頸部CT檢查中體位優(yōu)化減少帶狀偽影的研究*

李丹妮 馬亞光 崔 湧 李曉婷 具海月 劉玉良 孫應(yīng)實(shí)*

[文章編號(hào)] 1672-8270(2017)05-0010-04 [中圖分類號(hào)] R816 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

頸部CT檢查中體位優(yōu)化減少帶狀偽影的研究*

李丹妮①馬亞光①崔 湧①李曉婷①具海月①劉玉良①孫應(yīng)實(shí)①*

[文章編號(hào)] 1672-8270(2017)05-0010-04 [中圖分類號(hào)] R816 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

目的：探索檢查體位優(yōu)化技術(shù)對(duì)減少頸部CT帶狀偽影的應(yīng)用價(jià)值。方法：選取30例因臨床需要復(fù)查頸部CT患者，使用自身對(duì)照試驗(yàn)來(lái)對(duì)比優(yōu)化體位與傳統(tǒng)體位的差異。優(yōu)化體位，即肩部外展上提法；傳統(tǒng)體位，即標(biāo)準(zhǔn)擺位方法。對(duì)優(yōu)化體位和傳統(tǒng)體位的圖像偽影進(jìn)行三分制盲法評(píng)分，即嚴(yán)重偽影、中等偽影及輕度或無(wú)偽影，并使用秩和檢驗(yàn)對(duì)評(píng)分進(jìn)行比較。測(cè)量圖像噪聲值，記錄檢查的容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)，使用配對(duì)t檢驗(yàn)對(duì)兩種體位的輻射劑量和圖像噪聲進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果：優(yōu)化體位的評(píng)分為(2.94±0.243)分，顯著高于傳統(tǒng)體位的評(píng)分(2.03±0.3)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-5.396，P＜0.001)；優(yōu)化體位的圖像噪聲(7.91±1.17)明顯低于傳統(tǒng)體位圖像噪聲(10.62±2.20)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=6.682，P＜0.01)；優(yōu)化體位和傳統(tǒng)體位的CTDIvol平均值分別為(8.80±1.29)mGy和(8.77±1.24)mGy，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.304，P=0.763)。結(jié)論：頸部CT檢查中，通過外展上提肩部的優(yōu)化體位可減少下頸部的帶狀偽影，明顯提高圖像質(zhì)量。

帶狀偽影；頸部CT；檢查體位

[First-author’s address]Key laboratory of Carcinogenesis and Translational Research, Ministry of Education. Department of Medical Radiology, Beijing Cancer Hospital & Beijing Institute for Cancer Research, Beijing 100142, China.

下頸部CT掃描范圍內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)比較特殊，由于頸肩連接處體厚不均勻，組織密度不均，肩關(guān)節(jié)平面骨質(zhì)較多，X射線在側(cè)向上衰減明顯，因光子饑餓效應(yīng)常在下頸部圖像中引起暗帶狀偽影，影響解剖結(jié)構(gòu)觀察[1-3]。本研究通過優(yōu)化患者檢查體位，探索減少或避免下頸部CT圖像中的帶狀偽影和提高圖像質(zhì)量的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年6月至2016年6月北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院30例接受頸部增強(qiáng)CT掃描的惡性腫瘤患者，其中男性18例，女性12例；年齡35～77歲，平均年齡54.4歲；30例患者中16例原發(fā)病為鼻咽癌，8例淋巴癌，6例甲狀腺癌，為評(píng)價(jià)療效需在12個(gè)月內(nèi)行頸部增強(qiáng)CT復(fù)查。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①由于臨床診療需要復(fù)查頸部增強(qiáng)CT的患者；②依從性良好，能夠順利配合兩種檢查體位的患者；③所有患者均知曉本研究并簽署知情同意書。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①有明顯過敏史、哮喘病史或?qū)Φ庠煊皠┯胁涣挤磻?yīng)史患者；②肝臟和腎功能障礙患者；③精神疾病患者；④孕期、哺乳期患者；⑤昏迷、外傷等無(wú)法配合檢查的患者。

