自動曝光技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)降低肝臟CT輻射劑量的可行性分析

趙君祿,聶關(guān)偉,王猛,鄭立冬,任慶云(河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院,石家莊 050031)

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自動曝光技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)降低肝臟CT輻射劑量的可行性分析

趙君祿,聶關(guān)偉,王猛,鄭立冬,任慶云(河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院,石家莊 050031)

摘要：目的探討自動曝光技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)對降低肝臟CT輻射劑量的可行性。方法 選擇疑診肝腫瘤或肝腫瘤復(fù)查患者93例，隨機(jī)將其分為A、B、C組各31例，三組均予64排螺旋CT掃描檢查，A組電壓120 kV、電流150 mAs，B、C組采用自動曝光技術(shù)并迭代重建技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，B組電壓120 kV、電流130 mAs，C組電壓120 kV、電流110 mAs。計算三組有效輻射劑量、主觀評價圖像質(zhì)量(分辨率、圖像失真、診斷信心度)、客觀評價圖像質(zhì)量(CT值、噪聲、SNR、CNR)。結(jié)果A、B、C組有效輻射劑量分別為(7.64±0.67)、(4.23±0.27)、(2.41±0.38)mSv，三組有效輻射劑量比較，P<0.05。A、B組圖像分辨率、圖像失真、診斷信心評分及總分均高于C組(P均<0.05)。B組肝CT值、SNR、CNR高于A、C組(P<0.05)，三組噪聲比較,P>0.05。結(jié)論 肝臟CT掃描時采用自動曝光技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)可有效降低輻射劑量，管電流降至130 mAs時不影響圖像質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：肝腫瘤；CT檢查；迭代重建技術(shù)；自動曝光技術(shù)；有效輻射劑量

CT檢查是臨床診斷不可或缺的重要手段之一，但如何在獲得高質(zhì)量的診斷影像同時又能減少其對人體的輻射傷害，發(fā)揮更好的臨床作用是目前面臨的關(guān)鍵問題。自動曝光技術(shù)可在保證螺旋CT圖像質(zhì)量的同時減少其輻射劑量，根據(jù)特定位置被照物體的厚度自動調(diào)節(jié)管電流的大小使圖像噪聲保持在一定水平[1]。迭代重建技術(shù)應(yīng)用最大似然-期望最大化法進(jìn)行計算，對X線光子分布進(jìn)行原始估計，估算每個投影方向上探測器獲得的可能計數(shù)，然后將正投影數(shù)據(jù)與探測器實際采集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，用于更新原始估計數(shù)據(jù)，不斷重復(fù)此過程，直至下次迭代結(jié)果無限接近[2]。臨床可采用調(diào)節(jié)管電流的方法調(diào)節(jié)輻射有效劑量，管電流越小，輻射劑量越低[3]。2013年11月～2015年5月，我們探討了自動曝光技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)對降低肝臟CT輻射劑量的可行性。

1資料與方法

1.1臨床資料疑似肝腫瘤或肝腫瘤復(fù)查患者93例，均行肝臟CT增強(qiáng)掃描檢查，排除對碘造影劑過敏者、嚴(yán)重心腎功能不全者、妊娠或哺乳期者。將患者隨機(jī)分為A、B、C組，每組各31例。A組中男21例、女10例，年齡31～69(41.39±10.54)歲；體質(zhì)量52～76(61.52±12.44)kg；BMI 18～25(23.00±3.43)kg/m2；臨床表現(xiàn)為肝區(qū)疼痛29例，消瘦28例，肝腫大24例，黃疸8例，腹水5例；有糖尿病病史14例、高血壓病史22例、心腦血管疾病病史10例。B組男20例、女11例，年齡33～69(42.07±10.28)歲；體質(zhì)量51～79(61.08±12.46)kg；BMI 18～25(22.87±3.06)kg/m2；臨床表現(xiàn)為肝區(qū)疼痛28例，消瘦27例，肝腫大25例，黃疸9例，腹水4例；有糖尿病病史15例、高血壓病史20例、心腦血管疾病病史11例。C組中男22例、女9例，年齡30～72(41.07±11.19)歲；體質(zhì)量52～81(62.03±12.08)kg；BMI 18～26(22.18±3.24)kg/m2；臨床表現(xiàn)為肝區(qū)疼痛29例，消瘦27例，肝腫大25例，黃疸7例，腹水6例；有糖尿病病史14例、高血壓病史21例、心腦血管疾病病史11例。A、B、C組一般資料均具有可比性。本研究獲患者及家屬知情同意。

