CT掃描參數(shù)對(duì)CT值影響因素的實(shí)驗(yàn)研究

朱明，劉貴霞，李敬玉

（1.山東省臨沂市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，山東臨沂2760002；2.河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)教研室，河北石家莊050017；3.河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院放射科，河北石家莊050000）

CT掃描參數(shù)對(duì)CT值影響因素的實(shí)驗(yàn)研究

朱明1，劉貴霞2，李敬玉3

（1.山東省臨沂市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，山東臨沂2760002；2.河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)教研室，河北石家莊050017；3.河北醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院放射科，河北石家莊050000）

目的：探討CT掃描時(shí)，CT掃描參數(shù)對(duì)CT值的影響。方法：配置濃度分別為0.15%、0.3%、0.5%、3%泛影葡胺水溶液及95%乙醇各50mL，分別抽吸到50mL注射器中，將5個(gè)注射器平行放置在盛水玻璃容器中作為研究對(duì)象。CT劑量指數(shù)（CTDI）分別為50、35mGy時(shí)，對(duì)研究對(duì)象行CT掃描，CTDI為50mGy時(shí)，掃描參數(shù)：140 kV、170mAs，120 kV、260mAs，100 kV、360mAs；分別掃描60層。CTDI為35mGy時(shí)，掃描參數(shù)：140 kV、120mAs，120 kV、165mAs，100 kV、250mAs；分別掃描60層；FOV 25 cm×25 cm，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)算法，5mm層厚重建圖像。結(jié)果：不同kV、同一CTDI時(shí)，ROI的CT值兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；當(dāng)ROI的CT值＞0時(shí)，ROI的CT值絕對(duì)差異＞5HU。同一kV、不同CTDI時(shí)，ROI的CT值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；當(dāng)ROI的CT值＞0時(shí)，ROI的CT值絕對(duì)差異＜2 HU。結(jié)論：①在根據(jù)病變組織不同階段CT值判定疾病性質(zhì)時(shí)，每階段CT掃描時(shí)應(yīng)采用同一型號(hào)CT設(shè)備在同樣kV下掃描，在滿足圖像質(zhì)量的情況下，盡可能減小X線CTDI。②CT增強(qiáng)掃描時(shí)，根據(jù)病灶組織的CT值判定疾病性質(zhì)時(shí)，平掃和增強(qiáng)掃描應(yīng)采用同一臺(tái)CT設(shè)備掃描，掃描參數(shù)可在kV相同情況下，采用相同X線劑量自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，不必考慮CTDI對(duì)CT值的影響。③在對(duì)CT值同一性要求較高的CT數(shù)字減影血管造影中，平掃和增強(qiáng)掃描需采用完全相同掃描參數(shù)，且不應(yīng)用X線劑量自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)。

CT值；CT劑量指數(shù)；掃描kV值；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)

在CT掃描中，CT值具有重要的臨床意義，如同一組織、器官不同性質(zhì)病變的CT值不同。尤其是在動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描中，同一病變不同時(shí)相的CT值在臨床確診方面具有決定性意義。因此，需研究CT值改變是由于CT掃描參數(shù)的差異還是不同病變性質(zhì)引起的。彭文獻(xiàn)等［1］的CT掃描參數(shù)對(duì)人體組織CT值影響的研究及李峰坦等［2］的管電壓對(duì)CT值測(cè)量、輻射劑量及圖像質(zhì)量影響的模型研究均對(duì)CT值的影響因素進(jìn)行了分析，但彭文獻(xiàn)等［1］未考慮CTDI對(duì)CT值的影響，李峰坦等［2］的結(jié)果過(guò)于復(fù)雜，不便臨床應(yīng)用，且不同機(jī)型X線濾過(guò)與能譜差異性較大，亦不利于推廣。X線物理及成像理論研究表明，影響物質(zhì)對(duì)X線吸收系數(shù)的因素是X線的能量，但CT掃描應(yīng)用的X線不是單能射線，而是混合能譜射線。決定X線能譜的主要因素是掃描應(yīng)用的kV值，但濾過(guò)及X線劑量也影響X線能量的分布，從而影響CT值?，F(xiàn)就kV和CT劑量指數(shù)（CT dose index，CTDI）對(duì)CT值的影響及影響程度做一實(shí)驗(yàn)研究，報(bào)道如下。

1 材料與方法

應(yīng)用GE Lightspeed VCT X線斷層成像設(shè)備；76%的泛影葡胺10mL；efilm3.0圖像處理軟件，Matlab 2014b編程軟件，SPSS 19統(tǒng)計(jì)軟件。直徑30mm的50mL PVC注射器5只，直徑20 cm的玻璃容器1個(gè)，純凈水5 L，95%無(wú)水乙醇50mL。

