640層CT頭顱平掃不同掃描模式的對(duì)比研究

潘晨暄王世威喻迎星周科峰

640層CT頭顱平掃不同掃描模式的對(duì)比研究

潘晨暄王世威喻迎星周科峰

計(jì)算機(jī)體層攝影容積掃描；劑量；圖像質(zhì)量

隨著640層螺旋CT的面世，對(duì)各種腦部疾病的診斷更具優(yōu)越性[1]。由于晶狀體對(duì)射線非常敏感[2]，合理選擇掃描計(jì)劃，使患者受到的劑量減少并保證診斷圖像質(zhì)量具有臨床意義。本研究通過(guò)對(duì)640層螺旋CT容積掃描與螺旋掃描模式的對(duì)比，探討容積掃描模式在成人頭顱檢查中的優(yōu)劣，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料選擇我院自2016年1月—2016年4月因頭暈待查行頭顱CT掃描的成人患者200例，男108例，女92例。年齡28～65歲，平均45.3歲。患者臨床表現(xiàn)為不同程度頭暈，均無(wú)意識(shí)障礙、瞳孔散開、對(duì)光反射消失、嚴(yán)重呼吸功能不全等癥狀，無(wú)外傷、梗死、腦出血、甲亢病史。依據(jù)劑量參數(shù)設(shè)定和掃描模式，利用中心隨機(jī)系統(tǒng)（central randomization）動(dòng)態(tài)隨機(jī)化原則分為容積模式組50例、優(yōu)化劑量容積模式組50例、螺旋模式組50例、優(yōu)化劑量螺旋模式組50例。各組患者年齡、性別差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，見表1。本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)通過(guò)并在其監(jiān)督下進(jìn)行，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)排除躁動(dòng)無(wú)法配合檢查的患者，排除有其他血液病、免疫性疾病、精神疾病、腫瘤疾病者，有嚴(yán)重心肝腎功能障礙者，明顯運(yùn)動(dòng)性、感覺性功能障礙、偏癱等癥狀者。

表1 四組患者一般資料比較

表1 四組患者一般資料比較

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1.3 儀器與方法使用Aquilion ONE 640層螺旋CT。患者均仰臥，下頜內(nèi)收，兩外耳孔與臺(tái)面等距。頭顱和身體正中矢狀面于臺(tái)面中線重合。兩組患者均采用聽眥線作為橫斷面掃描基線[3]，由基線開始連續(xù)由下向上逐層掃描，直至腦實(shí)質(zhì)掃描完為止。

常規(guī)劑量組：容積掃描采用120kV，自動(dòng)毫安調(diào)節(jié)技術(shù)，探測(cè)器寬度采用0.5mm×80，重建層厚1mm，層間隔1mm，X線管旋轉(zhuǎn)速度為0.75s/rot，矩陣為512×512；螺旋掃描采用120kV，使用自動(dòng)毫安調(diào)節(jié)技術(shù)，探測(cè)器寬度為0.5mm×32，重建層厚1mm，層間隔1mm，X線管旋轉(zhuǎn)速度為0.75s/rot，矩陣為512×512（容積掃描和螺旋掃描的定位片條件均設(shè)定為80kV，50mA。臨床實(shí)踐發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)直器設(shè)置太寬會(huì)導(dǎo)致散射線過(guò)多并降低圖像質(zhì)量，準(zhǔn)直器設(shè)置太小會(huì)導(dǎo)致掃描速度減慢[4-5]，本研究選擇80排探測(cè)器使得圖像質(zhì)量好的同時(shí)能夠與重建函數(shù)相匹配）。優(yōu)化劑量組：采用120kV，150mA，探測(cè)器、重建數(shù)據(jù)、球管旋轉(zhuǎn)速度、矩陣等數(shù)據(jù)同常規(guī)劑量組。

