64層螺旋CT胸部低劑量掃描的臨床研究

李培秀，徐曉磊，張 強(qiáng)，孟令權(quán)

64層螺旋CT胸部低劑量掃描的臨床研究

李培秀，徐曉磊，張 強(qiáng)，孟令權(quán)

目的：通過對(duì)比固定管電量與自動(dòng)管電量技術(shù)掃描的圖像結(jié)果，尋求平衡肺部圖像質(zhì)量與輻射劑量的合理方案。方法：將受檢人群隨機(jī)分為試驗(yàn)組與對(duì)照組，試驗(yàn)組采用固定管電量掃描技術(shù)并按照管電量40、50、60 mAs依次分為A、B、C 3組；對(duì)照組采用自動(dòng)管電量掃描技術(shù)并采用Caredose 4D劑量關(guān)懷模式。使用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS對(duì)有效劑量、體質(zhì)量指數(shù)、圖像質(zhì)量、圖像噪聲進(jìn)行分析。結(jié)果：試驗(yàn)組與對(duì)照組的圖像質(zhì)量、有效劑量、圖像噪聲差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.00）；A、B、C 3組有效劑量之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.00）；A、B組，A、C組圖像噪聲差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.00），B、C組圖像噪聲差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.533）。結(jié)論：固定管電量的低劑量掃描條件能夠在達(dá)到診斷目的的同時(shí)大幅降低患者的輻射劑量。

圖像質(zhì)量；有效劑量；體質(zhì)量指數(shù)；圖像噪聲

0 引言

多層螺旋CT（multislice CT，MSCT）胸部檢查在早期肺癌的篩查方式中具有舉足輕重作用，尤其是高分辨CT的應(yīng)用大大提高了早期肺癌的篩查率。但是，隨著MSCT的廣泛應(yīng)用，輻射效應(yīng)越來越成為關(guān)注焦點(diǎn)。本文討論胸部MSCT掃描輻射劑量與圖像質(zhì)量的關(guān)系，探討平衡圖像質(zhì)量與輻射劑量的有效方法。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集我院2013年1—2月志愿加入胸部64層螺旋CT低劑量掃描研究的200例受檢者資料，其中男女比例為3∶1，年齡為35～75歲，平均（56+11.8）歲。所有受檢者均來自某單位職工年度健康體檢，均無明顯臨床胸部不適體征。將受檢者隨機(jī)分為試驗(yàn)組與對(duì)照組：試驗(yàn)組采用固定管電流掃描技術(shù)，組內(nèi)部按照掃描參數(shù)管電量依次分為A（40 mAs）、B（50 mAs）、C（60 mAs）3組，每組50例受檢者；對(duì)照組50例受檢者采用自動(dòng)管電流掃描技術(shù)。檢查前記錄患者的身高、體質(zhì)量資料。

1.2 掃描方法

采用西門子64層螺旋CT。試驗(yàn)組采用固定管電流模式，掃描參數(shù)為：管電壓120 kV，螺距1.4，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/r，掃描層厚5.0 mm，采集準(zhǔn)直64× 0.6 mm，重建間隔5.0 mm，重建層厚5.0 mm，重建矩陣512×512。參考管電量：A組40mAs，B組50mAs，C組60 mAs。對(duì)照組采用自動(dòng)管電流技術(shù)并采用Caredose 4D劑量關(guān)懷掃描模式[1]，掃描參數(shù)為：管電壓120 kV，螺距1.4，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/r，層厚5.0 mm，準(zhǔn)直64×0.6 mm，重建間隔5.0mm，重建層厚5.0 mm，重建矩陣512×512，參考管電量208 mAs。受檢者仰臥位平躺，雙手上舉，掃描范圍自第七頸椎（C7）到第一腰椎水平（L1）。掃描前告知受檢者掃描中需吸氣與屏氣配合，同時(shí)嚴(yán)格控制受檢者胸前異物，防止偽影影響圖像質(zhì)量。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

主觀評(píng)價(jià)：由2位高年資診斷醫(yī)生采用雙盲法觀察肺窗圖像[2-4]中心肺血管支氣管、周圍肺血管支氣管、主氣管、肺裂及肺內(nèi)病灶邊緣的銳利程度，觀察縱隔窗圖像心影、肝邊緣銳利程度，以評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：5分為邊緣清晰，無偽影；4分為邊緣略模糊，無偽影；3分為邊緣略模糊，有少量偽影；2分為邊緣模糊，中等量偽影；1分為大量偽影。定義大于等于3分的圖像符合診斷要求，小于3分的圖像不符合診斷要求。客觀評(píng)價(jià)：選擇每位受檢者斷層圖像主氣管分叉處向上的連續(xù)3個(gè)層面，以氣管中心為圓心做面積包含100個(gè)像素的興趣區(qū)域（ROI），分別測(cè)量每層ROI CT值的標(biāo)準(zhǔn)差（SD）值，定義為噪聲并記錄為x，然后加權(quán)取其平均值，以此來衡量此次掃描的整體圖像噪聲。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS15.0進(jìn)行樣本分析，對(duì)有效劑量和噪聲行方差及t檢驗(yàn)，對(duì)圖像評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)采用Fisher檢驗(yàn)。以P〈0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量評(píng)估

