肝臟螺旋CT低劑量掃描與圖像質(zhì)量相關(guān)性的實驗研究

1.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科 (廣西 南寧 530021)

2.廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院放射科 (廣西 柳州 545005)

林盛才1 趙海波2

肝臟螺旋CT低劑量掃描與圖像質(zhì)量相關(guān)性的實驗研究

1.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科 (廣西 南寧 530021)

2.廣西醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院放射科 (廣西 柳州 545005)

林盛才1趙海波2

目的探討肝臟CT低劑量掃描參數(shù)與其圖像質(zhì)量的相關(guān)性。方法使用不同管電流和不同螺距對同一動物的肝臟行CT掃描，毫安分別選擇20-300mA的不同數(shù)值，螺距選用0.516和1.375兩種，分析管電流和螺距與圖像質(zhì)量和輻射劑量的關(guān)系。結(jié)果由20mA至300mA，容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index,CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product,DLP)呈線性比例增加，20mA-140mA是300mA所得CTDIvol/DLP值的6.67%-46.7%；在管電流不同mA值的情況下，螺距0.516:1得到的CTDIvol、DLP有統(tǒng)計學(xué)差異(P ＜0.05)，螺距1.375:1得到的 CTDIvol、DLP有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。結(jié)論CTDIvol與電流大小呈線性正相關(guān)，通過電流的變化來控制CTDIvol的大小，在圖像質(zhì)量滿足診斷要求的前提下，控制電流在250-300mA，螺距為1.375：1，可使輻射劑量最低。

體層攝影術(shù)；X線計算機，低劑量；圖像質(zhì)量；輻射劑量

CT檢查的人數(shù)及次數(shù)迅速增加，同時亦顯著增加了放射診斷醫(yī)療照射劑。較高劑量輻射引起患者生物學(xué)危險性變化，尤其是致癌的潛在危險性雖尚存在爭議，不過，最大限度地保護患者是十分必要的。故在2005年的RSNA會議上，降低掃描劑量是熱點問題之一，主要探討如何降低MSCT的射線劑量和如何有效地保護患者。因此，如何在輻射劑量與診斷圖像質(zhì)量之間找到最佳平衡點成為國內(nèi)外放射學(xué)工作者面臨的重要課題。螺旋CT肝臟的掃描所占檢查比例較大，本研究分析肝臟CT掃描不同參數(shù)與輻射劑量、圖像質(zhì)量相關(guān)性，探討不降低肝臟病變CT診斷質(zhì)量的前提下，盡量減低輻射劑量的CT掃描技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 一般資料研究對象：選取一只長白豬，體重分別為56.4kg，進行腹部的不同掃描參數(shù)的螺旋CT檢查。美國GE公司生產(chǎn)Light speed 64(VCT)層螺旋CT掃描儀，氯胺酮2ml，0.3g沈陽獸藥廠生產(chǎn)，戊巴比妥鈉溶液(10mg/ml)。

1.2 實驗方法及掃描參數(shù)實驗豬在實驗當(dāng)天禁食、麻醉，首先肌肉注射麻醉劑氯胺酮15mg/kg，靜脈注射戊巴比妥鈉20mg/kg，待實驗用豬角膜反射遲鈍、呼吸平穩(wěn)后，俯臥于CT掃描床上，固定頭頸部、雙前肢、胸部及腹部的位置，下肢伸直，保持正中矢狀面垂直掃描床，使用專用綁帶固定，具體掃描參數(shù)如下：使用120kv，0.6s/r，掃描層厚5mm，螺距0.516∶1，重建層厚1.25mm等參數(shù)不變，分別使用20mA，40mA，60mA，80mA，100mA，140mA，180mA，220mA，250mA，300mA對實驗動物同一區(qū)域掃描，共獲得10組數(shù)據(jù)。再把螺距更改為0.375∶1，再次獲得10組數(shù)據(jù)。探測器覆蓋(Detector Coverage)：40；采集層厚(Thickness)：5mm；球管旋轉(zhuǎn)時間(Rotation Time)：0.6rot/s；進行以上10組掃描。

1.3 輻射劑量評價組間輻射劑量比較記錄由機器自動生成的容積CT劑量指數(shù)[CTDvol值(mGy)]，劑量長度乘積[DLP(mGy/ cm)]，見圖1-2。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析使用SPSS 18.0軟件，計量資料使用t檢驗，P＜0.05，為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

兩種螺距、不同mA條件下的CTDIvol和DLP 20mA至300mA，CTDIvol和DLP呈線性比例增加，20mA-140mA是300mA所得CTDIvol/ DLP的(6.67%～46.7%)，比較不同mA的情況下，螺距0.516∶1，得到的 CTDIvol、DLP有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。螺距1.375∶1得到的 CTDIvol、DLP有統(tǒng)計學(xué)差異(P ＜0.05)。見表1，圖3-6。

