AIDR 3D聯(lián)合低管電壓低對(duì)比劑用量在上腹部CT掃描中的應(yīng)用研究

肖鐵臣，陳雯雯，張 進(jìn)，錢璐瑤，景 晶常州市第四人民醫(yī)院CT室，江蘇 常州 213000

AIDR 3D聯(lián)合低管電壓低對(duì)比劑用量在上腹部CT掃描中的應(yīng)用研究

肖鐵臣，陳雯雯，張 進(jìn)，錢璐瑤，景 晶
常州市第四人民醫(yī)院CT室，江蘇 常州 213000

目的：探討三維自適應(yīng)迭代劑量降低(adaptive iterative dose reduction 3D，AIDR 3D)聯(lián)合低管電壓、低對(duì)比劑用量在上腹部CT掃描中的可行性。方法：將60例患者隨機(jī)分為常規(guī)組和低劑量組兩組(每組30例)。常規(guī)組管電壓120 kV，濾波反投影法(filtered back projection，F(xiàn)BP)重建，對(duì)比劑用量1.5 mL/kg；低劑量組管電壓100 kV，AIDR 3D重建，對(duì)比劑用量1.0 mL/kg。測(cè)量?jī)山M圖像肝實(shí)質(zhì)、主動(dòng)脈、右側(cè)豎脊肌、前腹壁皮下脂肪的CT值及標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算主動(dòng)脈和肝實(shí)質(zhì)的對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)、信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)，記錄容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)及劑量長度乘積(dose length product，DLP)，計(jì)算輻射有效輻射劑量(effective dose，ED)，并對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分。結(jié)果：兩組圖像之間主動(dòng)脈和肝實(shí)質(zhì)CT值、CNR，SNR，圖像噪聲差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；兩組圖像主觀評(píng)價(jià)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；低劑量組CTDIvol及ED均低于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。結(jié)論：在上腹部CT檢查中，AIDR 3D技術(shù)聯(lián)合低管電壓(100 kV)、低對(duì)比劑用量可在降低輻射劑量和對(duì)比劑用量的同時(shí)獲得滿足診斷要求的圖像。

計(jì)算機(jī)斷層掃描；管電壓；輻射劑量；對(duì)比劑；圖像質(zhì)量

隨著上腹部CT增強(qiáng)檢查在臨床中應(yīng)用越來越普遍，其產(chǎn)生的X線輻射損傷越來越受到關(guān)注。國外有文獻(xiàn)報(bào)道，全世界CT檢查只占放射性檢查的7%，但其產(chǎn)生的有效輻射劑量之和超過總量的40%[1]。此外，對(duì)比劑腎病(contrastinduced nephropathy，CIN)已成為醫(yī)院獲得性急性腎損傷的第3位病因[2]，其發(fā)生率隨著對(duì)比劑用量的增加而升高[3]。因此，如何減少輻射劑量和對(duì)比劑用量成為亟需解決的問題。本研究擬探討三維自適應(yīng)迭代劑量降低(adaptive iterativedose reduction 3D，AIDR 3D)聯(lián)合低管電壓、低對(duì)比劑用量在上腹部CT掃描中可行性。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集2016年4—7月于常州市第四人民醫(yī)院擬行腹部CT增強(qiáng)檢查的患者60例，體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI )＜25 kg/m2，其中男性32例、女性28例，平均年齡59.5歲。