在試驗(yàn)組中，A組72%（36/50）圖像評(píng)價(jià)符合診斷要求；B組100%圖像評(píng)價(jià)符合診斷要求；C組98%（49/50）圖像評(píng)價(jià)符合診斷要求，有1例女性受檢者屏氣配合欠佳，圖像評(píng)價(jià)2分。對(duì)照組100%圖像評(píng)價(jià)符合診斷要求，其中76%（38/50）圖像評(píng)價(jià)為5分。試驗(yàn)組與對(duì)照組圖像評(píng)價(jià)比較采用Fisher方法，單側(cè)檢驗(yàn)P=0.011，雙側(cè)檢驗(yàn)P=0.025〈0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。試驗(yàn)組與對(duì)照組體質(zhì)量指數(shù)K-S正態(tài)檢驗(yàn)，Z值分別為0.940、0.801，P值均大于0.05，故不拒絕正態(tài)分布的檢驗(yàn)假設(shè)。方差齊性檢驗(yàn)，F(xiàn)= 0.812，P=0.369〉0.05，故拒絕組間方差齊同的檢驗(yàn)假設(shè)。因此，試驗(yàn)組與對(duì)照組一般資料符合t檢驗(yàn)條件。t=-0.376，P=0.707〉0.05，一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

試驗(yàn)組與對(duì)照組有效劑量K-S正態(tài)檢驗(yàn)，Z值分別為0.739、0.097，P值均大于0.05，故不拒絕正態(tài)分布的檢驗(yàn)假設(shè)。F=5.478，P=0.285〉0.05，故拒絕組間方差齊同的檢驗(yàn)假設(shè)。因此，試驗(yàn)組與對(duì)照組有效劑量符合t檢驗(yàn)條件。t=37.431，P=0.0〈0.05，有效劑量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

試驗(yàn)組內(nèi)比較：A、B、C 3組有效劑量K-S正態(tài)檢驗(yàn)，Z值分別為 0.84、1.248、0.787，P值分別為0.480、0.089、0.566，均大于0.05。因此，接受正態(tài)資料分布假設(shè)。有效劑量的方差齊同檢驗(yàn)假設(shè)，A、B組間F=0.166，P=0.685；A、C組間 F=2.914，P=0.092；B、C組間F=1.132，P=0.291。P值均大于0.05，因此拒絕組間方差齊同的檢驗(yàn)假設(shè)。所以A、B、C 3組符合t檢驗(yàn)條件，有效劑量的t檢驗(yàn)結(jié)果分別為tA-B= -15.023，PA-B=0.00；tA-C=29.553，PA-C=0.00；tB-C= -12.073，PB-C=0.00。因?yàn)镻A-B、PA-C、PB-C均小于0.05，所以A、B、C組間有效劑量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

同樣，A、B、C 3組噪聲值也可接受正態(tài)資料分布假設(shè)。A、B組噪聲比較，F(xiàn)=1.932，t=3.644，P=0.00〈0.01；A、C組噪聲比較，F(xiàn)=1.521，t=3.803，P=0.00〈0.01；B、C組噪聲比較，F(xiàn)=0.02，t=0.626，P=0.533〉0.01。因此，均接受兩組方差同齊假設(shè)，符合t檢驗(yàn)的要求。而A、B組，A、C組t檢驗(yàn)的P值均小于0.01，因此2組噪聲差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，B、C組t檢驗(yàn)的P=0.533〉0.01，因此2組噪聲差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表1。

2.2 圖像噪聲與體質(zhì)量指數(shù)關(guān)系

圖像噪聲x與體質(zhì)量指數(shù)（BMI）具有相似的分布趨勢(shì)，即相同掃描條件下圖像噪聲隨體質(zhì)量指數(shù)升高而增加，隨其降低而減小。如圖1～3所示。