配置濃度分別為3%、0.5%、0.3%、0.15%泛影葡胺水溶液及95%乙醇各50mL，分別抽吸到50 mL注射器中制成體模1～5，將5個(gè)體模平行放置在盛水玻璃容器中。CTDI分別為50、35mGy時(shí)，對(duì)其行CT掃描，CTDI為50mGy時(shí)，掃描參數(shù)：140 kV、170 mAs，120 kV、260 mAs，100 kV、360 mAs，分別掃描60層。CTDI為35mGy時(shí)，掃描參數(shù)：140 kV、120 mAs，120 kV、165 mAs，100 kV、250 mAs；分別掃描60層，準(zhǔn)直器寬度32×0.625mm，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)算法，F(xiàn)OV 23mm×23mm，重建矩陣512×512，5mm層厚重建圖像。將掃描圖像以DICOM3.0格式傳至efilm3.0圖像處理工作站，再依據(jù)掃描參數(shù)分類保存為DICOM3.0圖像。對(duì)保存圖像基于Matlab 2014b編寫程序，分別測(cè)量各體模ROI的CT值（圖1）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法應(yīng)用SPSS 19.0單因素方差分析統(tǒng)計(jì)，未假定方差齊性的Tamhane檢驗(yàn)，比較CTDI相同、kV不同時(shí)ROI的CT值；應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，比較kV相同、CTDI不同時(shí)的ROI的CT值；應(yīng)用單樣本t檢驗(yàn)，比較kV相同、CTDI不同時(shí)ROI的CT值差的絕對(duì)值。

2 結(jié)果

2.1 掃描參數(shù)為140、120、100 kV，CTDI分別為50、35mGy時(shí)5個(gè)ROI的CT值（表1，2）。

表1 CTDI為50mGy，不同ROI在140、120、100 kV時(shí)的CT值（HU，±s）

表1 CTDI為50mGy，不同ROI在140、120、100 kV時(shí)的CT值（HU，±s）

注：CTDI，CT劑量指數(shù)。ROI 1～5分別為以3%、0.5%、0.3%、0.15%泛影葡胺水溶液及95%乙醇制備的體模。

組別140 kV 120 kV 100 kV ROI 1 360.34±1.16 423.84±0.67 529.37±0.63 ROI 2 38.03±0.34 46.48±0.57 57.75±0.39 ROI 3 53.00±0.67 63.66±0.50 79.41±0.28 ROI 4 36.06±0.43 43.55±0.24 54.79±0.29 ROI 5-187.73±0.31-189.76±0.34-193.39±0.69

表2 CTDI為35mGy，不同ROI在140、120、100 kV時(shí)的CT值（HU，±s）

表2 CTDI為35mGy，不同ROI在140、120、100 kV時(shí)的CT值（HU，±s）

組別140 kV 120 kV 100 kV ROI1 360.27±1.45 425.95±0.99 530.23±0.54 ROI2 36.67±0.38 44.90±0.42 55.59±0.43 ROI3 53.11±0.64 64.96±1.10 81.03±1.08 ROI4 36.11±0.26 43.92±0.27 55.00±0.35 ROI5-187.90±0.65-190.42±0.81-192.43±0.33

應(yīng)用SPSS 19.0單因素方差分析（ANOVA）統(tǒng)計(jì)，未假定方差齊性的Tamhane檢驗(yàn)，5個(gè)ROI，在CTDI為50、35 mGy時(shí)，X線kV分別為140、120、100 kV時(shí)CT值兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P=0.000）。X線kV影響物質(zhì)的CT值，其CT值與X線kV呈負(fù)相關(guān)，即隨X線kV增加CT值減小。但在CT值＜0類脂類物質(zhì)的CT值隨X線kV增加而增加。CT值隨X線kV變化的趨勢(shì)，見(jiàn)圖2。

2.2 在相同kV時(shí)，CTDI為50、35mGy，應(yīng)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)CTDI對(duì)CT值的影響（表3～5）。由獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果可知，盡管在100、120 kV時(shí)5個(gè)ROI的CT值在不同CTDI時(shí)（35、50mGy）差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P=0.00），但其均值差較小。而在140 kV時(shí)，ROI 1、ROI 3、ROI 4的CT值在CTDI不同時(shí)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），盡管ROI 2、ROI 5的CT值在CTDI不同時(shí)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P=0.00），但其均值差非常小。

表3 在100 kV時(shí)，CTDI為35、50mGy時(shí)的CT值（HU，±s）

表3 在100 kV時(shí)，CTDI為35、50mGy時(shí)的CT值（HU，±s）

組別35mGy 50mGy P值ROI 1 530.23±0.54 529.37±0.63 0.00 ROI 2 55.59±0.44 57.75±0.39 0.00 ROI 3 81.03±1.08 79.41±0.28 0.00 ROI 4 55.00±0.35 54.79±0.29 0.00 ROI 5-192.43±0.33-193.39±0.69 0.00