1.2 設(shè)備和方法

采用TOSHIBA公司Aquilion Prime能譜CT進(jìn)行檢查。常規(guī)組：管電壓120 kV，對(duì)比劑用量1.5 mL/kg，濾波反投影法(fltered back projection，F(xiàn)BP)重建；低劑量組：管電壓100 kV，對(duì)比劑用量1.0 mL/kg，AIDR 3D重建。兩組均采用自動(dòng)曝光控制技術(shù)(SUREExposure 3D，最大管電流400 mA，最小管電流40 mA，SD 7.5)。掃描范圍自肝頂至雙腎下緣。準(zhǔn)直器40 mm×1.0 mm，矩陣512×512，層厚5 mm，層間距5 mm。采用高壓注射器以3 mL/s速率經(jīng)肘正中靜脈注入對(duì)比劑碘克沙醇(320 mg I/mL)，低劑量組在對(duì)比劑注射結(jié)束后以相同速率繼續(xù)注射生理鹽水30 mL，以沖洗注射管及外周靜脈內(nèi)對(duì)比劑進(jìn)入動(dòng)脈，同時(shí)保持對(duì)比劑流率，延長血管強(qiáng)化的平臺(tái)期時(shí)間[4]，且可充分水化，減少對(duì)比劑腎病的發(fā)生[5]。在腹腔干層面腹主動(dòng)脈勾畫感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，觸發(fā)閾值設(shè)為180 Hu，動(dòng)脈期掃描結(jié)束后延時(shí)30 s開始門靜脈期掃描。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.3.1 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)

由1名具有5年以上閱片經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師在門靜脈期圖像上測(cè)量?jī)山M圖像相似位置ROI (肝實(shí)質(zhì)、主動(dòng)脈、豎脊肌、前腹壁皮下脂肪)的CT值均值及其標(biāo)準(zhǔn)差，非血管組織測(cè)量時(shí)避開大血管及病變區(qū)域(圖1)。每個(gè)ROI測(cè)3次，取均值，ROI面積為(100.0±7.1) mm2。運(yùn)用公式：對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)肝臟= (R O I肝臟-R O I肌肉)/S D背景[6]及C N R腹主動(dòng)脈= (ROI腹主動(dòng)脈-ROI肌肉)/SD背景，計(jì)算肝臟及腹主動(dòng)脈CNR。其中ROI肝臟為肝實(shí)質(zhì)CT值均值，ROI腹主動(dòng)脈為腹主動(dòng)脈CT值均值，ROI肌肉為右側(cè)豎脊肌CT值均值，SD背景為前腹壁皮下脂肪CT值均值。以肝實(shí)質(zhì)CT值標(biāo)準(zhǔn)差為圖像噪聲，運(yùn)用公式：信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)=ROI肝臟/SD肝臟，計(jì)算圖像的SNR。

1.3.2 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)

由2名具有10年以上腹部閱片經(jīng)驗(yàn)的診斷醫(yī)師采用盲法分別對(duì)兩組圖像進(jìn)行獨(dú)立評(píng)價(jià)，統(tǒng)一圖像的窗寬和窗位。參考相關(guān)文獻(xiàn)[6]，采用四分法對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括以下方面。①病灶邊緣銳利度評(píng)分：4分，邊緣清晰銳利；3分，邊緣較銳利；2分，邊緣模糊；1分，邊緣顯示不清或與偽影無法分辨。② 圖像主觀噪聲：4分，圖像噪聲??；3分，圖像噪聲較??；2分，圖像噪聲偏大；1分，圖像噪聲大。③ 診斷信心評(píng)分：4分，圖像總體質(zhì)量?jī)?yōu)秀，有信心確定診斷；3分，圖像總體質(zhì)量較好，有較高信心診斷；2分，圖像總體質(zhì)量較差，影響診斷；1分，圖像總體質(zhì)量極差，無法診斷。

閱片者意見不統(tǒng)一時(shí)，經(jīng)第3名專家進(jìn)行評(píng)分后采用多數(shù)者評(píng)分值。

1.4 輻射劑量

采用容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)及有效劑量(effective dose，ED)評(píng)價(jià)患者的輻射劑量。CTDIvol與CT劑量長度乘積(dose length product，DLP)由機(jī)器掃描結(jié)束后自動(dòng)計(jì)算生成。ED值計(jì)算采用公式：ED=DLP ×k計(jì)算 [k=0.015 mSv/(mGy·cm)][7]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所得計(jì)量資料采用表示，符合正態(tài)分布者采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布者采用秩和檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料(主觀評(píng)分)采用非參數(shù)檢驗(yàn)(Mann-Whitney U test)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 常規(guī)組與低劑量組一般資料比較