表1 兩種螺距、不同mA條件下的CTDIvol和DLP

3 討 論

國內(nèi)外許多學(xué)者都圍繞管電流和螺距做實驗研究，分析其與圖像質(zhì)量的相關(guān)性。在不同掃描條件下，影響CT圖像質(zhì)量的參數(shù)主要有劑量、噪聲、層厚、空間分辨力、密度分辨力等[1]，本研究主要分析輻射劑量與噪聲對圖像質(zhì)量的影響。鄭敏文等[2]研究表明在Pitch值、管電壓不變和掃描時間固定時，輻射劑量與管電流成正比，本組研究也證實了這種觀點，同時證明了在mA值、管電壓、掃描長度不變的情況下，增大Pitch值，掃描時間會縮短，患者所受輻射劑量值CTDIvol、DLP會降低，本組中在同是300mA下，螺距由0.516變?yōu)?.375時，CTDIvol從28.83mGy降低為10.81mGy，DLP從969.3mGy. cm降低為388.69mGy.cm，分別降低了62.5%和57.9%。雖然增加Pitch值可以減少掃描時間，從而減少輻射劑量，但是Pitch增大會使圖像的Z軸空間分辨率下降[3]。本組研究使用美國GE公司的light speed 64 VCT，選擇了其中兩組螺距0.516和1.375，掃描同一范圍時，螺距小，采集圖像時間較長，輻射劑量也較大，相反，螺距大，圖像采集時間短，輻射劑量較小，但是密度分辨率就低于小螺距的，相同mA下，圖像質(zhì)量的目測評分也較低。本組研究結(jié)果表明在0.516∶1的螺距下，300mA-20mA的CTDIvol 為28.83mGy-1.92mGy，DLP為969.330mGy.cm-64.62Gy.cm；在0.375∶1螺距下，300mA-20mA的CTDIvol為10.81mGy-0.72mGy，DLP為388.69mGy.cm-25.91Gy. cm，且呈線性比例，隨著mA的增加，輻射劑量增加，20mA-140mA是300mA所得CTDIvol/DLP的(6.67%-46.7%)，低劑量CT掃描能夠大大的降低了患者所受到的輻射劑量。在60mA以下時，輻射劑量達(dá)到較低的水平，但是圖像質(zhì)量下降較大，圖像顆粒增加，有條形偽影，當(dāng)螺距從0.516∶1變?yōu)?.375∶1時，CTDIvol/DLP相應(yīng)變小，增加螺距，大大的降低了患者輻射劑量。綜合選擇可以把低劑量組選擇在螺距0.516∶1和220～250mA、螺距1.375和250-300mA，但是當(dāng)使用0.516的螺距時，相同掃描范圍內(nèi)，實驗豬所受到的輻射劑量是螺距1.375的2倍，所以螺距為1.375和250mA-300mA為最佳的肝臟低劑量CT掃描參數(shù)。

傅強等[4]使用管電壓為100kV，管電流分別取250mAs、300mAs、350mAs、400mAs和450mAs，與管電壓120kV、管電流為300mAs做比較，得出可以使用100kV、350mAs可以降低輻射劑量。Hopper等[5]使用螺旋CT掃描低劑量80mAs-125mAs與常規(guī)劑量的350mAs進行比較，低劑量CT掃描對大部分腹部器官的圖像與常規(guī)掃描無顯著性區(qū)別。Copperath[6]首先提出按病人體重調(diào)節(jié)腹部CT的mAs，體重小于60kg使用管電流125mAs，60kg～80kg使用管電流150mAs，大于80kg使用管電流175mAs，三組檢查的影像質(zhì)量沒有區(qū)別。本組研究結(jié)果中使用250mA～300mA，螺距為1.375時，實驗豬體重為56kg，比Copperath所使用的60kg/125mAs小，所受到的輻射劑量也變少，本組所有圖像能夠達(dá)到診斷的要求，研究結(jié)果與Hopper等相似，本實驗采用同一動物模型進行不同參數(shù)的實驗，探討各參數(shù)與肝臟圖像質(zhì)量、輻射劑量的關(guān)系，初步確定肝臟低劑量CT掃描參數(shù)，為進一步擴大實驗樣本，研究輻射劑量與掃描參數(shù)在肝臟中應(yīng)用的相關(guān)性奠定基礎(chǔ)，因在不同的組織中，既能達(dá)到診斷要求又降低輻射劑量的掃描參數(shù)不同，GE公司light speed 64 VCT掃描速度較快，圖像分辨率高，本組研究在這款機器上完成，因為各廠家機器設(shè)計不同，所需參數(shù)會不同，像西門子CT可以在一定范圍內(nèi)改變螺距的數(shù)值，而GE的這款CT只有三個螺距，0.516、0.938和1.375，本組研究使用最大和最小的兩組螺距和十組不同mA進行配對采集實驗豬的肝臟圖像，進行各參數(shù)相關(guān)性分析，許多學(xué)者認(rèn)為降低mA就能達(dá)到低劑量CT掃描目的，認(rèn)為低劑量CT掃描就是降低毫安，這是一個誤區(qū)，但是在腹部中不能過低的降低mA，會影響圖像質(zhì)量，低劑量CT掃描雖然圖像噪聲有所增加，但在掃描中所獲圖像質(zhì)量及影像信息完全可以滿足診斷的要求，大大降低了受檢者接受的輻射劑量[7]。

