下頸部橫徑調(diào)節(jié)管電壓技術(shù)頸部增強MDCT的圖像質(zhì)量和輻射劑量

1.湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬襄陽市第一人民醫(yī)院放射科(湖北 襄陽 441000)

2.湖北省漢川市人民醫(yī)院放射科(湖北 漢川 431600)

3.武漢大學(xué)人民醫(yī)院放射科

(湖北 武漢 430063)

周靜然1黃 博2查云飛3楊 峰1

下頸部橫徑調(diào)節(jié)管電壓技術(shù)頸部增強MDCT的圖像質(zhì)量和輻射劑量

1.湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬襄陽市第一人民醫(yī)院放射科(湖北 襄陽 441000)

2.湖北省漢川市人民醫(yī)院放射科(湖北 漢川 431600)

3.武漢大學(xué)人民醫(yī)院放射科

(湖北 武漢 430063)

周靜然1黃 博2查云飛3楊 峰1

目的探討基于下頸部橫徑的低輻射劑量頸部增強MDCT的可行性。方法對臨床擬診為頸部病變的患者行頸部CT檢查，根據(jù)患者下頸部橫徑的大小分為三組，分別采用120kV、100kV和80kV管電壓行螺旋CT掃描。對三組不同輻射劑量掃描圖像進行評價，記錄三組不同掃描方案的劑量長度乘積(DLP)和CT容積劑量指數(shù)(CTDIvol)。比較三組輻射劑量及圖像質(zhì)量的差異。結(jié)果三組患者的下頸部橫徑差異有統(tǒng)計學(xué)差異(F=137.92,P＜0.01)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=571.62，P＜0.01)；CTDIvol分別為(9.30±1.82)mGy,(5.77±2.70) mGy,(2.88±0.00)mGy，差異亦有統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.856E+32，P＜0.01)。三組之間兩兩比較DLP及CTDIvol差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均＜0.01)。Kappa一致性檢驗示兩名醫(yī)師對頸部圖像質(zhì)量的評分一致性較高(三組Kappa值均＞0.70)，中等橫徑組與小橫徑組分別與大橫徑組比較圖像質(zhì)量評分差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.036，P＞0.05)，三組的圖像對比噪聲比差異無統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論根據(jù)患者下頸部橫徑的大小采用不同管電壓并結(jié)合自動管電流調(diào)制行頸部增強CT掃描可以明顯降低患者的輻射劑量，而不影像圖像的診斷質(zhì)量，該掃描方案在顯示頸部結(jié)構(gòu)是可行的。

頸部疾??；輻射劑量；體層攝影術(shù)，X線計算機

近年來，多層螺旋CT(multidetectorrowcomputer tomography,MDCT)已經(jīng)成為世界上最強大的醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)之一，隨之而來是高輻射劑量問題。如何在保證圖像質(zhì)量前提下減少輻射劑量是目前醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究的熱點之一[1]。X線照射劑量和管電壓的平方呈正比，因此降低管電壓是一種常用降低CT檢查輻射劑量的方法[2]。頸部有許多射線敏感的器官，如眼球、甲狀腺等，客觀上要求降低輻射劑量。頸部區(qū)域由于個人形體和解剖關(guān)系變異較大，如果采用固定管電壓進行CT掃描，很難同時滿足低輻射劑量和高質(zhì)量圖像的要求。本研究探討基于下頸部橫斷面直徑行降低管電壓頸部低劑量MDCT檢查的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料對本院2015年1月至2015年12月擬診頸部疾病行CT檢查患者根據(jù)下頸部橫徑的大小分為三組。參考Hoang[3]等的分組方法分組如下，大橫徑組：下頸部橫徑≥40cm；中等橫徑組：35cm≤下頸部橫徑＜40cm；小橫徑組：下頸部橫徑＜35cm。CT排除標準：年齡＜18歲患者；懷孕患者；靜脈對比劑不良反應(yīng)患者；心、肝、腎功能不全患者；頸部有異物造成偽影者(如人工起搏器、外科手術(shù)釘、氣管及食管插管等)。所有患者均經(jīng)本人同意并簽署知情同意書。