兩組患者一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)(表1)。

2.2 圖像質(zhì)量

兩組圖像的腹主動(dòng)脈和肝實(shí)質(zhì)CT值、CNR，SNR，噪聲比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)(表2)。兩組圖像均具有較好的主觀評(píng)價(jià)質(zhì)量，均能滿足診斷要求(圖2、3)，主觀評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)(表3)。

2.3 輻射劑量

低劑量組ED低于常規(guī)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)(表2)。

表1 兩組患者年齡、BMI比較(

表1 兩組患者年齡、BMI比較(

常規(guī)組 低劑量組 F值 P值年齡(歲) 63.30±12.41 55.77±13.18 0.209 0.649 BMI (kg/m2) 22.01±2.44 22.59±2.55 0.235 0.630

表2 兩組圖像CT值、CNR、SNR、噪聲、CTDIvol、ED比較

表2 兩組圖像CT值、CNR、SNR、噪聲、CTDIvol、ED比較

分組 CT值(Hu) CNR SNR 噪聲 CTDIvol(mGy) ED (mSv)腹主動(dòng)脈 肝實(shí)質(zhì) 腹主動(dòng)脈 肝實(shí)質(zhì)常規(guī)組 161.09±19.09 104.48±12.53 12.68±3.53 5.75±2.13 11.34±1.62 9.31±1.17 10.45±3.09 3.92±1.15低劑量組 167.71±24.58 109.51±13.99 13.28±4.93 6.01±2.67 11.43±2.21 9.78±1.41 8.92±2.65 3.28±1.04t值 -1.165 -1.469 -0.541 -0.424 -0.181 -1.405 2.058 2.254P值 0.249 0.147 0.591 0.673 0.857 0.165 0.044 0.028

表3 兩組圖像主觀評(píng)分比較(n)

圖1 CT測(cè)量示意圖

圖2 常規(guī)組圖像

圖3 低劑量組圖像

3 討 論

目前，腹部增強(qiáng)CT檢查在臨床中的應(yīng)用越來越普遍。由于腹腔內(nèi)有很多器官對(duì)射線敏感，其輻射危害往往要高于其他部位，尤其是上腹部多期動(dòng)態(tài)增強(qiáng)CT掃描時(shí)，患者同一部位需重復(fù)接受掃描，器官輻射損傷更明顯。因此，遵循輻射防護(hù)最優(yōu)化原則(as low as reasonable achievable，ALARA)[8]，有效降低腹部CT檢查的輻射劑量顯得尤為重要。

最常用的降低輻射劑量方法是降低管電流、降低管電壓等[9-11]。低管電壓(100或80 kV)的X線能量接近碘原子的k層結(jié)合能(33 keV)，可產(chǎn)生更強(qiáng)的光電效應(yīng)，相應(yīng)增加含碘對(duì)比劑的CT值，從而改善血管、實(shí)質(zhì)器官及富血供病變的顯示，降低患者受到的輻射劑量[12]。因此，本研究低劑量組采用低管電壓。同時(shí)，隨著迭代重建算法技術(shù)的應(yīng)用，可在低SNR背景下獲得比FBP更好的圖像質(zhì)量，為在保證圖像質(zhì)量前提下進(jìn)一步降低噪聲提供了可能。本研究采用的AIDR 3D重建算法是東芝公司推出的最新迭代重建算法，其采用雙空間迭代，即在圖像數(shù)據(jù)空間和投影數(shù)據(jù)空間均進(jìn)行迭代，在不降低空間分辨率和密度分辨率的情況下去除噪聲，從而提高圖像質(zhì)量；且其具有“自適應(yīng)”功能，通過將迭代結(jié)果與上一次處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，一旦發(fā)現(xiàn)因去除噪聲過度而使得空間分辨率下降，即停止迭代，從而保證圖像質(zhì)量穩(wěn)定。

