64層雙源CT管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)配合降噪處理在胸部低劑量CT中的應(yīng)用價值

陳淑君 徐裕金 王維軍 李賢興 江海濤

[摘要] 目的 探討64層雙源螺旋CT自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)配合降噪處理在胸部低劑量CT中的應(yīng)用價值。 方法選取2014年3～7月參加我院胸部CT檢查的健康人群受檢者200名，抽取其中100名，接受低劑量螺旋CT檢查，作為A組；另100名接受常規(guī)CT平掃檢查，作為B組，由兩名胸部專業(yè)放射科醫(yī)師采用雙盲法對肺尖、中肺、下肺圖像進行圖像質(zhì)量評分（IQS），測量圖像標準差（SD）值，記錄容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol），并進行統(tǒng)計學(xué)分析。結(jié)果 肺尖、中肺、下肺的圖像標準差SD值，A組分別是（34.34±2.17）、（30.63±0.74）、（30.74±1.21）；B組分別是（36.82±2.51）、（34.15±1.98）、（31.69±1.93）。肺尖，中肺，下肺的圖像質(zhì)量評分的IQS值，A組分別是（1.83±0.36）、（1.59±0.38）、（1.64±0.34）；B組分別是（2.31±0.47）、（1.68±0.42）、（1.73±0.48）。在肺尖，A組的SD值和IQS低于B組（P<0.05）。 結(jié)論 在低劑量肺部CT檢查中應(yīng)用管電流自動控制技術(shù)并配合降噪處理，將使輻射劑量分布趨于合理化，更有利于觀察肺尖的結(jié)構(gòu)，提高該部位疾病的檢出率。

[關(guān)鍵詞] 低劑量；體層攝影術(shù)；X線計算機；自動管電流調(diào)節(jié)；圖像質(zhì)量

[中圖分類號] R816.4 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2015）10-0113-04

在2014年公布的中國惡性腫瘤2010年發(fā)病與死亡的年報中，肺癌的發(fā)病率和死亡率均位于第一[1]。胸部低劑量CT是肺癌篩查的有效手段， 隨著CT技術(shù)的日益更新， 根據(jù)輻射防護最優(yōu)化原則也稱ALARA（as low as reasonably achievable，ALARA）原則，即在得到優(yōu)質(zhì)圖像的前提下，將一切輻射照射保持在可合理達到的盡可能低的水平，根據(jù)不同廠家設(shè)備的軟件和硬件條件，將掃描參數(shù)進行個性化設(shè)置，使受檢者接受的輻射劑量降低，同時使圖像質(zhì)量不受到影響，是目前臨床研究的重要方向之一。

本研究利用西門子CareDose 4D管電流自動控制技術(shù)配合降噪處理的個性化掃描方案在胸部低劑量檢查中應(yīng)用，與日常使用常規(guī)劑量且固定管電流的掃描方案進行對比研究，分析對圖像質(zhì)量的影響。

目前，針對體檢人群的胸部低劑量 CT 掃描方案是研究的熱點之一，在目前眾多的掃描方案中，常用的掃描方案是固定管電流50 mA[2]。但此類掃描方案忽略了不同個體以及同一個體的組織密度結(jié)構(gòu)差異，造成對某些部位，如肺尖照射量不足，而另一些部位，如中肺則可能存在照射量過多，降低了圖像質(zhì)量和穩(wěn)定性，使診斷準確率下降。自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)可根據(jù)由人體不同組織結(jié)構(gòu)差異的分布不同造成對射線吸收的差別，計算出個體化的有效管電流量，并對管電流量進行自動調(diào)節(jié)，從而降低輻射劑量。本研究將對在低劑量肺部CT檢查中應(yīng)用管電流自動控制技術(shù)并配合降噪處理的方法進行初步探討。以期優(yōu)化胸部低劑量CT檢查的掃描方案，使輻射劑量分布趨于合理化，且不降低圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1一般資料

選取2014年3～7月于我院接受低劑量螺旋CT檢查的受檢者100例，作為A組，均簽署胸部CT低劑量體檢知情同意書，排除掃描范圍內(nèi)有心臟起搏器、胸骨內(nèi)固定物等金屬固定物者。A組男49例，女51例，年齡41～68歲，中位年齡55.1歲。另選取2014年3～7月于我院接受常規(guī)劑量CT平掃檢查的健康人群受檢者100例，作為B組，排除掃描范圍內(nèi)有心臟起搏器、胸骨內(nèi)固定物等金屬固定物者。B組男52例，女48例，年齡39～86歲，中位年齡61.7歲。

