智能劑量技術(shù)用于CT胸部掃描對(duì)患者輻射劑量的影響

韓林梅，盧 意，俞 琴，冉隆富

(成都市第七人民醫(yī)院放射科，四川 成都 610041)

智能最佳管電壓掃描(CARE kV)技術(shù)主要是根據(jù)患者的體型個(gè)性化地去調(diào)節(jié)患者被檢查部位的管電壓值，調(diào)節(jié)范圍一般是在70～140 kV。已經(jīng)有學(xué)者進(jìn)行了關(guān)于CARE kV技術(shù)的研究，證實(shí)這項(xiàng)技術(shù)可以在保證CT圖像質(zhì)量的同時(shí)，有效地降低患者的輻射劑量[1]。對(duì)于智能劑量調(diào)節(jié)技術(shù)，臨床上常用的還有CARE Dose4D(即自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù))，這項(xiàng)技術(shù)也是根據(jù)患者的體型自動(dòng)調(diào)節(jié)患者被檢查部位的管電流的值[2]。而患者的體型一般通過CT定位像來間接反映患者體型的大小，因此CT定位像對(duì)于患者的輻射劑量的調(diào)節(jié)有關(guān)鍵性的作用，而不是傳統(tǒng)意義上只是用于定位的作用。也有學(xué)者在CARE Dose4D技術(shù)基礎(chǔ)上采用正側(cè)位定位像進(jìn)行研究，證實(shí)正側(cè)位定位像比單獨(dú)的一個(gè)正位定位像，患者的輻射劑量有所降低[3]。查閱以往的文獻(xiàn)，未查到有學(xué)者在CARE kV技術(shù)上采用正側(cè)位定位像進(jìn)行研究。因此本研究以胸部為例，探討在胸部使用CARE kV技術(shù)，掃描定位像時(shí)掃描正位和側(cè)位定位像，患者所接受的輻射劑量及CT圖像質(zhì)量是否會(huì)受到影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年8—9月在我院行CT胸部普通掃描的患者100例，隨機(jī)分為A組、B組。A組50例，其中：男29例，女21例；年齡18～79歲，平均54歲。B組50例，其中：男26例，女24例；年齡21～74歲，平均51歲。患者的納入標(biāo)準(zhǔn)：患者無胸部器官手術(shù)史及胸廓畸形，雙手能上舉，能配合屏氣，胸部無嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的疾病。

1.2 檢查方法

1.2.1 檢查準(zhǔn)備及設(shè)備參數(shù) CT檢查前囑患者去掉胸部金屬及其他可能影響圖像質(zhì)量的異物。訓(xùn)練患者深吸氣后屏氣，技師同時(shí)啟動(dòng)設(shè)備掃描。2組患者均在西門子雙源CT(SIEMENS Definition flash)上行胸部普通掃描。A組患者先掃描正位和側(cè)位定位像，B組患者按傳統(tǒng)模式只掃描正位定位像，定位像結(jié)束后再行CT斷層掃描。斷層掃描范圍從肺尖掃至肺底，患者頭先進(jìn)，仰臥位，胸部斷層掃描方向從頭側(cè)向足側(cè)掃描。設(shè)備的主要掃描參數(shù)：參考管電壓120 kV并使用CARE kV技術(shù)，參考管電流110 mAs并使用CARE Dose4D技術(shù)，準(zhǔn)直器寬度128 mm×0.6 mm，螺距1.2 mm。2組患者掃描結(jié)束后，圖像的重建層厚、層間隔均為5 mm，每位患者均重建肺窗和縱隔窗2組圖像。肺窗的重建算法：B60，窗寬-1200，窗位-600?？v隔窗的重建算法：B30，窗寬350，窗位50。