相較于動(dòng)脈期，門靜脈期時(shí)腹主動(dòng)脈和門靜脈對(duì)比劑與血液混合更充分，密度更均勻，能更好地顯示肝實(shí)質(zhì)等組織結(jié)構(gòu)，有利于測(cè)量處理，減少誤差。因此，本研究均采用門靜脈期圖像進(jìn)行圖像質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)量與評(píng)價(jià)。BMI與圖像噪聲呈線性相關(guān)[13]，世界衛(wèi)生組織規(guī)定BMI正常范圍為18.5～24.9。范維鵬等[14]研究表明，在BMI＞24 kg/m2時(shí)，隨著管電壓減低，圖像噪聲明顯增加。因此，為保證圖像質(zhì)量，本研究?jī)H對(duì)BMI＜25 kg/m2的患者進(jìn)行研究。

在圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方面，本研究?jī)山M圖像的腹主動(dòng)脈與肝實(shí)質(zhì)的CT值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而低劑量組的對(duì)比劑用量比常規(guī)組降低30%左右，這也驗(yàn)證了低管電壓可提高碘對(duì)比劑的CT值，與Schindera等[15]的研究結(jié)果相符。兩組圖像之間圖像噪聲、CNR、SNR均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且兩組圖像主觀評(píng)分無1分，均能滿足診斷要求，兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果充分顯示了AIDR 3D算法的降噪能力，在降低掃描劑量的情況下依然能獲得與常規(guī)劑量類似的圖像質(zhì)量。在輻射劑量方面，低劑量組輻射劑量低于常規(guī)組，降低16%左右，降低幅度不大。分析原因，當(dāng)管電壓降低時(shí)，圖像噪聲增加，自動(dòng)曝光技術(shù)自動(dòng)增加管電流以保證圖像質(zhì)量，而管電流增加引起輻射劑量增加，與低管電壓降低輻射劑量部分抵消。

本研究存在一定的局限性，樣本量偏少，未納入BMI≥25 kg/m2的患者，有待后續(xù)研究。輻射劑量降低較少，能否通過增加自動(dòng)曝光技術(shù)的SD值來降低輻射劑量，尚需進(jìn)一步探討。

綜上所述，在上腹部CT檢查中，AIDR 3D技術(shù)聯(lián)合低管電壓(100 kV)、低對(duì)比劑用量，可在降低輻射劑量和對(duì)比劑用量的同時(shí)獲得滿足診斷要求的圖像。

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An application research on AIDR 3D combined with low tube voltage and low contrast agent dose in enhanced CT scan of upper abdomen

XIAO Tiechen, CHEN Wenwen, ZHANG Jin, QIAN Luyao, JIN Jing
(Department of Radiology, Changzhou Fourth People’s Hospital, Changzhou 213000, Jiangsu Province, China)

ZHANG Jin E-mail: zjzj125@163.com

Objective:To evaluate the feasibility of adaptive iterative dose reduction 3D (AIDR 3D) combined with low tube voltage and low contrast agent in CT scan of the upper abdomen.Methods:A total of 60 patients were randomly divided into the conventional group [tube voltage 120 kV, flter back projection (FBP) reconstruction, contrast agent 1.5 mL/kg] and the low dose group (tube voltage 100 kV, AIDR 3D reconstruction, contrast agent 1.0 mL/kg). Each group had 30 cases. CT values of the liver, aorta, right erector spinae and abdominal subcutaneous fat were measured, and the contrast-to-noise ratio (CNR) of the aortic and liver and signal-to-noise ratio (SNR) were calculated. The volume CT dose index (CTDIvol) and the dose length product (DLP) were recorded, and the efective radiation dose (ED) was calculated. Images were evaluated for rating.Results:The diferences in CT values of the aorta and liver, CNR, SNR and image noise between the two groups were not statistically signifcant (P＞0.05). There was no signifcant diference in subjective score between the two groups (P＞0.05). The CTDIvoland ED values in the low dose group were lower than those in the conventional group (P＜0.05).Conclusion:AIDR 3D combined with low tube voltage (100 kV) and low contrast agent can not only reduce the radiation dose and contrast agent, but also obtain the images that meet the requirement of diagnosis in CT scan of the upper abdomen.

Computed tomography; Tube voltage; Radiation dose; Contrast agent; Image quality

R445.3

A

1008-617X(2016)04-0331-05

2016-08-18

2016-09-13）

張進(jìn) E-mail：zjzj125@163.com