圖1 B組圖像噪聲與體質(zhì)量指數(shù)關(guān)系

圖2 C組圖像噪聲與體質(zhì)量指數(shù)關(guān)系

3 討論

自1990年Naidich[5]提出胸部低劑量概念以來，低劑量檢查技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。降低管電流是低劑量CT檢查的主要方法，并已廣泛應(yīng)用于肺癌篩查中。肖圣祥等[6]運(yùn)用飛利浦Brilliance 64層CT，通過降低mAs方法，發(fā)現(xiàn)20 mAs掃描較100 mAs掃描輻射劑量下降79.4%。本文在研究初也嘗試用20 mAs掃描條件，部分體質(zhì)量指數(shù)較小患者（BMI〈22 kg/m2）使用此條件可獲得相對(duì)較好的圖像質(zhì)量。但是對(duì)于體質(zhì)量指數(shù)較大（BMI〉25 kg/m2）的患者，高達(dá)80.12%的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)低于3分，并且能影響診斷效果。S.Tartari等[7]通過對(duì)64層螺旋CT的患者腹部平掃結(jié)果研究得出，為了獲得具有較高對(duì)比度的圖像，對(duì)于普通體質(zhì)量指數(shù)（BMI〈25kg/m2）的人員應(yīng)使用70 mAs，對(duì)于體質(zhì)量指數(shù)較大（BMI〉25 kg/m2）的人員應(yīng)使用150 mAs。肺部是人體含氣組織相對(duì)較多的部位，肺泡與肺實(shí)質(zhì)之間有良好的自然對(duì)比，對(duì)X線敏感度較高。綜合文獻(xiàn)資料，本研究分別采用40、50、60 mAs的掃描條件獲取胸部圖像，并加以分析。

圖3 對(duì)照組圖像噪聲與體質(zhì)量指數(shù)關(guān)系

與劑量直接相關(guān)的因素有掃描管電壓、管電流、掃描時(shí)間、掃描野大小、受檢者的部位以及體型等。本研究在固定管電壓、旋轉(zhuǎn)時(shí)間、掃描層厚、重建參數(shù)，統(tǒng)一掃描范圍標(biāo)準(zhǔn)的情況下，對(duì)圖像質(zhì)量、有效劑量、噪聲等進(jìn)行分析。首先，試驗(yàn)組與對(duì)照組在BMI分布上無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在圖像評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)方面，試驗(yàn)組與對(duì)照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，同時(shí)，試驗(yàn)組與對(duì)照組在有效劑量方面差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。進(jìn)一步規(guī)避了因受檢者客觀身體條件因素（BMI）引起圖像評(píng)分與有效劑量差異的不確定分析因素。在試驗(yàn)組內(nèi)A、B、C 3組有效劑量t檢驗(yàn)，差異分布有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；圖像噪聲t檢驗(yàn)A、B組，A、C組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而B、C組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，綜合分析可知，在固定管電量掃描條件下，B組掃描參數(shù)最為優(yōu)化。一方面滿足了臨床診斷需求，另一方面有效降低了受檢者輻射劑量。

標(biāo)準(zhǔn)體型患者胸部MSCT全肺掃描劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）參考上限為650 mGy·cm。唐威、黃遙等人的多中心研究中，4組病例的DLP分別為標(biāo)準(zhǔn)參考值上限的14.2%、10.2%、15.2%、18.9%。本研究以mSv為單位，將其作為衡量輻射劑量的參數(shù)。依據(jù)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)的定義，單次掃描中患者接受的輻射劑量 mSv與DLP的關(guān)系為：輻射劑量（mSv）=DLP×WT，其中WT為胸部的權(quán)重因子，其值為0.017 mSv/（mGy·cm）。依據(jù)上述計(jì)算公式，A、B、C組的DLP值依次為131.43、165.71、207.14 mGy·cm，對(duì)照組的DLP值為532.86 mGy·cm。A、B、C及對(duì)照組分別為參考上限值的20.22%、25.49%、31.87%、81.98%。由于唐威等人采用的是自動(dòng)管電量低劑量技術(shù)，每層圖像的管電量均會(huì)隨胸部組織的變化而變化。一般在肩胛骨處掃描劑量最大，因?yàn)榇颂幑琴|(zhì)結(jié)構(gòu)較多，氣管分叉處劑量相對(duì)較低，至肝臟層面又逐步增大。本研究試驗(yàn)組采用固定管電量技術(shù)，每層圖像的管電量不會(huì)因掃描組織密度的變化而變化。因此，試驗(yàn)組輻射劑量略大于唐威等人的研究結(jié)果。

在管電壓、螺距、旋轉(zhuǎn)時(shí)間、準(zhǔn)直、掃描層厚及重建間隔相同的條件下，隨著掃描毫安條件增加，有效劑量隨之增加，B組較A組增加了26.1%，C組較B組增加了25%，對(duì)照組較C組增加了157.2%。圖像的噪聲隨掃描毫安條件增加而遞減，B組較A組降低了1%，C組較B組降低了12.9%，對(duì)照組較C組降低了22.5%。相同的掃描條件，圖像噪聲隨BMI升高而增加，隨BMI降低而減少。若設(shè)定一定噪聲水平為診斷可接受范圍，則根據(jù)圖1～3可為不同體質(zhì)量指數(shù)患者選擇相應(yīng)的合適掃描條件，與李緯等[8]通過體質(zhì)量指數(shù)指導(dǎo)掃描體部方案研究具有一致性。