1.3 儀器設(shè)備與材料

頸部CT使用GE Discovery CT 750 HD(美國(guó)，GE Medical Systems)進(jìn)行掃描；體位優(yōu)化輔助工具采用自制長(zhǎng)方體海綿墊，其長(zhǎng)35 cm，寬20 cm，自然高度8 cm，壓縮高度4 cm，如圖1所示。

圖1 優(yōu)化體位輔助工具示圖

1.4 掃描參數(shù)

管電壓120 kV，采用自動(dòng)射線電流調(diào)制技術(shù)(AutomA+SmartmA)，管電流80～280 mA，球管轉(zhuǎn)速0.8 s/r，螺距0.984，噪聲指數(shù)為8，應(yīng)用自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代算法(ASIR)進(jìn)行重建，權(quán)重值取40%。掃描范圍為胸鎖關(guān)節(jié)至顱底(觀察鼻咽病變需掃至副鼻竇)，尾頭向掃描。增強(qiáng)掃描采用注射對(duì)比劑后60 s行單期增強(qiáng)掃描，對(duì)比劑應(yīng)用300 mg I/ml碘海醇注射液(歐乃派克，通用電氣藥業(yè))，用量1.5 ml/kg，注射速度為2.5 ml/s，以高壓注射器于肘正中靜脈注射。

1.5 擺位方法

研究采用自身前后對(duì)照試驗(yàn)來(lái)對(duì)比兩種檢查體位(優(yōu)化體位：肩部外展上提法；傳統(tǒng)體位：標(biāo)準(zhǔn)擺位方法)對(duì)下頸部CT圖像中帶狀偽影的影響。30例患者2次頸部CT檢查前后分別采用傳統(tǒng)體位和優(yōu)化體位。①傳統(tǒng)體位：受檢者采用仰臥體位，平躺于檢查床上，雙上肢置于軀體兩側(cè)，雙肩自然下垂；②優(yōu)化體位：將海綿墊置于檢查床上與檢查枕形成“T”字形。受檢者采用仰臥體位，上背部躺于海綿墊上，使胸部略挺起，雙肩自然向背部舒展。在此基礎(chǔ)上，向頭側(cè)輕拉患者雙側(cè)肩部，使肩部向頭側(cè)提起(如圖2所示)。

圖2 傳統(tǒng)體位與優(yōu)化體位示意圖

1.6 圖像評(píng)價(jià)方法

將掃描所獲得的容積數(shù)據(jù)進(jìn)行0.625 mm層厚的薄層重建，并進(jìn)行冠狀位及矢狀位重組，所有數(shù)據(jù)載入醫(yī)學(xué)影像診斷工作站進(jìn)行分析，由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的影像醫(yī)師分別獨(dú)立對(duì)兩組圖像進(jìn)行盲法評(píng)價(jià)。

(1)主觀評(píng)價(jià)。圖像偽影評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為：①1分，嚴(yán)重偽影，下頸部結(jié)構(gòu)被偽影嚴(yán)重遮蓋，偽影重疊區(qū)域解剖結(jié)構(gòu)顯示不清，影響診斷；②2分，中度偽影，下頸部部分器官組織局部、輕度的遮蓋，偽影重疊區(qū)域圖像顯示欠佳，不影響診斷；③3分，無(wú)偽影或極輕度偽影，下頸部組織器官層次分明，顯示良好，圖像清晰。

(2)客觀評(píng)價(jià)。于第7頸椎水平，測(cè)量記錄偽影區(qū)鎖骨內(nèi)側(cè)脂肪組織感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)的CT平均值和標(biāo)準(zhǔn)差(噪聲值)，測(cè)量ROI為直徑15 mm的圓形，ROI避開血管結(jié)構(gòu)，盡量保證同一患者2次掃描圖像測(cè)量的ROI位置相對(duì)一致。

1.7 輻射劑量測(cè)量

本研究采用自身前后對(duì)照試驗(yàn)的方法，且受檢者2次掃描參數(shù)和范圍一致，直接記錄30例患者前后2次檢查的容積CT劑量指數(shù)(CT dose index，CTDIvol)作為輻射劑量評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用SPSS16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，定量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示。采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較兩種體位的圖像偽影評(píng)分分值，采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較兩種體位的噪聲值和劑量差異，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像主觀評(píng)價(jià)

