过研究，提高注射速率比增加总碘负荷更能有效增强血管CT值。本方案使用50 mL总量（10 mL试验性团注+40 mL诊断性团注），优化亚组肺动脉平均CT值为537 HU（±179），基线扫描为365 HU（±67），均高于211 HU的建议最低阈值，提示手动kVp选择可与造影剂减量联合应用，尤其在80 kVp时。
研究局限性包括：优化流程直接仅适用于Siemens CT系统；对于GE扫描仪的Auto Prescription软件，全自动kVp选择算法可能通过仅基于扫描区域平均水当量直径（WED）进行选择来匹配手动工作流的性能，但其他厂商因专有算法和扫描工作流程信息有限，无法评估可行性；该协议不适用于光子计数CT，其在140 kVp时即可实现高CNR和低辐射剂量；15例配对亚组可能代表较典型CTPA患者更病态的人群，且样本量有限导致统计效能为中等。
研究结论为：自动kVp选择（CARE kV）可能默认选择不必要的过高kVp值，降低碘对比度和每剂量图像质量。基于计划图像的简单手动kVp选择规则可有效克服这一局限性，且适用于常规急诊工作流程。
