第三代雙源CT不同掃描模式抑制下頸部偽影的對比

蔣博， 梅習(xí)龍， 孫劍寧， 黃艷芳， 吳雄， 樊麗丹， 周湘樂， 鄧凱

（中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院放射科，湖南長沙410011）

在CT掃描中，頸部的位置比較特殊，下頸部位于兩肩關(guān)節(jié)之間，由于兩肩部肱骨頭和肩胛骨骨質(zhì)密度較高，前后徑與左右徑體厚相差很大，CT機球管所發(fā)出的X射線在左右方向（X軸）明顯比前后方向（Y軸）的衰減多，對于體積稍大的病人，左右方向（X軸）射線往往探測器采集明顯減少，產(chǎn)生較大的容積偽影，甚至是線束硬化偽影[1]，從而影響圖像質(zhì)量，給下頸部的CT圖像診斷帶來不便.本研究主要是通過西門子forceCT（第3代雙源CT）的雙能量掃描模式和無預(yù)設(shè)值CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動控制曝光技術(shù)來優(yōu)化下頸部的掃描方案，在不改變病人對稱體位的情況下，探索個性化掃描方案，從而減輕頸部CT圖像偽影，為影像診斷提供更精確的信息.

1 資料與方法

1.1 一般資料

隨機選擇2016年10月至2017年1月中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院放射科下頸部CT掃描患者99例，所有患者均簽署知情同意書.隨機分成3組.A組33例，男20例，女13例，年齡22～81歲，平均（51.91±16.54）歲，體質(zhì)量指數(shù)（BMI）17.85～28.96 kg/m2，平均（24.02±2.91）kg/m2；B組 33例，男 13例，女 20例，年齡 16～86歲，平均（47.91±17.28）歲，BMI為 17.36～29.03 kg/m2，平均（22.59±3.23）kg/m2；C組 33例，男 14例，女 19例，年齡 21～74歲，平均（50.39±14.66）歲，BMI為 17.26～32.00 kg/m2，平均（23.43±3.90）kg/m2；3組一般資料無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（p＞0.05）.

1.2 設(shè)備與方法

采用西門子Force CT.掃描范圍：舌骨至胸骨上切跡，頭尾方向進行掃描.設(shè)備參數(shù)：雙96排光子探測器，準(zhǔn)直器寬度：192×0.6 mm，螺距：0.8，旋轉(zhuǎn)時間：每轉(zhuǎn)0.5 s.具體分組設(shè)置如下：

A組（常規(guī)掃描模式）：球管電流：140 mA，球管電壓：120 kV，參考相關(guān)技術(shù)指南進行設(shè)置[2]；

B組（無預(yù)設(shè)值 CARE kV聯(lián)合 CARE Dose4D）：使用無預(yù)設(shè)值 CARE kV聯(lián)合 CARE Dose 4D軟件全自動控制球管曝光；

C組（雙能量掃描模式）：使用雙源雙能量掃描模式，A球管管電流：190 mA，管電壓：100 kV；B球管管電流280 mA，管電壓：Sn 150 kV.

A、B、C 3組患者都采取仰臥位，雙臂自然平放肢體兩側(cè)，雙肩自然下垂，詳細(xì)告知患者不要隨意做吞咽動作，所有患者均由同一技術(shù)員掃描與圖像重建.

1.3 圖像處理與分析

將CT掃描的3組原始數(shù)據(jù)在Syngo CT VA50A工作站上進行層厚為1.0 mm薄層重建，卷積核為Br40的軟組織窗位，重建方式：迭代重建，迭代強度2，其中C組中的雙能量數(shù)據(jù)采用FAST DE插件，對2組不同能級的數(shù)據(jù)進行參數(shù)為0.3的線性融合（參數(shù)為0.3，即低能X線球管產(chǎn)生的圖像占比30%和高能X線球管產(chǎn)生的圖像占比70%進行線性融合），3組數(shù)據(jù)都做冠、矢狀位重組圖像.將3組數(shù)據(jù)交由2名經(jīng)驗豐富的影像診斷醫(yī)師進行圖像質(zhì)量判分.判分標(biāo)準(zhǔn)如下：