1.2 CT掃描方法使用64排螺旋CT機(GELightspeed VCT)。所有患者進行仰臥位平掃，在采集正側(cè)位定位像后測量下頸部橫徑(肺尖水平)(見圖1)，根據(jù)下頸部橫徑的大小將患者分為三組：小直徑組(橫徑＜35cm)、中等直徑組(35cm≤橫徑≤40cm)、大直徑組(橫徑≥40cm)，測量完畢后行螺旋掃描，掃描范圍從蝶鞍水平到胸廓入口水平，曝光前訓(xùn)練患者呼吸氣，在一次屏氣中完成掃描。然后行三期增強掃描：動脈期(30秒)、靜脈期（60秒)、實質(zhì)期(100秒)，應(yīng)用高壓注射器(APO200-112003-A，中國)將非離子對比劑(碘海醇350mg/100ml，揚子江藥業(yè)集團有限公司)經(jīng)肘靜脈注入，流率3ml/s，劑量1ml/kg。掃描參數(shù)：平掃、動脈期采用CT機自動條件。實質(zhì)期重建層厚：0.625mm，準直：64×0.625，床速：39mm/rot，X線管旋轉(zhuǎn)一周的時間：0.5s，螺距：0.984∶1，視野FOV：36，管電流采用自動管電流技術(shù)，管電壓根據(jù)患者下頸部橫徑分為三組，分別使用管電壓120kV、100kV和80kV，其余參數(shù)采用CT機自動條件。掃描完成后分別記錄實質(zhì)期三組掃描放射容積CT劑量指數(shù)(CTdoseindexvolume，CTDIvol)和劑量長度乘積(doselength product,DLP)。

1.3 圖像評估方法圖像在PACS工作站上進行分析。圖像的質(zhì)量評價由2位高年資CT工作經(jīng)驗醫(yī)生獨立完成。評價圖像質(zhì)量根據(jù)軟組織邊緣的銳利度以及相同結(jié)構(gòu)組織內(nèi)的條紋，如血管、脂肪等。采用4點評分：4分：圖像質(zhì)量很好，軟組織邊界清楚銳利；3分：圖像質(zhì)量好，但有輕微的軟組織邊緣模糊；2分：圖像清楚，但是有中度的軟組織邊緣模糊；1分：圖像質(zhì)量差，有嚴重的軟組織邊緣模糊。通過對10平方毫米的圓形區(qū)域的定位和對胸鎖乳突肌CT值、頸總動脈CT值、氣道噪聲的測量，評價三組圖像對比噪聲比(contrasttonoise，CNR)。采用如下公式：CNR=(CT血管-CT肌肉)/SD空氣。

1.4 診斷標準最終的診斷結(jié)果通過查閱病人的臨床病歷或?qū)Σ∪穗S訪確定，通過下面幾種方式：1、臨床外科手術(shù)及病理學(xué)報告；2、其它影像學(xué)檢查結(jié)果；3、臨床隨訪記錄或治療性診斷結(jié)果。

1.5 資料整理與醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)分析所有的實驗數(shù)據(jù)輸入電子表格(Excel，微軟)，用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件。2名醫(yī)師的診斷結(jié)果進行Kappa一致性檢驗；多組間的連續(xù)變量比較采用單因素方差分析(ANOVA)，等級資料采用兩樣本比較的秩和檢驗(Wilcoxon兩樣本比較法)分析。

2 結(jié) 果

大橫徑組21人，其中男15人，女6人，年齡21～71歲，平均50.62；中等橫徑組35人，其中男22例，女13例，年齡25～68歲，平均50.63歲；小橫徑組28人，其中男7例，女21例，年齡18～81歲，平均53.14歲。三組在年齡及體重指數(shù)(BMI)比較無統(tǒng)計學(xué)差異。