1.2.2 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 對(duì)2組患者獲得的CT斷層圖像質(zhì)量主要通過客觀和主觀兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)?？陀^評(píng)價(jià)方面：在縱隔窗選擇主肺動(dòng)脈窗層面勾畫大小為100 mm2的興趣區(qū)測量肺動(dòng)脈、升主動(dòng)脈、胸前壁空氣的CT值及SD標(biāo)準(zhǔn)差；在肺窗同樣選擇主肺動(dòng)脈窗層面勾畫大小為100 mm2的興趣區(qū)測量肺實(shí)質(zhì)、胸前壁空氣的CT值及SD標(biāo)準(zhǔn)差，肺實(shí)質(zhì)測量時(shí)盡量避開肺紋理，測量3次取平均值。兩次胸前壁空氣的測量均選擇正中矢狀面、左右鎖骨中線3處進(jìn)行測量，測量結(jié)果取平均值，測量時(shí)避開患者衣物的干擾，通過以上獲得的值計(jì)算出圖像的信噪比(SNR)及對(duì)比噪聲比(CNR)。計(jì)算公式：SNR=CTROI/SD空氣，CNR=(CTROI-CT空氣)/SD空氣。主觀評(píng)價(jià)方面：由兩名胸部組高年資診斷醫(yī)師結(jié)合患者的肺窗和縱隔窗在隱藏患者信息的情況下，采用4分法對(duì)患者的圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：肺窗上肺紋理清晰顯示，縱隔窗上縱隔結(jié)構(gòu)層次分明，各解剖結(jié)構(gòu)區(qū)分明顯，圖像完全滿足診斷要求計(jì)4分；肺窗上肺紋理顯示較為清晰，縱隔窗上縱隔結(jié)構(gòu)層次較為分明，各解剖結(jié)構(gòu)能夠很好地區(qū)分，圖像質(zhì)量滿足診斷要求計(jì)3分；肺窗上肺紋理顯示模糊，縱隔窗上縱隔結(jié)構(gòu)層次不分明，各解剖結(jié)構(gòu)能夠基本區(qū)分，圖像質(zhì)量勉強(qiáng)可以用于診斷計(jì)2分；肺窗上肺紋理顯示不清，縱隔窗上縱隔結(jié)構(gòu)層次不明，各解剖結(jié)構(gòu)無法分辨，圖像質(zhì)量無法滿足診斷要求計(jì)1分。

1.2.3 輻射劑量評(píng)價(jià) 檢查結(jié)束后，CT設(shè)備會(huì)自動(dòng)記錄每一位患者的容積CT劑量指數(shù)(CTDIVOL)，劑量長度乘積(DLP)，根據(jù)公式來計(jì)算患者的吸收劑量(ED)，ED=DLP×K(K為組織權(quán)重因子)。參考美國物理醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)推薦數(shù)值，胸部K=0.014[4]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，2組計(jì)量資料應(yīng)先進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，如果服從正態(tài)分布則以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，否則以中位數(shù)和四分位數(shù)間距表示；2組資料如果符合正態(tài)分布、方差齊，采用t檢驗(yàn)，反之采用秩和檢驗(yàn)。主觀圖像質(zhì)量評(píng)分運(yùn)用χ2檢驗(yàn)，采用Kappa檢驗(yàn)其評(píng)價(jià)的一致性。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 2組患者圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià) 在測量的主動(dòng)脈肺動(dòng)脈窗層面，2組患者肺實(shí)質(zhì)的SNR、肺動(dòng)脈的SNR、肺動(dòng)脈CNR差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，A組患者肺實(shí)質(zhì)的CNR優(yōu)于B組患者(P<0.05)。結(jié)果詳見表1。

表1 2組客觀圖像質(zhì)量比較

2.2 2組患者圖像質(zhì)量主觀評(píng)分 兩名診斷醫(yī)生圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性好(Kappa=0.81)，A組和B組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分分別為(3.66±0.48)分和(3.72±0.45)分，2組患者圖像質(zhì)量主觀評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=1.64，P=0.203)。所有圖像主觀評(píng)分均在3分以上，均能滿足診斷要求。

2.3 2組患者所接受的輻射劑量比較 A組患者與B組患者輻射劑量參數(shù)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。B組患者的CTDIVOL、DLP及ED比A組患者分別略高出16%、18%和17%。結(jié)果詳見表2。