5分：解剖細(xì)節(jié)顯示清楚，層次感明顯，甲狀腺顯示良好，下頸部無明顯條形偽影；

4分：大部分解剖細(xì)節(jié)較清楚，層次感明顯，甲狀腺局部顯示較差，下頸部少許偽影；

3分：解剖細(xì)節(jié)顯示差，層次較差，甲狀腺局部顯示較差，下頸部中度偽影；

2分：解剖細(xì)節(jié)顯示很差，層次不明顯，甲狀腺局部顯示差，下頸部中度偽影；

1分：解剖細(xì)節(jié)顯示很差，層次不明顯，甲狀腺顯示很差，下頸部重度偽影.

記錄每組分值然后計算出均值及標(biāo)準(zhǔn)差.

1.4 圖像噪聲和輻射劑量

將感興趣區(qū)設(shè)置在第7頸椎水平面的左側(cè)胸鎖乳突肌，感興趣區(qū)面積確定為以5 mm直徑標(biāo)記的圓形區(qū)域，分別在Syngo CTVA50A工作站上測量3組圖像的感興趣區(qū)平均CT值、噪聲值（SD），并通過已測得的CT值、SD值計算出感興趣區(qū)的圖像信噪比（SNR）.同時，由于頸部長短個體差異大，本組采用容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）作為輻射劑量比較的主要指標(biāo)，具體數(shù)值通過掃描工作站自動生成的輻射劑量表獲得，統(tǒng)計每組數(shù)據(jù)的容積CTDIvol.

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機軟件 SPSS 17.0，分別對A、B、C 3組影像的圖像質(zhì)量評分、信噪比、噪聲值和容積CT劑量指數(shù)進行統(tǒng)計學(xué)處理，數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，3組間圖像質(zhì)量評分、噪聲值、信噪比、容積CT劑量指數(shù)均應(yīng)用單因素方差分析（F檢驗）進行統(tǒng)計學(xué)分析，并在此之后應(yīng)用LSD-t檢驗進行多重比較，P＜0.05為圖像差異有統(tǒng)計學(xué)意義.

2 結(jié)果

2.1 各組圖像質(zhì)量評分、噪聲值、性噪比及容積CT劑量指數(shù)統(tǒng)計學(xué)處理與表述

采用方差分析得出A、B、C 3組數(shù)據(jù)各評價指標(biāo)總體均數(shù)皆不等或不全相等（P＜0.05）；表格表述A、B、C 3組圖像質(zhì)量評分、噪聲值、信噪比、容積CT劑量指數(shù)以及其F值和P值（表1）.

表1 3組圖像質(zhì)量評分、噪聲值、性噪比、CT劑量指數(shù)Table 1 The image quality score，noise value，signal-to-noise ratio，and CT dose indes of three groups（±s）

表1 3組圖像質(zhì)量評分、噪聲值、性噪比、CT劑量指數(shù)Table 1 The image quality score，noise value，signal-to-noise ratio，and CT dose indes of three groups（±s）

組別 掃描條件管電壓/kV 管電流/mA n 圖像質(zhì)量評分SD SNR CTDIvol/mGy A組 120 140 33 3.00±0.59 12.03±3.52 5.19±1.86 9.29±00 B組 CAREkv聯(lián)合 CAREDose4D 33 3.36±0.50 12.18±4.47 5.51±1.86 6.38±1.40 C組 A：100 B：Sn150 A：190 B：280 33 3.70±0.51 7.51±2.29 7.57±2.20 12.58±4.74 F值13.95 18.57 14.06 38.93 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

在此之后對圖像質(zhì)量評分、噪聲值、信噪比及容積CT劑量指數(shù)采用LSD-t檢驗進行兩兩多重比較.

2.2 3組圖像質(zhì)量評分比較

從表1可見A、B、C組3組的圖像質(zhì)量評分，結(jié)果顯示 C組圖像質(zhì)量評分高于 B組（P＜0.05）；B組圖像質(zhì)量評分明顯高于 A組（P＜0.01）；C組圖像質(zhì)量評分明顯高于 A組（P＜0.01）.