2.1 輻射劑量比較三組患者下頸部橫徑差異有統(tǒng)計學(xué)差異(F=137.92,P＜0.01)。大橫徑組與中、小橫徑組輻射劑量比較見表1。三組的劑量長度乘積(D L P)分別為(217.35±24.30)mGy·cm，(137.42±14.47)mGy·cm，(63.37±7.00)mGy·cm；CT容積劑量指數(shù)(CTDIvol)分別為(9.30±1.82)mGy，(5.77±2.70) mGy，(2.88±0.00)mGy。3個組間DLP(F=571.62，P＜0.01)及CTDIvol(F=1.856E，P＜0.01)差異均有統(tǒng)計學(xué)差異。三組之間兩兩比較DLP及CTDIvol差異均有統(tǒng)計學(xué)差異(P均＜0.01)。

2.2 兩名醫(yī)師的圖像評分的一致性分析Kappa一致性檢驗示兩名醫(yī)師根據(jù)軟組織邊緣的銳利度以及相同結(jié)構(gòu)組織內(nèi)的條紋對圖像質(zhì)量進行的評分有較高的一致性(大橫徑組Kappa值0.75，中等橫徑組Kappa值0.82，小橫徑組Kappa值0.72)。

2.3 圖像分析21例大橫徑組檢查病例中16異常，5例正常，其中腮腺腺淋巴瘤5例，甲狀腺腫4例，喉癌3例，甲狀腺瘤、會厭息肉、甲狀舌管囊腫及甲狀腺癌各一例；中等橫徑組35例患者，11例正常，24例異常，其中甲狀腺腫5例，甲狀腺瘤5例，喉癌4例，頸部膿腫3例，腮腺腺淋巴瘤2例，表皮樣囊腫、甲狀腺癌、聲帶息肉、舌根癌及鼻咽癌各1例；28例小橫徑組，正常4例，24例異常，其中甲狀腺腫7例，頸部轉(zhuǎn)移癌7例，甲狀腺癌3例，甲狀腺腺瘤3例，喉癌、甲狀腺囊腫、頸部脂肪瘤及膿腫各1例。三組圖像均達到診斷學(xué)要求，三組圖像質(zhì)量評分(F=1.036，P＞0.05)，三組的圖像對比噪聲比無統(tǒng)計學(xué)差異，見圖2-5。

表1 下頸部橫徑大中小三組輻射劑量比較

表1 下頸部橫徑大中小三組輻射劑量比較

注：DLP與CTDIvol減少值為中小橫徑組分別與大橫徑組比較所得

組別DLP值DLP減少CTDIvolCTDIvol (mGy·cm)值(%)值 減少值(%)大橫徑組(n=21)217.35±24.30 9.30±1.82中等橫徑組(n=35)137.42±14.4736.77% 5.77±2.7037.96%小橫徑組(n=28)63.37±7.0070.84% 2.88±0.0069.03% F值571.62…1.856E+32…P值＜0.01…＜0.01…

3 討 論

多層螺旋CT因其成像原理導(dǎo)致了該項檢查對人體輻射劑量較高。而人體頸部有射線敏感器官(如甲狀腺)，為降低對病人的輻射損害，在可能情況下，盡量降低輻射劑量成為亟需解決的問題。人體頸部個體差異較大，研究選擇合適的個性化掃描方案，成為降低個體輻射劑量的有效方法。