表2 2組CTDIVOL、DLP和ED比較

3 討 論

隨著CT技術(shù)快速發(fā)展，CT檢查在臨床診斷中扮演著重要的角色，然而患者接受的輻射劑量一直是放射醫(yī)務(wù)工作人員和社會(huì)公眾都關(guān)心的熱點(diǎn)問題。臨床CT檢查的患者究竟該用多大的輻射劑量并不確定，而且每個(gè)患者的體型高矮胖瘦不一，使用多少輻射劑量來完成CT檢查完全是由醫(yī)師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)所決定的，沒有統(tǒng)一的劑量調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)。影像醫(yī)師面對(duì)的是不同體型的患者，很難保證人為手動(dòng)調(diào)節(jié)的劑量能夠滿足診斷要求且患者所接受的輻射劑量又是最佳的。因此智能劑量調(diào)節(jié)技術(shù)為臨床工作提供了一種個(gè)性化的劑量參考手段。臨床上最常用的智能劑量調(diào)節(jié)技術(shù)有CARE Dose4D和CARE kV。CARE Dose4D即自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要是通過患者的體型在X軸、Y軸、Z軸及設(shè)備掃描時(shí)間實(shí)時(shí)自動(dòng)地調(diào)節(jié)患者的管電流量，以達(dá)到在最佳輻射劑量的同時(shí)，獲得優(yōu)質(zhì)的影像診斷圖像[5]。李劍等[6]采用CARE Dose4D技術(shù)用于胸部主動(dòng)脈掃描的研究表明，可以在保證圖像質(zhì)量不變的同時(shí)，降低約20%的輻射劑量。CARE kV即自動(dòng)管電壓調(diào)節(jié)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)也是根據(jù)患者的體型及檢查目的，自動(dòng)在70～140 kV之間自動(dòng)地去調(diào)節(jié)管電壓值，設(shè)備同時(shí)也自動(dòng)地調(diào)節(jié)管電流的值，也就是設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)kV和mAs值，因此在使用CARE kV技術(shù)時(shí)，必須要同時(shí)使用CARE Dose4D技術(shù)。何新華等[1]在使用CARE kV用于CT胸部普通掃描時(shí)，患者所接受的輻射劑量降低約30%，而圖像質(zhì)量沒有明顯改變，但該研究只是探討在胸部普通掃描使用CARE kV技術(shù)可以降低輻射劑量，并沒有說明定位像的掃描方式對(duì)圖像質(zhì)量的影響。因此本研究利用CARE kV技術(shù)和正側(cè)位定位像的掃描方式，結(jié)果表明，2組患者圖像質(zhì)量主觀評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且A組患者客觀圖像質(zhì)量肺實(shí)質(zhì)的CNR值高于B組。

在臨床工作中，除了CARE Dose4D和CARE kV這兩項(xiàng)技術(shù)可以降低輻射劑量外，大螺距技術(shù)(Flash)以及迭代重建技術(shù)也是應(yīng)用比較廣泛的降低患者輻射劑量的方法。張?jiān)虑蔚萚7]應(yīng)用大螺距技術(shù)(Flash)在CT胸部普通掃描的研究，患者所接受的CT輻射劑量降低了約36%。至于迭代重建技術(shù)，每個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠家名字都略有不同，GE設(shè)備命名為ASIR，東芝設(shè)備命名為ADIR，西門子命名為SAFIRE[8]。無論是哪一個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠家，迭代重建技術(shù)都是為了降低圖像噪聲，從而降低設(shè)備在掃描患者時(shí)的kV、mAs值，這樣可以有效地降低患者的輻射劑量。本研究使用的CARE kV技術(shù)和胸部正側(cè)位定位像掃描方式，屬于合理使用CT輻射劑量的技術(shù)，結(jié)果表明，把CARE kV與胸部正側(cè)位定位像掃描方式結(jié)合起來，A組患者所接受的輻射劑量較B組患者降低了約20%。本研究并沒有采用大螺距掃描技術(shù)，如果將CARE kV、胸部正側(cè)位定位像掃描方式和大螺距掃描結(jié)合起來，也許可以更進(jìn)一步地降低患者的輻射劑量。

既往研究表明，CARE Dose4D及CARE kV技術(shù)都是根據(jù)患者的體型來調(diào)節(jié)管電流和管電壓的大小。而患者的體型主要是通過設(shè)備事先掃描的定位像來判斷的，因此定位像對(duì)于檢查患者的輻射劑量來說是至關(guān)重要的。受傳統(tǒng)掃描方法的影響，胸部普通掃描時(shí)，我們一般采用正位定位像，這顯然不能滿足智能劑量技術(shù)在X軸、Y軸及Z軸上進(jìn)行劑量調(diào)節(jié)的要求[8]。本研究結(jié)果表明，在臨床上行CT胸部普通掃描，使用正位加側(cè)位定位像，患者所接受的輻射劑量比只使用正位定位像的患者的輻射劑量降低了約20%。袁子龍等[3]在胸部使用CARE Dose4D，也掃描正側(cè)位定位像，患者所接受的輻射劑量降低了約26%，與本研究結(jié)果類似。在使用CARE kV技術(shù)用于胸部普通掃描時(shí)，應(yīng)先行胸部正位和側(cè)位定位像掃描，這樣更符合患者輻射劑量的個(gè)性化。當(dāng)然本研究也有不足，未對(duì)較低BMI(<18.5)或者較大BMI(>23.9)的患者進(jìn)行研究，將來可以擴(kuò)大病例，將這些患者也納入研究。

綜上所述，在CT胸部普通掃描應(yīng)用CARE kV技術(shù)，掃描定位像時(shí)建議掃描正位和側(cè)位2組定位像，這樣掃描可以在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)一步降低CT胸部普通掃描患者的輻射劑量。