1.4 圖像質(zhì)量分析（1）主觀分析：由兩位具有豐富讀片經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)學(xué)影像科診斷醫(yī)生采用BARCA顯示器，應(yīng)用固定的腦實(shí)質(zhì)窗（窗寬90，窗位40）分別盲選兩組圖像進(jìn)行評(píng)分，觀察顱骨邊緣清晰度、灰白質(zhì)對(duì)比度、腦室邊緣顯示的清晰程度、腦溝的顯示度。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[6-7]：噪聲大、圖像不符合診斷要求為1分；噪聲略大、圖像不符合診斷要求為2分；噪聲勉強(qiáng)能接受，圖像符合診斷要求為3分；噪聲較小，圖像符合診斷要求為4分；噪聲少，圖像完全符合診斷要求為5分。（2）客觀分析：根據(jù)人眼的主觀視覺系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)具體的公式計(jì)算圖像的質(zhì)量。在每一例腦實(shí)質(zhì)窗圖像經(jīng)胼胝體干的橫斷層設(shè)置2.0mm×2.0mm左右的感興趣區(qū)使用CT值及標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)定工具，同時(shí)測(cè)量同層面同面積的扣帶回及腦脊液的CT值及標(biāo)準(zhǔn)差，利用公式計(jì)算得到信噪比（signal noise radio，SNR）及對(duì)比噪聲比（contrastto-noise ratio，CNR）。統(tǒng)計(jì)劑量長(zhǎng)度乘積（dose-lengthproduct，DLP）和劑量指數(shù)（computed tomography dose index，CTDI）。采用頭顱換算ED=DLP×k（k=0.002mSv（mGy﹒cm）計(jì)算患者有效輻射劑量（effective dose，ED）。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，統(tǒng)計(jì)CTD、DLP、ED、標(biāo)準(zhǔn)偏差（standard deviation，SD）、腦脊液及腦灰質(zhì)的CT值。采用Kappa一致性檢驗(yàn)評(píng)價(jià)評(píng)分結(jié)果，用Spearman線性相關(guān)分析觀察掃描劑量與圖像主觀評(píng)分間的關(guān)系。用χ2檢驗(yàn)比較各組不同圖像質(zhì)量的構(gòu)成比，并以SNK法進(jìn)行組間比較。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

200例患者均順利完成檢查，診斷評(píng)分如下：診斷醫(yī)生甲對(duì)常規(guī)劑量容積掃描、常規(guī)劑量螺旋掃描、優(yōu)化劑量容積掃描、優(yōu)化劑量螺旋掃描主觀評(píng)分平均分分別為：4.17、4.05、3.25、3.08分；診斷醫(yī)生乙分別對(duì)應(yīng)為4.25、4.16、3.37、2.98分。兩位醫(yī)生打分說(shuō)明在常規(guī)劑量及優(yōu)化劑量下容積掃描主觀圖像質(zhì)量均優(yōu)于螺旋掃描。

常規(guī)劑量容積模式組平均劑量指數(shù)、劑量長(zhǎng)度乘積分別為（45.3±12.0）mGy.cm，（688.2±60.2）mGy. cm；螺旋模式組分別為（63.5±10.1）mGy.cm，（961.8± 67.5）mGy.cm，平均輻射劑量降低28.45%。優(yōu)化劑量容積模式組分別為（22.3±8.5）mGy.cm，（304.1±35.4） mGy.cm，優(yōu)化劑量螺旋模式組分別為（39.3±9.3）mGy. cm，（535.8±47.8）mGy.cm，平均輻射劑量降低43.2%。說(shuō)明容積掃描在常規(guī)及優(yōu)化劑量下都能大幅降低患者所受輻射，具有臨床意義。

容積模式組腦灰質(zhì)信噪比為（10.5±3.3），螺旋模式為（9.5±2.8），平均高出10.5%（P＜0.05）左右。優(yōu)化劑量容積模式組分別為（9.7±2.45），優(yōu)化劑量螺旋模式為（5.7±1.9），平均高出44.7%。容積模式較螺旋模式能提高圖像信噪比，為診斷頭顱細(xì)節(jié)病變帶來(lái)便利，為臨床診斷提供更加準(zhǔn)確的影像分析。