2.3 3組容積 CTDIvol比較

從表1可見A、B、C組3組的容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol），結(jié)果顯示B組輻射劑量明顯低于A組（P＜0.01）；A組輻射劑量明顯低于C組（P＜0.01）；C組輻射劑量明顯高于 B組（P＜0.01）.

2.4 3組圖像噪聲值比較

從表1可見A、B、C組3組的SD值，結(jié)果顯示C組SD值明顯低于A組（P＜0.01）；C組SD值明顯低于B組（P＜0.01）；A、B組SD值比較差異均無明顯統(tǒng)計學(xué)意義（P＝0.86）.

2.5 3組圖像信噪比比較

從表1結(jié)果可見A、B、C組3組的SNR，C組明顯高于 A組（P＜0.01）；C組明顯高于 B組（P＜0.01）；A、B組 SNR比較差異均無明顯統(tǒng)計學(xué)意義（P＝0.52）.

圖1～6 3組下頸部CT影像對比.A組（1、4）圖像噪聲較高，可見明顯帶狀偽影，對比度較高；B組（2、5）圖像噪聲較低，可見少許帶狀偽影，對比度較高；C組（3、6）圖像噪聲最低，無明顯偽影，對比度最高.Figure 1～6 Image contrast of lower neck of three group.Group A（Figure 1，4）the overall image has high noise，visible banding artifact，and high contrast ratio.Group B（Figure2，5）the overall image noise is low，there is little banding artifact，and the contrast ratio is high.Group C（Figure3，6）shows the lowestoverall image noise，no obvious artifacts and the highest contrast ratio.

3 討論

下頸部CT檢查可以為臨床醫(yī)生帶來直觀有效的診斷和定位信息，但是下頸部位于兩肩部肱骨頭和肩胛骨之間，掃描時由于前后方向與左右方向X線衰減差異大，易產(chǎn)生容積偽影和線束硬化偽影[1]，從而影響圖像質(zhì)量，給下頸部的CT圖像診斷帶來不便.為了盡量抑制下頸部的CT偽影，專業(yè)人員嘗試并研究了很多方法，包括優(yōu)選kV與mA、應(yīng)用角度電流調(diào)制及改變患者上肢對稱體位等[3－7]，本研究旨在通過第3代雙源CT的雙能量模式、無預(yù)設(shè)值CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動控制曝光技術(shù)，兩種方法來進一步探索在不改變病人對稱性體位時的抑制偽影掃描方案，其中得出無預(yù)設(shè)值CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動控制曝光技術(shù)在保證圖像質(zhì)量的前提下較有預(yù)設(shè)的掃描方案輻射劑量更低，而雙能量掃描模式則進一步抑制了偽影，提高了圖像質(zhì)量.

（1）無預(yù)設(shè)值CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D掃描分析 CT檢查帶有不可避免的電離輻射，甲狀腺作為輻射敏感器官，剛好位于下頸部，因此過多的輻射劑量會對下頸部CT掃描的患者造成潛在的輻射危害，對不同部位及體型，可以優(yōu)化掃描方法和參數(shù)來降低不同個體所接受的X線劑量.減少輻射劑量的方法有低kV和低管電流、大螺距掃描及CARE Dose 4D技術(shù)等，這些方法在下頸部的應(yīng)用前人已有研究[3，15－17].CARE Dose 4D軟件，包含體型調(diào)制、Z軸調(diào)制和角度調(diào)制等功能，球管電流將根據(jù)病人體型調(diào)整，根據(jù)病人沿Z軸的衰減分布變化，并根據(jù)已經(jīng)在定位像獲得的角度衰減分布進行角度管電流調(diào)制.從以往的研究[5]可知，角度調(diào)制在減輕下頸部偽影的應(yīng)用中有一定的效果，同時還能減少病人所接受的輻射劑量，本研究中采用無預(yù)設(shè)值 CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動控制曝光技術(shù)，無預(yù)設(shè)值是指不設(shè)置管電流與管電壓的預(yù)設(shè)范圍，完全由軟件智能控制，得出結(jié)果顯示 B組使用無預(yù)設(shè)值CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動控制曝光技術(shù)較不使用此技術(shù)的A組，圖像質(zhì)量明顯上升，輻射劑量降低約31%，比2016年李青青等[3]使用有預(yù)設(shè)值的CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動控制曝光技術(shù)輻射劑量進一步降低9%左右，而圖像噪聲值、信噪比兩者沒有明顯統(tǒng)計學(xué)差別.