1.2儀器與方法

采用SIEMENS SOMATOM DIFINITION 64層雙源螺旋CT掃描成像系統(tǒng)。掃描前對受檢者進行憋氣訓(xùn)練，受檢者吸氣末一次屏氣完成掃描，掃描范圍從肺尖到肋膈角（包括全部肺）。A組低劑量掃描及重建方案：120 kV，30 mAs，增加CareDose技術(shù)，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距1.0，重建薄層圖像，采用ASA卷積系數(shù)（kernel值）重建進行降噪處理，層厚和層間距均為1.0 mm，層間隔為0；B組常規(guī)劑量掃描及重建方案：120 kV，110 mAs，層厚5 mm，層間距5 mm，螺距1.0，重建薄層圖像，采用標準算法，層厚和層間距均為1.0 mm，層間隔為0。

1.3圖像分析

所有圖像均傳輸至SIEMENS專用診斷工作站，由胸部專業(yè)放射科醫(yī)師在專用監(jiān)視器上觀察圖像，進行測量分析及后處理。采用標準肺窗[窗寬/窗位：（1600～2000） Hu/（-600～-700）Hu]、縱隔窗[軟組織窗，（350～380） Hu/（10～15）Hu]及骨窗（2000/400）Hu進行觀察。

1.3.1 圖像噪聲的主觀評價及方法 采用雙盲法評分： 由兩位高年資胸部專業(yè)放射科醫(yī)師在不顯示掃描參數(shù)的情況下，分別獨立從診斷工作站專業(yè)監(jiān)視器上閱片并進行圖像質(zhì)量評分（image quality scores，IQS），其中一位為副主任醫(yī)師以上職稱。評分標準見表1。

表1 IQS評分標準

1.3.2 圖像噪聲的客觀評價及方法 ①測量方法：不同層面圖像標準差（standard deviation，SD）值測定方法：在每位受檢者的重建縱隔窗圖像上，選取指定層面的均勻組織進行測量：在肺尖，選取胸鎖關(guān)節(jié)層面的均勻肌肉組織進行測量；在中肺，選取氣管隆突下水平層面的升主動脈進行測量；在下肺，選取膈上層面的降主動脈進行測量，感興趣區(qū)劃分面積為（200±10）mm2。②對比方法：對選定層面在左、右、后各取3個位點，分別測其SD值，取其均值作為該層面SD值。

1.4 劑量

開啟CT的“Dose Report（劑量報告）”功能，記錄掃描時的各劑量參數(shù)，包括容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol），并儲存?zhèn)鬏斨罰ACS。

1.5統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用統(tǒng)計軟件SPSS 17.0進行分析。運用Kappa檢驗的方法評價兩名醫(yī)師IQS的一致性，若兩名醫(yī)師一致性較高，則任取一名醫(yī)師的評分作為IQS。各取兩組研究對象的指定對應(yīng)層面，比較低劑量與常規(guī)劑量的SD均值。采用獨立樣本t檢驗的方法比較兩組的SD值和IQS。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1兩組劑量對比分析

受檢者低劑量掃描和常規(guī)掃描CTDIvol 容積CT劑量指數(shù)分別為2.06 和8.50。低劑量肺部CT 掃描吸收劑量約為常規(guī)劑量的1/4，有顯著差異。

2.2 兩名胸部專業(yè)影像診斷醫(yī)師IQS評分結(jié)果的一致性分析

Kappa一致性檢驗的結(jié)果：在對肺尖、中肺、下肺IQS評分中，兩名醫(yī)師的一致性均較高（Kappa值均>0.75，P均>0.05），故采用其中任一名醫(yī)師的評分結(jié)果作為標準評價圖像質(zhì)量。

2.3 兩組圖像質(zhì)量對比分析

在肺尖層面，A組的IQS低于B組（P<0.05），說明A組的圖像質(zhì)量優(yōu)于B組；而在中肺和下肺層面，A、B兩組IQS比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均>0.05），說明兩組圖像質(zhì)量無明顯差異，見表2。