1.2自動曝光技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)方法三組均予64排螺旋CT掃描，準(zhǔn)直128×0.6 mm,重建層厚及間隔1 mm,螺距0.6,X線管旋轉(zhuǎn)速度2 s/圈,視野420～450 mm,窗寬200 Hu,窗位40 Hu?；颊呷⊙雠P位，屏氣，自膈頂掃描至肝下緣。先平掃，經(jīng)肘正中(前)靜脈注入碘比醇80 mL，生理鹽水10 mL沖洗，然后延遲30、60、120 s行肝動脈期、門靜脈期、延遲期掃描。A組電壓120 kV、電流150 mAs，B、C組采用自動曝光技術(shù)并參照文獻(xiàn)[4]方法采用迭代重建技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，B組電壓120 kV、電流130 mAs，C組電壓120 kV、電流110 mAs。

1.3觀察指標(biāo)計算有效輻射劑量，有效輻射劑量=劑量長度乘積×0.015 mSv/(mGy·cm)。主觀評價圖像質(zhì)量[4]，由2名診斷醫(yī)師采用盲法對圖像進(jìn)行評價，可適當(dāng)調(diào)整窗寬和窗位，根據(jù)分辨率較差、可接受、較好、非常好分別計1、2、3、4分；根據(jù)圖像失真不能接受、失真較嚴(yán)重、失真不嚴(yán)重不影響診斷、無失真分別計1、2、3、4分；根據(jù)診斷信心度不能診斷、僅提示可見病變、可能診斷、很有信心診斷分別計1、2、3、4分。客觀評價圖像質(zhì)量[4]，門靜脈主干水平層面上分別取肝實質(zhì)、右側(cè)豎脊肌、前腹壁皮下脂肪中央均勻區(qū)域作為ROI，計算CT均值。計算噪聲、信噪比(SNR)及對比噪聲比(CNR),SNR=肝實質(zhì)平均CT值/前腹壁皮下脂肪平均SD，CNR=(肝實質(zhì)平均CT值-右側(cè)豎脊肌平均CT值)/前腹壁皮下脂肪平均SD。

2結(jié)果

2.1三組有效輻射劑量比較A、B、C組有效輻射劑量分別為(7.64±0.67)、(4.23±0.27)、(2.41±0.38)mSv，三組間比較,P<0.05。

2.2三組圖像質(zhì)量主觀評價指標(biāo)比較與C組比較，A、B組分辨率、圖像失真、診斷信心評分及總分均升高(P均<0.05)。A、B組分辨率、圖像失真、診斷信心評分及總分比較差異無統(tǒng)計意義(P均>0.05)。見表1。

表1　三組圖像質(zhì)量主觀評價指標(biāo)比較(分,±s)

注：與C組比較，*P<0.05。

2.3三組圖像質(zhì)量客觀評價指標(biāo)比較B組肝CT值、SNR、CNR高于A、C組(P均<0.05)，A、C組CT值、SNR、CNR比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。三組噪聲比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2　三組圖像質(zhì)量客觀評價指標(biāo)比較±s)

注：與B組比較，*P<0.05。

3討論

CT被認(rèn)為是造成醫(yī)源性照射最重要的原因(30%)[5]。臨床常用降低其有效輻射劑量的措施有:①降低管電流：根據(jù)輻射劑量與管電流的線性關(guān)系，通過降低管電流降低輻射劑量[3]；②降低管電壓：降低管電壓可降低有效輻射劑量,同時亦降低了X線的質(zhì)量,導(dǎo)致吸收的輻射比例增加；③加大螺距：容積掃描時的螺距加大可使有效輻射劑量降低,但同時增加了圖像的噪聲、降低長軸方向上的空間分辨率[6]。自動曝光控制技術(shù)可根據(jù)患者身材、臟器的解剖形態(tài)自動調(diào)整球管電流,對每一次球管旋轉(zhuǎn)的在線可控式球管電流調(diào)制。即在較低的輻射劑量水平上提供穩(wěn)定的圖像質(zhì)量。傳統(tǒng)的固定管電流掃描技術(shù)用一種管電流,圖像質(zhì)量相對較好,但未考慮患者身材和臟器解剖形態(tài)的差異,增加了有效輻射劑量[7，8]。晏飛虎等[9]發(fā)現(xiàn)，采用64 層螺旋CT 自動曝光控制技術(shù)，輻射劑量下降的同時圖像質(zhì)量也下降，但仍能達(dá)到診斷要求。

CT圖像重建算法主要包括解析法、迭代法，解析法重建速度快、成像質(zhì)量較好，但要求完全的、等間距的投影數(shù)據(jù)，積分途徑要為直線，且重建圖像有偽影。迭代重建算法適用于不同方式的采樣數(shù)據(jù)，對不完全數(shù)據(jù)亦可圖像重建。其假設(shè)橫斷面由一個未知的數(shù)組組成，根據(jù)測量得到的投影數(shù)據(jù)對這些未知的向量建立一組代數(shù)方程式，通過方程組求解未知圖像向量。在同等輻射劑量下，應(yīng)用高級重建算法，可降低有效輻射劑量，甚至還可改善圖像質(zhì)量[10,11]。馬宇等[12]探討肝臟病變檢查者應(yīng)用自適應(yīng)迭代重建算法在CT 低劑量方面的應(yīng)用價值，將90 例腹部CT 檢查者隨機(jī)分成A、B、C 3 組，預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)分別為8、10、11，結(jié)果三組圖像質(zhì)量均符合診斷要求，而A組有效輻射劑量顯著低于其他兩組，可見自適應(yīng)迭代重建算法結(jié)合自動管電流調(diào)制技術(shù)可降低CT檢查的有效輻射劑量。徐姝等[13]發(fā)現(xiàn)iDOS E 迭代重建技術(shù)可在掃描劑量減半的情況下獲得滿足診斷要求的肝臟增強(qiáng)CT圖像。