一般會采用固體模型、動物實驗、臨床患者分組實驗等，只有少部分學(xué)者是使用同體動物實驗，使用同體動物實驗分析輻射劑量與圖像質(zhì)量的關(guān)系，排除了個體差異，臨床患者分組實驗有時候會違反倫理學(xué)，而且不能再同一患者身體上做多組低劑量實驗，所以現(xiàn)在很多研究都建立在動物實驗基礎(chǔ)上，本研究使用實驗豬為56.4kg，建立在成豬同體上，分析成像參數(shù)、輻射劑量與圖像質(zhì)量相關(guān)性，本組研究不足之處：未使實驗樣本增多，強調(diào)了同體研究，針對同體進行不同條件的采集肝臟圖像，繪制出各參數(shù)之間與輻射劑量、圖像質(zhì)量之間的曲線，本研究未作體重指數(shù)的分析，可為進一步研究腹部低劑量CT掃描技術(shù)提供參考。

圖1-2 不同mA下CTDIvol和DLP比較。CTDIvol（圖1）和DLP（圖2）都隨著mA的增加而增加，兩組螺距在100mA-300mA比20，mA-100mA的斜率較大，曲線上升較快，100mA為輻射劑量的轉(zhuǎn)折點。圖3-4 在300mA下，兩組螺距可以達(dá)到診斷要求。兩組螺距下各組織邊界清晰、螺距0.516∶1圖像（圖3）顆粒較細(xì)膩，無組織間偽影，螺距1.375∶1圖像（圖4）膈面有呼吸引起的運動偽影，螺距0.516∶1的圖像優(yōu)于螺距1.375∶1。圖5-6 在140mA下，兩組螺距可以達(dá)到診斷要求。螺距0.516∶1圖像（圖5）各組織邊界清晰、顆粒細(xì)膩，膽囊與肝臟組織分界清晰；螺距1.375∶1圖像（圖6）各組織邊界稍模糊、顆粒稍粗、少量的偽影，膽囊與肝臟組織分界清晰。

[1]亓恒濤,秦維昌,王巍,等.64層螺旋CT噪聲測試及其影響因素分析[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護雜志,2007,27(2):195-198.

[2]鄭敏文,趙宏亮,徐健,等.多層螺旋CT主動脈低劑量與常規(guī)劑量掃描的對照研究[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2008,24(3):443-445.

[3]Berrington GA, Darby S Risk of cancer from diagnostic X-rays: estimates for the UK and 14 other countries[J]. Lancet,2004,363 (8):345-351.

[4]傅強,汪宜占,越宇,等.多層CT低劑量掃描技術(shù)在腹部的應(yīng)用[J].中臨床醫(yī)學(xué)影像雜志,2007,18(11):819-821.

[5]Hopper KD, Keeton NC, Kasales CJ,et al.Utility of low mAs 1.5 pitch helical versus conventional highmA abdominal CT[J].Clinical Image,1998,22(1):54-59.

[6]Coppenrath E, Schmid C, Brandl R, et al.Spiral CT of the abdomen:weight-adjusted dose reduction[J].Fortschr Rontgenstr,2001,173(1):52-56.

[7]張彥彩,朱小忠.螺旋CT低劑量掃描研究進展[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2010,26(7):1376-1378.

(本文編輯: 張嘉瑜)

An Experimental Research of the Correlation between Hepatic Spiral CT Scan of Low Radiation Dose and Image Quality

LIN Sheng-cai, ZHAO Hai-bo． Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University, Nanning 530021, Guangxi Province, China

ObjectiveTo explore the correlation between the CT scanning parameters of liver spiral CT and its image quality．MethodsTo use different tube current from 20 mA to 300 mA and pitch of 0．516 and 1．375 on the same animal liver by helical CT scanning, and to analyze the correlation among tube current, pitch, image quality and radiation dose．ResultsFrom 20 mA to 300 mA, CTDIvol and DLP hah linear proportional increase, the CTDIvol/DLP value of 20mA-140 mA was 6．67% to 46．7% of that of 300 mA．Comparing the different condition of tube current, the difference of CTDIvol, DLP was statistically significant when pitch was 0．516:1 and 1．375:1 (P＜0．05)．ConclusionCTDIvol had a positive linear correlation with the change of tube current． The image quality can be ensured and the radiation can be reduced by control the tube current between 250 to 300mA and the pitch of 1．375:1．

Computed Tomography; X-ray Computed; Low Dose; the Same Body; Image Quality; Radiation Dose

R445.3

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.10.021

林盛才

2016-08-27