表2 A、B兩組肺尖、中肺和下肺的IQS比較（x±s）

2.4兩組對應(yīng)的層面圖像SD值比較結(jié)果

在肺尖和下肺層面，A組SD值低于B組（P<0.05），即A組圖像噪聲低于B組；在中肺層面，A、B兩組SD值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），即兩組圖像噪聲無明顯差異，見封三圖5～7、表3。

表3 A、B兩組對應(yīng)的不同層面圖像的SD值比較結(jié)果（x±s）

3 討論

肺癌在早期階段的臨床癥狀并不明顯，不具有典型特異性，而肺癌患者的預(yù)后效果又較差，在能夠確診時超過一半的患者已經(jīng)為腫瘤晚期，延誤了最佳治療時期[3，4]，已成為當(dāng)前中老年人主要的死亡原因之一。有研究表明，對肺癌的早期準確診斷有助于進行腫瘤完整切除手術(shù)，最大限度延長患者的存活時間[5]。因此，對肺癌患者進行早期準確診斷，能使患者及時得到治療，保障其生命安全。通過影像學(xué)檢查方法進行普查是發(fā)現(xiàn)早期或無癥狀的亞臨床期肺癌的最有效方法。目前，最常用的影像學(xué)檢查方法是普通胸部X線攝片和胸部多層螺旋CT[6，7]。其中多層螺旋CT分辨率極高，有很高的臨床診斷價值，但其缺點是輻射劑量太大，會對患者身體造成一定程度損傷。在胸部體檢中，低劑量 CT 因輻射劑量較低而得到較廣泛的應(yīng)用，尤其是在肺癌篩查方面，其檢出率要大大高于 X 線胸片。相對于胸部X線片，螺旋CT對肺癌的早期診斷有明顯的優(yōu)勢[8，9]。隨著公眾健康意識的提高，健康體檢年受檢量不斷上升[10]。多層螺旋CT的問世及低劑量CT掃描技術(shù)的成熟為肺癌的CT普查創(chuàng)造有利條件[11]。韓偉等[12]對1 000 名健康體檢者分別進行普通平片和低劑量胸部 CT 平掃，結(jié)果顯示胸片異常發(fā)現(xiàn)率20.18%，低劑量CT胸部平掃異常發(fā)現(xiàn)率 46.17%。王甦等[13]報道低劑量 CT 是檢測早期無癥狀肺癌的有效方法，可提高檢出率，實現(xiàn)疾病的早期診斷和治療。鄭文龍等[14]報道多層螺旋 CT 成人胸部低劑量掃描，既不影響胸部疾病的診斷，又能顯著降低掃描劑量，具有顯著的防護價值。據(jù)報道，低劑量胸部CT檢查可使肺癌的死亡率降低20%[15]。

本研究在對比了低劑量CT和常規(guī)劑量CT后，結(jié)果顯示：在肺尖，A組圖像質(zhì)量優(yōu)于B組；在中肺，兩組SD值及IQS均無統(tǒng)計學(xué)意義的差異；在下肺，A組SD值低于B組，而兩組IQS差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但A組的管電流低于B組。由此可見，管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)提高了圖像質(zhì)量和均一性，在觀察肺尖的結(jié)構(gòu)方面更有優(yōu)勢，提高了該部位疾病的檢出率，而在吸收劑量上A組優(yōu)勢明顯，幾乎只相當(dāng)于B組的1/4。

CT圖像的質(zhì)量取決于高對比分辨率、低對比分辨率和噪聲。在一定的劑量下，不同厚度的物體對X線的衰減程度不同，厚度越大的物體，重建出來的圖像的噪聲較大。骨骼多的地方其噪聲要比軟組織多的地方噪聲大，為了使噪聲水平趨于一致，可在骨骼多的地方加大劑量，而在軟組織多的地方減少劑量。如人體縱軸方向的厚度和衰減程度差異較大，在縱軸方向就可以很好地實施劑量降低技術(shù)。本研究中采用CAREDOES 4D西門子優(yōu)勢技術(shù)，根據(jù)定位片中恒定管電流下縱軸衰減程度差異，達到自動調(diào)整劑量減少患者的曝光劑量、但不降低圖像質(zhì)量的結(jié)果。