3 討論

3.1640 層CT頭顱容積掃描的意義與局限性640層螺旋CT是當(dāng)今已應(yīng)用于臨床的最先進(jìn)的影像檢查設(shè)備之一，具有0.5mm×320排探測(cè)器排列，采用容積掃描模式，只需要0.35s旋轉(zhuǎn)1周就可以覆蓋160 mm范圍，球管旋轉(zhuǎn)一周能覆蓋人體大部分器官并獲得0.5mm層厚的各向信息，相比常規(guī)掃描，減少了掃描床的移動(dòng)，為頭顱成像帶來(lái)新的方向。在容積掃描模式下，總掃描時(shí)間相對(duì)減少了3s左右，這對(duì)于容易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影，特別是針對(duì)腦外傷病人的頭顱掃描成功率有了很大的提升，同時(shí)也降低了患者受到的輻射。而且因?yàn)閯┝枯^螺旋掃描少，對(duì)球管的損耗也較小[8]，提高了經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)槁菪鼵T掃描成像兩點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)差值，必須在所有的投射角度之間進(jìn)行，所以螺旋掃描的起始和結(jié)束相比容積掃描需要額外增加半個(gè)旋轉(zhuǎn)周期，錐形射線束越大，圖像重建所需數(shù)據(jù)采集的半徑越大，因此相比較而言，容積掃描能進(jìn)一步降低劑量。

但是美中不足的是容積掃描模式因射線呈扇形束，在縱軸方向的邊緣不形成一個(gè)直角，而是平滑的類似于鈴形狀，其劑量的分布比標(biāo)稱層厚寬，引起了掃描劑量分布的變化并產(chǎn)生額外的散射線，而且因?yàn)閳D像首末段量子噪聲大，易產(chǎn)生屋型偽影。

3.2 頭顱優(yōu)化劑量容積掃描的優(yōu)劣為了降低劑量，本研究在優(yōu)化劑量組中降低了管電流，從而使到達(dá)探測(cè)器的X光子數(shù)減少，單位體素內(nèi)光子密度下降，從而影響低對(duì)比分辨力，導(dǎo)致圖像均勻度下降，噪聲增加。為了降低噪聲，本研究容積掃描組采用AIDR-3D自適應(yīng)容積迭代降噪重建技術(shù)，可以將原始數(shù)據(jù)中的噪聲在每次迭代算法中進(jìn)行抑制和消除，對(duì)原始圖像進(jìn)行主重建并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的圖像校正，從而可以在數(shù)據(jù)不完全和低信噪比條件下降低CT輻射劑量，減少圖像的噪聲，增加低對(duì)比分辨率。參與本文研究的兩位診斷醫(yī)生對(duì)灰白質(zhì)界線、基底節(jié)、腦室系統(tǒng)等部位清晰度、噪聲的影像等綜合評(píng)分后認(rèn)定兩種掃描方式常規(guī)劑量下在圖像成像及病灶的顯示能力上無(wú)明顯的差異性；優(yōu)化劑量下容積掃描模式圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于螺旋掃描。

優(yōu)化劑量掃描相對(duì)常規(guī)劑量，減少了患者的射線量，降低了患者因生物效應(yīng)造成的自身傷害，但降低了圖像的密度分辨率的同時(shí)增加了圖像的噪聲，對(duì)診斷而言不利，對(duì)于病變復(fù)查、病變密度較高或較低的特殊患者可采用優(yōu)化劑量方案，但是對(duì)以發(fā)現(xiàn)和篩查病變?yōu)闄z查目的的患者建議用常規(guī)劑量方案。

總體而言，640層螺旋CT選擇頭顱容積掃描，相比螺旋掃描，在常規(guī)及優(yōu)化劑量下，能夠滿足防護(hù)最優(yōu)化原則，獲得更好的成像質(zhì)量，降低患者的受輻射劑量，減少掃描時(shí)間，提高掃描成功率，有較好的可行性。

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（收稿：2016-06-16修回：2016-08-13）

浙江省中醫(yī)院醫(yī)學(xué)放射科（杭州311002）

潘晨暄，Tel：15088663821；E-mail：404853204@qq.com