（2）雙能量掃描模式掃描分析 由以往研究可知容積偽影可以通過薄層掃描來抑制，而線束硬化偽影的產(chǎn)生是因為射線在穿過高密度骨結(jié)構(gòu)時大部分被吸收，而穿透的剩余X線獲得能量線束變硬，使得射線在繼續(xù)穿經(jīng)軟組織等結(jié)構(gòu)時，衰減系數(shù)明顯降低，從而形成低密度帶影[1].只有使用單能量的X線束才能從根本上避免這種偽影，但是目前的技術(shù)完全產(chǎn)生單種能量的X線束是無法做到的，西門子的能譜純化技術(shù)[8]在球管發(fā)出X線束后加濾波板，使得過濾后的X線能量接近均一，這就為抑制偽影提供可能.本研究小組提出使用雙能量掃描來抑制下頸部的偽影，因為B球管150kV加濾波板能提供能譜純化的高能量X線，有效減輕線束硬化偽影，但是高能量的X線使圖像對比度降低，而相對較低的 A球管100kV產(chǎn)生的X線圖像雖然對比度高，卻噪聲也高[8]，所以對A、B球管獲得的圖像通過一定比例進行線性融合[8]，從而獲得低偽影、低噪聲及高對比度的下頸部圖像，本研究結(jié)果顯示A組和C組所測數(shù)據(jù)對比皆有明顯統(tǒng)計學(xué)意義，說明使用以上所述的雙能量掃描模式，能有效抑制下頸部偽影、降低圖像噪聲、提高圖像信噪比，輻射劑量雖然相對此機型常規(guī)掃描有所增加，但比付珺等[9]在頸部能譜CT方向研究的輻射劑量低29%，且遠(yuǎn)低于國際放射防護委員會（ICRP）防護標(biāo)準(zhǔn)[10－12]、歐洲計算機斷層攝影質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南[13]及中國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的GB 18771·2002電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[14].

綜上所述，雙能量掃描模式和無預(yù)設(shè)值CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動控制曝光技術(shù)在抑制下頸部偽影和提高下頸部圖像質(zhì)量都有一定的效果，但各有優(yōu)缺點，這就為探索下頸部CT個性化掃描提供了初步依據(jù)，建議在臨床實際應(yīng)用中，針對常規(guī)的頸部掃描使用無預(yù)設(shè)值CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D自動曝光控制技術(shù)，可以使病人接受的輻射劑量大幅度降低，同時圖像質(zhì)量也有一定的改善；而在診斷下頸部疑難病變、定位分析細(xì)微病灶、臨床診斷對圖像質(zhì)量要求較高的時候，或在征得病人同意的情況下，可以使用帶能譜純化技術(shù)的雙能量掃描模式以獲得更清晰、準(zhǔn)確的下頸部CT圖像.但雙能量掃描模式相對較高的輻射劑量是值得進一步優(yōu)化與改善的.

[參考文獻]

[1]BARRETT J F，KEAT N.Artifacts in CT：recognition and avoidance[J].Radiographics，2004，24：1679－1691.

[2]中華放射學(xué)雜志編委會.頭頸部CT、MR掃描規(guī)范指南（修改稿）[J].中華放射學(xué)雜志，2007，41（9）：996.Editorial Board of Chinese Radiology Journal.Head and neck CT、MR scanning guidelines（Revised）[J].Chinese journal of radiology，2007，41（9）：996.

[3]李青青，吳莉，江杰，等.CAREkV聯(lián)合CAREDose4D技術(shù)降低頸部腫大淋巴結(jié)CT掃描的輻射劑量[J].中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016，45（1）：48－52.LIQ Q，WU L，JIANG J，et al.Application of CARE kV combined with CARE Dose 4D technology to reduce the radiation dose in ct scanning of enlarged cervical lymph nodes[J].Journal of chinamedical university，2016，45（1）：48－52.

[4]徐卓東.CARE kV-智能最佳kV掃描技術(shù)降低劑量的同時提高圖像質(zhì)量[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2012，27（2）：120－123.XU Z D.CARE kV-Intelligent kV scanning technology can reduce the radiation dose while improving image quality[J].Chinesemedical equipment，2012，27（2）：120－123.