降低輻射劑量是一項系統(tǒng)工程，可以通過多種途徑實現(xiàn)，主要有降低管電壓[4]、降低管電流、增加螺距、使用智能濾波探測器、運用高級迭代技術(shù)等等[5]。頸部多數(shù)解剖結(jié)構(gòu)為軟組織，缺乏良好的天然對比度，并且形體及解剖結(jié)構(gòu)個體差異較大，區(qū)分正常軟組織和低對比病變需要較高的對比度[6]。降低管電壓可以在一定程度上提高組織的對比度，但是降低管電壓會增加圖像的噪聲，需要增加相應(yīng)的X線量子數(shù)才能補償[7]。自動管電流技術(shù)是計算機根據(jù)掃描區(qū)域體型及解剖結(jié)構(gòu)實時調(diào)整管電流的大小，這可以幫助解決患者個體差異較大的難題[8]。降低管電壓和增加管電流或者使用自動管電流技術(shù)被認為是在降低輻射劑量的同時保持圖像質(zhì)量的有效策略[9]。

本研究聯(lián)合使用降低管電壓及自動管電流技術(shù)降低患者輻射劑量，根據(jù)不同下頸部橫徑采用不同管電壓的低劑量掃描方案，探討根據(jù)不同下頸部橫徑行低劑量掃描的可行性。對成人來講，降低輻射劑量的個性化掃描方案需要測定一個與圖像質(zhì)量有關(guān)的身體尺寸的大小。以往的低劑量研究中以基于體重指數(shù)(BMI)的研究比較多[10]，但是基于體重指數(shù)的頸部低劑量研究較少[11]。Zarb F[12]應(yīng)用自動管電流技術(shù)研究性別、體重、橫截面直徑、身體質(zhì)量指數(shù)與輻射劑量的關(guān)系，他們的研究部位是胸部和腹部，研究結(jié)果表明主要影響CT輻射劑量的是體直徑，它與輻射劑量的相關(guān)性比體重及身體質(zhì)量指數(shù)更大。對于頸部MDCT掃描而言，由于從上到下每個層面的體直徑及橫截面面積都不盡相同，不易確定身體尺寸的標準，這為我們確定個性化低劑量掃描方案帶來困難。

Hoang[3]等應(yīng)用MDCT研究頸部橫斷面直徑與圖像質(zhì)量和輻射劑量的關(guān)系，研究結(jié)果顯示在使用自動管電流下的MDCT頸部檢查中CT定位像的上頸部直徑與圖像質(zhì)量無相關(guān)性，下頸部的前后徑與橫徑與圖像質(zhì)量有關(guān)，并且下頸部橫徑與圖像質(zhì)量和輻射劑量相關(guān)性最好，下頸部橫徑小的患者比較大的患者圖像質(zhì)量更高。本研究以此為依據(jù)，根據(jù)不同下頸部橫徑采用不同管電壓的低劑量掃描方案，結(jié)果表明根據(jù)不同的下頸部橫徑使用不同的低劑量掃描方案，圖像質(zhì)量均達到診斷學(xué)要求，而輻射劑量明顯下降。

本研究中等橫徑組和小橫徑組與大橫徑組輻射劑量比較DLP與CTDIvol分別下降了36.77%、70.84%和37.96%、69.03%。國內(nèi)尤志軍[13]等使用自動管電流降低頸部輻射劑量，與固定管電流相比輻射劑量分別降低了27%(NI10)和43%(NI12.5)，本研究聯(lián)合應(yīng)用降低管電壓及自動管電流技術(shù)輻射劑量較之更加減少。Matthias S[14]等聯(lián)合運用管電壓及管電流調(diào)制并結(jié)合輔助自動管電壓調(diào)節(jié)(100-120kV之間)進行頭頸部CT掃描，可以在保持圖像質(zhì)量前提下減少7～8%的輻射劑量。Gnannt R[15]等運用管電壓70kV進行頸部CT掃描，并與標準管電壓(120kV)比較，結(jié)果表明在顯示頸部軟組織方面是可行的，與標準劑量相比輻射劑量下降了34%，而圖像質(zhì)量的降低不影響疾病診斷，但是在顯示頸椎椎體方面，對圖像質(zhì)量影響較大。