本研究中A組采用常規(guī)方法及常規(guī)劑量進(jìn)行64排螺旋CT掃描，B、C組采用自動曝光技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)，且兩組的管電流均低于A組，B組電流130 mAs，C組電流110 mAs。掃描后有效輻射劑量A組>B組>C組，三組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義?？梢姡茈娏鹘档秃笥行л椛鋭┝侩S之降低。影像質(zhì)量方面，A、B組分辨率、圖像失真、診斷信心評分及總分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，且兩組以上指標(biāo)比較評分均高于C組。證明B組雖降低了管電流，但并未影響圖像質(zhì)量，與A組未降低管電流的圖像質(zhì)量無差異，但C組繼續(xù)降低管電流后圖像質(zhì)量受到影響。B組肝CT值、SNR、CNR高于A、C組，A、C組CT值、SNR、CNR比較差異無統(tǒng)計意義。進(jìn)一步證明B組在降低有效輻射劑量的同時未影響圖像質(zhì)量，符合臨床診斷要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳巖.自動曝光控制技術(shù)在數(shù)字化 X 射線胸部攝影中的應(yīng)用探討[J].生物醫(yī)學(xué)工程與臨床,2014,18(11):39-41.

[2] 黃偉,張艷,徐益明.迭代重建技術(shù)在臨床低劑量CT掃描中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國介入影像與治療學(xué),2012,9(5):392-395.

[3] 崔潔,張忠太,郭芳,等.PET/CT檢查受檢者有效劑量水平分析[J].中國輻射衛(wèi)生，2014，23(6):507-509.

[4] 潘丹，姜彥，陳鑫，等.迭代模型重建技術(shù)不同輻射劑量對肝臟CT增強(qiáng)掃描圖像質(zhì)量的影響[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2015，23(1)：10-13.

[5] Kulkarni NM, Uppot RN, Eisner BH, et al. Radiation dose reduction at multidetector CT with adaptive statistical iterative reconstruction for evaluation of urolithiasis: how low can we go[J]. Radiology, 2012,265(1):158-166.

[6] Sucha D, Willemink MJ, de Jong PA, et al. The impact of a new model-based iterative reconstruction algorithm on prosthetic heart valve related artifacts at reduced radiation dose MDCT[J]. Int J Cardiovasc Imaging, 2014,30(4):785-793.

[7] 王忠用，張經(jīng)建，王新怡，等.數(shù)字乳腺機(jī)自動曝光與手動曝光輻射劑量對比研究[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2010，30(6):745-746.

[8] 趙君祿，李敬玉，任慶云，等.圖像域迭代重建算法與濾波反投影法對肝臟CT 圖像質(zhì)量和掃描劑量影響的比較研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35(10)：91-93.

[9] 晏飛虎，劉長蘭，付啟義，等.自動曝光控制技術(shù)在胸部低劑量CT 掃描的應(yīng)用探討[J].江西醫(yī)藥，2012，47(3)：267-268.

[10] 黎佩君,黃飚,梁長虹,等.迭代重建算法CT 灌注成像與CT 血管造影在缺血性腦血管病中的診斷價值[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2013,21(12):881-885,890.

[11] Kidoh M, Nakaura T, Nakamura S, et al. Low-dose abdominal CT: comparison of low tube voltage with moderate-level iterative reconstruction and standard tube voltage, low tube current with high-level iterative reconstruction[J]. Clin Radiol, 2013,68(10):1008-1015.

[12] 馬宇，周智鵬，邱維加，等.肝內(nèi)病變應(yīng)用自適應(yīng)迭代重建算法降低CT 輻射劑量的研究[J].臨床放射學(xué)雜志,2014,33(8):1269-1272.

[13] 徐姝,侯陽,郭啟.應(yīng)用迭代重建技術(shù)的低劑量增強(qiáng)CT 評估肝臟腫瘤的可行性[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2011，27(8)：1633-1635.

(收稿日期：2015-11-04)

中圖分類號：R735.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1002-266X(2016)13-0035-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.13.013

通信作者：任慶云(E-mail:1436277932@qq.com)

基金項目：河北省衛(wèi)生與計劃生育委員會指導(dǎo)性課題(ZD20140296)。