優(yōu)化體位的圖像偽影評(píng)價(jià)分值為(2.94±0.24)分，顯著高于傳統(tǒng)體位(2.03±0.3)分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-5.396，P＜0.01)，見表1。

優(yōu)化體位與傳統(tǒng)體位相比，使受檢者的雙側(cè)鎖骨在冠狀和矢狀均與水平面形成較大的角度(如圖3所示)。優(yōu)化體位下頸部圖像中帶狀偽影得到顯著的改善甚至消失(如圖4所示)。

圖3 傳統(tǒng)體位和優(yōu)化體位中鎖骨形態(tài)的影像圖

圖4 傳統(tǒng)體位和優(yōu)化體位掃描所得頸部CT圖像

2.2 圖像客觀評(píng)價(jià)

優(yōu)化體位脂肪組織噪聲為(7.91±1.17)HU，明顯低于傳統(tǒng)體位脂肪組織噪聲(10.62±2.20)HU，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=6.682，P＜0.01)，見表1。

2.3 輻射劑量評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)體位CTDIvol平均值為(8.77±1.24)mGy，優(yōu)化體位CTDIvol平均值為(8.80±1.29)mGy，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.304，P＞0.05)，優(yōu)化體位與傳統(tǒng)體位輻射劑量無(wú)明顯差異，見表1。

表1 同組患者使用不同掃描體位圖像評(píng)分、噪聲值和輻射劑量的比較±s)

表1 同組患者使用不同掃描體位圖像評(píng)分、噪聲值和輻射劑量的比較±s)

體位偽影評(píng)價(jià)(分)脂肪組織噪聲(HU)CTDIvol(mGy)優(yōu)化體位2.94±0.247.91±1.178.80±1.29傳統(tǒng)體位2.03±0.310.62±2.208.77±1.24 Z值Z=-5.396t=6.682t=0.304 P值＜0.01＜0.010.763

3 討論

當(dāng)過少的光子到達(dá)探測(cè)器元件時(shí)，X射線的高衰減路徑上就會(huì)出現(xiàn)帶狀偽影而影響圖像質(zhì)量，這種光子饑餓效應(yīng)常發(fā)生于頸肩部掃描中。由于下頸部解剖結(jié)構(gòu)具有一定特殊性，從頸部到肩部過渡區(qū)域，體厚突增，組織密度增高，當(dāng)X射線側(cè)向穿過鎖骨附近區(qū)域，形成X射線高衰減區(qū)產(chǎn)生噪聲較大的投影。在數(shù)據(jù)重建過程中噪聲放大，導(dǎo)致圖像中形成橫向的暗帶狀偽影[4-5]。

呂仁鋒等[6]及湯素瓊等[7]研究表明，利用自動(dòng)射線電流調(diào)制技術(shù)可以減輕頸肩部的帶狀偽影?；仡櫺苑治鍪褂米詣?dòng)射線電流調(diào)制技術(shù)的常規(guī)頸部CT掃描100例，由于頭頸部含有甲狀腺、晶狀體等對(duì)X射線敏感的器官，當(dāng)限制自動(dòng)管電流最大值為280 mA時(shí)，偽影消除效果下降，半數(shù)以上的受檢者下頸部圖像仍然存在不同程度的帶狀偽影[8-9]。另有學(xué)者使用外加牽引裝置或強(qiáng)迫體位使肩部下移，通過改變體位以達(dá)到消除帶狀偽影的目的[10-12]。但使肩部下移的牽引裝置和強(qiáng)迫體位對(duì)患者的配合要求較高，對(duì)頸肩部有手術(shù)和放射治療史的患者具有一定局限性。使用一側(cè)上肢上舉，對(duì)側(cè)肩下垂的游泳姿勢(shì)可以減少下頸部帶狀偽影，但高舉的上肢會(huì)給口咽、鼻咽部引入圖像噪聲和偽影，對(duì)鼻咽癌等掃描范圍較大的患者存在一定局限性[13-15]。