本研究的不足之處在于僅僅根據(jù)下頸部橫徑大小采用不同管電壓及聯(lián)合使用自動管電流調(diào)制技術(shù)對頸部行CT掃描，還可以運用多種方法聯(lián)合降低劑量[16]，可以使用迭代重建技術(shù)[17-18]和增加螺距[19]等；本研究樣本數(shù)量少，還需要大樣本實驗驗證；另外，本研究未考慮不同頸部疾病對頸部結(jié)構(gòu)顯示的影響。

圖1 正側(cè)位定位像后測量下頸部橫徑(肺尖水平)。圖2 44歲女性，圖像質(zhì)量評分4分：圖像質(zhì)量很好，軟組織邊界清楚銳利；圖3 81歲男性，圖像質(zhì)量評分3分：圖像質(zhì)量好，但有輕微的軟組織邊緣模糊；4 56歲男性，圖像質(zhì)量評分2分：圖像清楚，但是有中度的軟組織邊緣模糊；圖5 74歲女性，圖像質(zhì)量評分1分：圖像質(zhì)量差，有嚴重的軟組織邊緣模糊

總之，根據(jù)患者下頸部橫徑的大小采用不同管電壓并結(jié)合自動管電流調(diào)制行頸部CT掃描可以明顯降低患者的輻射劑量，而不影像圖像的診斷質(zhì)量，該掃描方案在顯示頸部結(jié)構(gòu)是可行的。

[1]鮮軍舫,王振常.降低頭頸部CT檢查輻射劑量的策略[J].中華放射學(xué)雜志,2013,47(11)：967-969.

[2]肖利華,鄭曉林,張玉蘭,等.256CT低管電壓聯(lián)合迭代重組技術(shù)在頭頸部CT血管成像中的應(yīng)用[J].臨床放射學(xué)雜志，2015,34(5)：818-822.

[3]Hoang JK,Gafton AR,Eastwood JD,et al.Correlation of Cross-Sectional Diameter With Image Quality and Radiation Exposure in MDCT Examinations of the Neck[J].AJR,2011,197(5)：W904-W909.

[4]湯曉靜,李海軍,史東惠,等.低管電壓CT血管成像對頸動脈斑塊的臨床應(yīng)用價值[J].中國CT和MRI雜志,2016,14(5)：30-32,74.

[5]劉士遠,于紅.CT低劑量掃描的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中華放射學(xué)雜志,2013,47(4)：295-300.

[6]王振常,鮮軍舫,牛延濤.注重頭頸部CT輻射劑量的系統(tǒng)性優(yōu)化[J].中華放射學(xué)雜志,2013,47(11)：965-966.

[7]Niu YT,Olszewski ME,Zhang YX,et al.Experimental study and optimization of scan parameters that influence radiation dose in temporal bone highresolution MDCT[J].AJNR Am J Neuroradiol,2011,32(10)：1783-1788.

[8]張鵬,趙英杰,李振龍,等.低電壓自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)在上腹部增強CT掃描中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2015,31(6)：932-935.

[9]Waaijer A,Prokop M,Velthuis BK,et al.Circle of Willis at CT angiography：dose reduction and image quality-reducing tube voltage and increasing tube current settings[J]. Radiology,2007,242(3)：832-839.

[10]楊峰,查云飛,趙宗海.基于體重指數(shù)的低輻射劑量CTU顯示上尿路結(jié)構(gòu)的可行性研究[J].臨床放射學(xué)雜志,2014,33(9)：1425-1429.

[11]杜煜,時高峰,王亞寧.頸動脈雙源CTA低劑量和常規(guī)劑量掃描的比較[J].中國醫(yī)學(xué)計算機成像雜志,2012,18(6)：557-560.

[12]Zarb F,Rainford L,McEntee MF.AP diameter shows the strongest correlation with CTDI and DLP in abdominal and chest CT[J].Radiat Prot Dosimetry,2010,140(3)：266-273.

[13]尤志軍，景建梅，石明國.自動毫安控制技術(shù)在頸部C T掃描中的價值[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2010,31(1)：8-9.