表4 在120 kV時(shí)，CTDI為35、50mGy時(shí)的CT值（HU，±s）

表4 在120 kV時(shí)，CTDI為35、50mGy時(shí)的CT值（HU，±s）

組別35mGy 50mGy P值ROI1 426.07±0.96 423.80±0.66 0.00 ROI2 44.88±0.44 45.43±0.59 0.00 ROI3 65.06±1.11 63.45±0.38 0.00 ROI4 43.91±0.27 43.55±0.32 0.00 ROI5-190.49±0.83-189.06±0.36 0.00

表5 在140 kV，CTDI為35、50mGy時(shí)的CT值（HU，±s）

表5 在140 kV，CTDI為35、50mGy時(shí)的CT值（HU，±s）

組別35mGy 50mGy P值ROI1 360.27±1.45 360.27±1.18 0.95 ROI2 36.67±0.38 36.97±0.35 0.00 ROI3 53.11±0.64 53.05±0.80 0.55 ROI4 36.11±0.26 36.11±0.40 0.98 ROI5-187.90±0.65-187.38±0.39 0.00

2.3 在相同kV，CTDI為50、35 mGy時(shí)配對(duì)，取相應(yīng)ROI的CT之差的絕對(duì)值，應(yīng)用單樣本t檢驗(yàn)，分別應(yīng)用與均數(shù)大致相當(dāng)?shù)臄?shù)值作為檢驗(yàn)值，統(tǒng)計(jì)CTDI對(duì)CT值影響的程度（表6）。

表6 CTDI為35、50mGy時(shí)，ROI的CT值之差（HU，±s）

表6 CTDI為35、50mGy時(shí)，ROI的CT值之差（HU，±s）

組別CT差值檢驗(yàn)值P值ROI 1 1.16±0.95 1.2 0.80 ROI 2 1.71±0.67 1.7 0.86 ROI 3 1.18±0.93 1.2 0.66 ROI 4 0.45±0.33 0.5 0.12 ROI 5 0.94±0.65 1.0 0.31

表6示，應(yīng)用單樣本t檢驗(yàn)，ROI 1、ROI 2、ROI 3、ROI 4、ROI 5 CT值的檢驗(yàn)值分別取1.2、1.7、1.2、0.5、1.0時(shí)，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。在kV相同，CTDI＜30%的情況下，ROI的CT值的變化＜2HU。

圖1 各ROI的CT值測(cè)量示意圖

圖2 ROI的CT值與kV的關(guān)系

3 討論

由圖2 ROI的CT值與X線kV關(guān)系曲線可知，CT值為0物質(zhì)的吸收系數(shù)大于水時(shí)，其CT值隨kV的增加而減少，是由于其吸收系數(shù)比水隨kV增加而減小的程度更大，從而引起物質(zhì)CT值隨kV的增加而減少。

CT值為0物質(zhì)的吸收系數(shù)小于水時(shí)，其CT值隨kV的增加而增大，是由于其物質(zhì)的吸收系數(shù)比水隨kV的增加而減小的程度更小，從而引起物質(zhì)CT值隨kV的增加而增加。

不同的kV下，物質(zhì)的CT值變化較大，在臨床實(shí)踐中根據(jù)CT值判斷疾病性質(zhì)時(shí)［4-5］，須考慮掃描成像時(shí)應(yīng)用的kV值，否則有可能誤診、誤治。

kV相同、CTDI不同時(shí)，ROI的CT值大部分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但在CTDI為50mGy時(shí)，CTDI減少30%，ROI的CT值改變量＜2HU。產(chǎn)生這種差異的原因是：掃描時(shí)應(yīng)用的X線是混合能譜射線，各種能譜射線的比例隨X線劑量的改變而改變，并引起物質(zhì)X線吸收的改變，從而導(dǎo)致ROI的CT值改變。組織CT值改變量若＜5 HU，基本無(wú)臨床意義。因此，在臨床實(shí)踐中，如CT圖像質(zhì)量合格，不必考慮CTDI對(duì)CT值的影響。

總之，在根據(jù)病變組織不同階段CT值判定疾病性質(zhì)時(shí)，每次掃描時(shí)應(yīng)采用同一型號(hào)設(shè)備在同樣kV下掃描，在滿足圖像質(zhì)量同時(shí)，盡可能減小CTDI。CT增強(qiáng)掃描時(shí)，根據(jù)病灶組織CT值判定疾病性質(zhì)時(shí)，平掃和增強(qiáng)掃描也應(yīng)采用同一臺(tái)設(shè)備掃描，掃描參數(shù)可在kV相同的情況下，采用相同mA自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，無(wú)需考慮mA的差異對(duì)CT值的改變影響對(duì)疾病性質(zhì)的判定［6］。在對(duì)CT值要求較高的CT數(shù)字減影血管造影檢查中，平掃和增強(qiáng)掃描掃描參數(shù)須完全相同，且不可應(yīng)用mA自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)。

［1］彭文獻(xiàn)，彭天舟，葉小琴，等.CT掃描參數(shù)對(duì)人體組織CT值影響的研究［J］.中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2010，30（1）：79-81.

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2016-12-22）

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.04.029

李敬玉，E-mail：18633889850@163.com。