[5]呂仁鋒，王拓，邴晶.角度射線管電流調(diào)制技術(shù)在下頸部掃描中的應(yīng)用[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2012，23（3）：219－220.LV R F，WANG T，BING J.The application of angle modulation-ray tube current technology in lower neck scanning[J].Journal of china clinic medical imaging，2012，23（3）：219－220.

[6]呂仁峰，呂亞囡，王拓，等.不同體位對下頸部CT圖像質(zhì)量的影響[J].實用放射學(xué)雜志，2011，27（10）：1599－1600.LV R F，LV Y N，WANG T，et al.The effect of different position on the lower neck CT image quality[J].Journal of practical radiology，2011，27（10）：1599－1600.

[7]S?DERBERG M，GUNNARSSON M. The effect of different adaptation strengths on image quality and radiation dose using Siemens Care Dose 4D[J].Radiat Prot Dosimetry，2010，139（1－3）：173－179.

[8]盧光明，張龍江，金征宇，等.雙能量CT臨床應(yīng)用指南[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2015：6－31.LU GM，ZHANG L J，JIN ZY，etal.Clinical application guidelines of duel energy CT[M].Beijing：People's medical publishing house，2015：6－31.

[9]付珺，胡俊嶺.頸部能譜CT與常規(guī)CT掃描輻射劑量與圖像質(zhì)量的差異分析[J].臨床醫(yī)學(xué)研究與實踐，2016，1（2）：48.FU J，HU JL.Difference Analysis of Radiation Dose and Image Quality between Neck Energy spectrum CT and Conventional CT Scan[J].Clinical research and practice，2016，1（2）：48.

[10]International commission on radiological protection.1990 Recommendations of the international commission on radiological protection.ICRP publication 60[R].Oxford：Pergamon Press，1991.

[11]International commission on radiological protection.2007 recommendations of the international commission on radiological protection.ICRP publication 103[R].Oxford：Pergamon Press，2007.

[12]International commission on radiological protection.The impact of the 2007 recommendations of the international commission on radiological protection（ICRP）inmedical applications[R].Munich：IFMBE Press，2009.

[13]MENZEL H，SCHIBILLA H，TEUNEN D，etal.European guidelines on quality criteria for computed tomography[C].Luxembourg：European commission，2000.

[14]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 18771·2002電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.General administration of quality supervision，Inspection and quarantine of the people's republic of china.GB 18771·2002 Basic standards for protection against ionizing radiation and for the safety of radiation sources[S].Beijing：Standards press of china，2003.

[15]李琳，羅德紅，余小多，等.頭頸部多層螺旋CT低劑量掃描研究[J].中國腫瘤影像學(xué)雜志，2009，2（4）：81－86.LIL，LUO D H，YU X D，et al.The study of low dose scan with multislice helical ct in head and neck[J].Chinese journal of oncoradiology，2009，2（4）：81－86.

[16]KALRA MK，MAHERMM，Toth T L，etal.Strategies for ct radiation dose optimization[J].Radiolory，2004，230（3）：619－628.

[17]WILTING J，ZWARTKRUISA，VAN LEEUWEN MS.A rational approach to dose reduction in CT：individualized scan protocols[J].Eur Radiol，2001，11（12）：2627－2632.

[18]郭錟，周誠，陳涓，等.頸部能譜CT與常規(guī)CT掃描輻射劑量與圖像質(zhì)量的對比研究[J].中華放射學(xué)雜志，2015，49（4）：279－282.GUO Y，ZHOU C，CHEN J，et al.Comparative study of radiation dose and image quality between spectral CT scanning and conventional scanning on neck[J].Chinese journal of radiology，2015，49（4）：279－282.

[19]杜良國，黃博，杜梁.不同雙源CT頭頸部掃描模式對影像質(zhì)量及輻射劑量的影響[J].中國繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2016，8（33）：71－72.DU L G，HUANG B，DU L.Effect of dual source ct in head and neck scanning mode on the image quality and radiation dose[J].China continuingmedical education，2016，8（33）：71－72.