除了應(yīng)用管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)使劑量分布合理化，本研究中還對比了低劑量CT掃描和常規(guī)劑量掃描對圖像質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)在以肺部為主要觀察部位的圖像中，低劑量CT 并未明顯降低圖像質(zhì)量（見封三圖8）。管電流降低引起圖像質(zhì)量的下降主要是降低了低對比分辨力， 而高對比分辨力幾乎不會因此下降。量子噪聲的升高與mA 值的平方根成反比。病變與周圍正常肺組織形成對比是顯示肺部病變的基礎(chǔ)，噪聲水平的升高將降低其顯示質(zhì)量。充氣的肺組織平均CT 值在 -810～-860 Hu。在低劑量胸部CT掃描中，大血管和胸壁軟組織是引起影像圖像質(zhì)量降低的主要因素，肺組織中病變受噪聲影響不大。

低劑量螺旋CT 體檢解決了群體輻射劑量過大的問題。適用于高危人群普查早期肺癌。而在低劑量肺部CT檢查中使用管電流自動控制技術(shù)并配合降噪處理，將使輻射劑量分布進一步趨于合理化，更有利于觀察肺尖的結(jié)構(gòu)，提高該部位疾病的檢出率。隨著CT檢查的普及，在保證圖像質(zhì)量可用于診斷疾病的前提下，盡可能降低群體輻射劑量是醫(yī)務(wù)工作者的重要責(zé)任和研究方向。

[參考文獻]

[1] 陳萬青，張思維，曾紅梅，等. 中國2010年惡性腫瘤發(fā)病與死亡[J]. 中國腫瘤，2014，23（1）：1-10.

[2] 張曉錦，董健，崔斌，等. 自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)在胸部低劑量CT 篩查中的臨床價值[J]. 中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2010， 26（6）：1169-1170.

[3] 邢雪蓮. 多層螺旋CT低劑量掃描在監(jiān)測早期肺癌動態(tài)進展的應(yīng)用價值研究[J]. 臨床肺科雜志，2013，（38）：456-457.

[4] 翟淼，于朝陽，張本超，等. 早期肺癌動態(tài)進展的多層螺旋CT低劑量掃描診斷研究[J]. 中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2011，22（7）：495-497.

[5] 侯志雄. 多層螺旋CT低劑量掃描在監(jiān)測早期肺癌動態(tài)進展的應(yīng)用價值研究[J]. 成都醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2012，11（22）：365-366.

[6] 張春秋. 64 層螺旋CT低劑量與常規(guī)劑量對早期肺癌診斷的對比研究[J]. 當(dāng)代醫(yī)學(xué)，2013，1（925）：22-23.

[7] 顏月萍. 早期肺癌低劑量 CT 檢測的技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用分析[J]. 中國現(xiàn)代醫(yī)生，2013，51（18）：73-75.

[8] 李衛(wèi)東，吳正煜. 胸部低劑量 CT 的應(yīng)用現(xiàn)狀及臨床價值[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2013，34（6）：110-111.

[9] 張麗，于紅，劉士遠. 低劑量CT早期肺癌篩查的應(yīng)用進展[J]. 國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志，2011，34（6）：535-538.

[10] 梁秀梅，譚勇. 多層螺旋 CT 胸部體檢低劑量研究[J]. 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2012，40（2）：188-192.

[11] 蘇士成，蔡敏，屠建春，等. 低劑量CT對肺癌早期篩查的研究[J]. 臨床肺科雜志，2012，17（12）：2227-2229.

[12] 韓偉，付麗，彭麗，等. 低劑量 CT 胸部平掃在健康體檢中的應(yīng)用[J]. 四川醫(yī)學(xué)，2010，31（5）：679-680.

[13] 王甦，李忠凱，張麗波，等. 用低劑量CT對早期無癥狀肺癌篩查的探討[J]. CT理論與應(yīng)用研究，2010，19（3）：83-91.

[14] 鄭文龍，吳愛琴，許崇永，等. 多層螺旋 CT 低劑量掃描和防護價值[J]. 醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2010，20（2）：182-184.

[15] National Lung Screening Trial Research Team，Aberle DR，Adams AM，et al. Reduced lung-cancer mortality with low-dose computed tomographic screening[J]. N Engl J Med，2011，365（5）：395-409.

（收稿日期：2014-12-01）