Joakim B?rjesson等[9]研究指出，胸部檢查中低劑量雖然優(yōu)勢(shì)顯著，但必須平衡潛在的診斷缺陷問題。由于采用更低的掃描條件，射線穿透人體組織衰減明顯，探測(cè)器獲取信息相對(duì)減少，從而導(dǎo)致潛在診斷圖像質(zhì)量缺陷。但是魏玲等[10]分析常規(guī)劑量與低劑量螺旋CT在肺結(jié)節(jié)形態(tài)征象，包括分葉征、毛刺征、鈣化、空洞、胸膜凹陷征、血管集束征、支氣管征等，得出常規(guī)劑量和低劑量的胸部掃描對(duì)于肺結(jié)節(jié)的檢出率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)論。本研究主要針對(duì)無明顯臨床癥狀的健康體檢人群，同時(shí)在掃描結(jié)束后采用1 mm層厚重建肺窗，彌補(bǔ)了對(duì)于小結(jié)節(jié)、磨玻璃病灶的檢查遺漏。

Julia Ley-Zaporozhan等[11]通過多層螺旋CT對(duì)胸部進(jìn)行研究，提出與正常劑量獲取的圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)照，可將管電量降低至60 mAs，而沒有顯著增加圖像噪聲及損壞圖像質(zhì)量。本研究在試驗(yàn)C組采用了60 mAs，圖像評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)為（3.69±0.55）分，圖像噪聲值為43.00±1.93，除1人呼吸配合不佳外，均可滿足診斷需求。此外，由于國(guó)內(nèi)體檢人群BMI較歐洲人群相對(duì)偏小，盡管B組圖像質(zhì)量在50 mAs條件下已經(jīng)100%滿足診斷需求，并且劑量較C組低25%，但對(duì)于BMI〈24 kg/m2的人群可降低至40 mA即可滿足診斷需求。需要注意的是圖像質(zhì)量除了受

（????）（????）掃描參數(shù)、BMI影響外，患者的有效呼吸配合也很重要。受檢者呼吸配合不理想，會(huì)導(dǎo)致重影、氣管血管雙軌影等偽影問題。C組中1人呼吸配合較差，在沒有屏氣情況下完成掃描，致使影像評(píng)價(jià)較差。

多層螺旋CT在提高空間分辨率的同時(shí)也增加了受檢者的輻射劑量。通過必要的掃描條件控制能夠有效平衡圖像質(zhì)量與輻射劑量的關(guān)系。本文以64層螺旋CT為例，提出了固定管電量的低劑量掃描條件，可以在滿足臨床診斷需求的同時(shí)大幅度降低患者的輻射劑量。

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（收稿：2012-12-11 修回：2014-01-05）

Clinical research of low dose chest scanning by 64-slice spiral CT

LI Pei-xiu,XU Xiao-lei,ZHANG Qiang,MENG Ling-quan
(Imaging Center,CNPC Central Hospital,Langfang 065000,Hebei Province,China)

ObjectiveTo balance the thorax image quality and radiation dose by comparing automatic exposure control and constant current control.MethodsThe subjects were divided into trial group and control group randomly.The subjects in the trial group were sorted into subgroup A,subgroup B and subgroup C with fixed tube currents of 40,50 and 60 mAs respectively,and the ones in the control group underwent automatic tube current scanning with Caredose 4D model.SPSS was used to analyze the image quality,body mass index(BMI),effective dose(ED)and image noise.ResultsThere were statistical differences between the image quality,ED and image noise of the control group and those of the trial group(P=0.00).There were significant differences between the EDs of subgroup A,B and C(P=0.00).Subgroup A had the image noises significantly different from those of subgroup B and C(P=0.00),and the image noises of subgroup B had no statistical difference with those of subgroup C(P=0.533).ConclusionLow-dose scanning with fixed tube current can be used for the diagnosis with low radiation dose.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（10）：82-84，96]

image quality;effective dose;body mass index;image noise

R318；R445

A

1003-8868（2014）10-0082-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.10.082

李培秀（1970—），男，主任醫(yī)師，主要從事胸部影像學(xué)方面的研究工作，E-mail：lipeixiu@aliyun.com。

065000河北廊坊，中國(guó)石油中心醫(yī)院影像中心（李培秀，徐曉磊，張 強(qiáng)，孟令權(quán)）

徐曉磊，E-mail：xuxiaolei2005@126.com