本研究旨在設(shè)計(jì)一種操作性強(qiáng)、臨床可應(yīng)用程度較高的優(yōu)化體位來(lái)減少頸肩部帶狀偽影。在常規(guī)頸部CT檢查中，受檢者雙臂自然下垂平躺于檢查床上，因檢查床面為弧面向下凹形，雙側(cè)鎖骨在冠狀和矢狀與水平面形成的角度較小。致密的雙側(cè)鎖骨幾乎在同一平面排列，形成射線高衰減區(qū)而產(chǎn)生帶狀偽影。肩部外展上提的優(yōu)化體位，使受檢者的雙側(cè)鎖骨在冠狀和矢狀均與水平面形成較大的角度，避免了X射線高衰減區(qū)的形成，從而有效的減弱或去除帶狀偽影。

使用本研究設(shè)計(jì)的優(yōu)化體位，在檢查過程中患者舒適度較高，由海綿墊將背部墊高，使受檢者輕松完成肩部外展上提的動(dòng)作，30例患者均能良好配合。優(yōu)化體位的操作簡(jiǎn)便易行，與常規(guī)體位相比僅需多花費(fèi)1 min時(shí)間。輔助工具海綿墊成本低廉、材料普通易尋。兩種體位檢查的劑量統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，使用優(yōu)化體位并未增加輻射劑量，因此，優(yōu)化體位具有安全、舒適、簡(jiǎn)便及快捷等特點(diǎn)，臨床可操作性較高。

綜上所述，使肩部外展和上提的優(yōu)化體位可有效減少或避免射線高衰減區(qū)的形成，在不增加劑量的前提下減少光子饑餓效應(yīng)，有效的減弱或消除下頸部帶狀偽影，提高頸部CT圖像的診斷質(zhì)量。

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Research of minimizing streak artifact by optimizing positioning strategy in neck CT for patient/LI Dan-ni, MA Ya-guang, CUI Yong, et al//China Medical Equipment,2017,14(5):10-13.

Objective:To explore the value of optimized technique of positioning strategy for minimizing streak artifact in neck computed tomography (CT) for patient. Methods: 30 outpatients that need follow up neck CT examinations were enrolled the study. Selfcontrol study was adopted to compare the two positioning methods (optimized positioning: pushed patients' shoulders outward and cephalad stretching; traditional positioning: standard positioning without particular optimization). The images artifacts were evaluated by blind trisection scale(severe, moderate, minimum or no artifact). Wilcoxon rank sum test was used to compare the scores of the optimized positioning and the traditional positioning. The image noise was detected and the volume CT dose index (CTDIvol) was recorded, and paired t test was used to compare and evaluate the differences for image noise and CTDIvol, respectively, between the two positioning methods.Results:The score of optimized positioning (2.94±0.24 points) was significantly higher than that of the traditional positioning score (2.03±0.3 points) (Z=-5.396, P＜0.001). The image noise of optimized positioning (7.91±1.17) was significantly lower than that of the traditional positioning (10.62±2.20) (t=6.682, P＜0.01). The average CTDIvolof optimized positioning and traditional positioning were (8.80±1.29)mGy and (8.77±1.24)mGy, respectively, and there was no significantdifference between the two methods (t=0.304, P=0.763).Conclusion:The optimized positioning strategy for patient can minimize the streak artifacts and improve image quality in the neck CT.

Streak artifacts; Neck CT; Positioning strategy

李丹妮,女,(1986- ),碩士，技師。北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院暨北京市腫瘤防治研究所醫(yī)學(xué)影像科，惡性腫瘤發(fā)病機(jī)制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，從事醫(yī)學(xué)影像技師工作。

2017-03-20

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.05.004

國(guó)家自然科學(xué)基金(61520106004)“高能效圖像與視頻處理技術(shù)：理論，實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用研究”

①北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院暨北京市腫瘤防治研究所醫(yī)學(xué)影像科 惡性腫瘤發(fā)病機(jī)制及轉(zhuǎn)化研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100142

*通訊作者：sys27@163.com