[14]Matthias S.May,Manuel R.Kramer,Achim Eller,er al.Automated tube voltage adaptation in head and neck computed tomography between 120 and 100 kV：effects on image quality and radiation dose[J]. Neuroradiology,2014,56(9)：797-803.

[15]Gnannt R,Winklehner A,Goetti R,et al.Low Kilovoltage CT of the Neck with 70 kVp：Comparison with a Standard P r o t o c o l[J].A J N R A m J Neuroradiol,2012,33(6)：1014-1019.

[16]馬恩森,馬國林,王武,等.基于256層螺旋CT頭頸部掃描的最優(yōu)輻射劑量節(jié)省模式的實驗研究[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2013,23(3)：481-485.

[17]朱全東,竇婭芳,梁宗輝,等.迭代重建技術(shù)在頭頸部CT血管成像中的應(yīng)用[J].中華放射學(xué)雜志,2013,47(11)：970-974.

[18]蔡武,龔建平,胡春洪,等.全模型迭代重建技術(shù)聯(lián)合低電壓和低對比劑碘攝入量在頭頸部CT血管成像中的可行性研究[J].中華放射學(xué)雜志,2016,50(9)：662-666.

[19]陳鈺,薛華丹,張大明,等.光子探測器對于低管電壓大螺距雙能量頭頸部CT血管成像迭代重建圖像質(zhì)量的影響[J].中華放射學(xué)雜志,2014,48(7)：544-550.

(本文編輯：張嘉瑜)

更正說明

刊登于本刊2016年11月第14卷第11期，總第85期，第118-120頁文章，標題為“多層面螺旋CT三維重建對脊椎骨折的臨床診斷價值研究”，作者楊志永，文章增加作者：石秀梅、丁玉潔、周麗紅、高海靜。

特此更正

中國CT和MRI雜志社

The Effect of Lower Neck Transverse Diameter Adjusting Tube Voltages Technique on Image Quality and Radiation Dose at Neck Enhancement MDCT

ZHOU Jing-ran, HUANG Bo, ZHA Yun-fei,et al．, Department of Radiology, Xiangyang No．1 People's Hospital,Hubei University of Medicine, Xiangyang 441000, Hubei Province, China

ObjectiveTo explore the feasibility of low-dose neck enhancement MDCT based on the lower neck transverse diameter．MethodsAccording to the lower neck transverse diameter the patients suspected of cervical disease were divided into 3 groups at large diameter (group A, diameter≥40cm) or medium diameter(group B, 35cm≤diamete＜40cm) or small diameter(group C, diameter＜35cm), undergoing 64-MDCT with 120,100,80kV, respectively． The dose-length product (DLP) and CT dose index volume (CTDIvol) of 3 groups were recorded． The image quality and radiation dose were evaluated and compared among 3 groups．ResultsThere was significant difference in lower neck transverse diameter among three groups(F=137．92, P＜0．01)．The DLP of the three groups were (217．35 ±24．30) mGy·cm, (137．42±14．47) mGy·cm, (63．37±7．00) mGy·cm(F=571．62, P＜0．01), and the CTDI vol were (9．30±1．82)mGy, (5．77±2．70)mGy, (2．88±0．00) mGy(F=1．856E+32, P＜0．01)．There was significant difference between arbitrary two of the three groups, respective(all P＜0．01)． Kappa conformance test showed that the image quality scores determined by two physicians were highly consistent with each other (all Kappa value＞0．70)． No significant difference in image quality and contrast to noise of three groups(F=1．036 (P＞0．05)．ConclusionBased on patient's lower neck transverse diameter, neck enhancement MDCT with different suitable tube voltage and automatic tube current modulation can effectively reduce the radiation dose, while high quality image of neck structure can still be ensured．

Cervical Disease; Radiation Dose; Tomography, X-ray Computer

R826.62

A：

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.05.044

2017-04-07

黃 博