使用低劑量方案進(jìn)行CT結(jié)腸成像的比較研究：輻射劑量、圖像質(zhì)量和成像結(jié)果的評估

劉祥春，付 宇，何 刊，郭 鈺，王鳴飛，張惠茅

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院 放射線科,吉林 長春130021)

結(jié)直腸癌(CRC)是全球第三大常見的惡性腫瘤，也是癌癥死亡的第四大原因[1]。2015年中國惡性腫瘤中結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率均排名第五位[2]。CT結(jié)腸成像(CTC)是一種廣泛接受的結(jié)直腸疾病診斷工具，它可以通過非侵入性成像方式檢測出重要的結(jié)直腸病變[3-6]。但同時，CT檢查過程中的射線輻射損傷也受到越來越多的關(guān)注。如何在滿足臨床診斷準(zhǔn)確性的前提下，降低輻射劑量，是目前研究的熱點之一。

因此，本研究的目的是探討優(yōu)化的低劑量掃描方案在CT結(jié)腸成像中可行性，以期實現(xiàn)滿足疾病診斷的前提下盡可能地降低輻射劑量。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究已通過吉林大學(xué)第一醫(yī)院倫理委員會同意。入組標(biāo)準(zhǔn)：1)標(biāo)準(zhǔn)體重患者，BMI：19-25 kg/m2。2)當(dāng)天行內(nèi)鏡檢查的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：1)急性腹痛患者。2)無法配合注氣檢查的患者。從2016年6月-11月，共20人入組(男性11人，女性9人；年齡49-80歲，平均年齡66.04±7.18歲；BMI 19.5-24.9 kg/m2)。

1.2 方法

1.2.1CTC檢查前準(zhǔn)備、注氣方案及掃描方案 檢查前一天晚餐流質(zhì)飲食。每餐不超過600 ml。清腸方法：檢查前一天晚飯后2 h，1盒舒泰清加溫水750 ml。檢查當(dāng)日早3點-4點間，2盒舒泰清加溫水1 500 ml，直至排出水樣清便。檢查當(dāng)天檢查前禁食，可飲水。檢查前告知并簽署知情同意書。檢查前15 min肌注山莨菪堿。緩解緊張情緒。監(jiān)測患者心率、血壓、血氧飽和度等生命體征，測量患者身高、體重、體表面積等數(shù)據(jù)。結(jié)腸注氣方案：a、左側(cè)臥位，緩慢注入空氣約為2-3 L；b、俯臥位掃描定位像，評估結(jié)腸充盈情況，若充盈不佳，給予補氣，若充盈尚可，進(jìn)行俯臥位CT掃描；c、仰臥位掃描定位像，評估結(jié)腸充盈情況，若充盈不佳，給予補氣，充盈良好后，進(jìn)行仰臥位CT平掃。

CT掃描方案如下：(1)俯臥位(低劑量組)：120kv，25mAs，iDose4-4；(2)仰臥位(標(biāo)準(zhǔn)劑量組)：120 kv，50mAs，F(xiàn)BP；其他掃描參數(shù)俯臥及仰臥位相同，具體如下：檢測器：64 mm×0.625 mm;螺距：0.8;管球旋轉(zhuǎn)時間：0.5 s;層厚：3.0 mm;重建：1.0毫米;矩陣：512×512;過濾功能：Stander B;掃描范圍：從膈肌頂部到恥骨聯(lián)合。記錄CT劑量指數(shù)(CT dose index，CTDI),劑量長度乘積(Dose-Length Product，DLP)，有效輻射劑量(Effective Radiation Dose)。

1.2.2CTC圖像質(zhì)量評價 圖像質(zhì)量評價包括客觀評價及主觀評價?？陀^評價包括噪聲、信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR)。由1名具有5年腹部工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)生在PACS工作站(Agfa Healthcare,Taiwan)上進(jìn)行測量。ROI位置如下：結(jié)腸脾曲腸腔、直乙交界處腸腔、肝右葉實質(zhì)、左側(cè)及右側(cè)腹壁的皮下脂肪、雙側(cè)腰大肌、雙側(cè)本底空氣區(qū)。勾畫ROI時應(yīng)避免較大的偽影、血管。記錄每個ROI的 SD值及CT值。SNR及CNR計算公式如下：SNR=CT值/SD值；CNR=(腰大肌CT值-皮下脂肪CT值)/雙側(cè)本底空氣SD平均值。

主觀評分由2名具4-5年工作經(jīng)驗的放射醫(yī)生完成。對結(jié)腸壁的圖像進(jìn)行主觀評分評價。主觀評分為0-4分：0分，沒有診斷價值；1分，嚴(yán)重的偽影，無法準(zhǔn)確做出診斷；2分，中度的診斷性能或有中度的偽影，3分，診斷效能較高或只有輕度偽影；4分，無偽影，并能準(zhǔn)確診斷小于5 mm的病灶。

1.2.3CTC圖像診斷效能評價 圖像診斷效能評價由1名腹部放射科專家完成，完成3D閱片(3D，Zio workstation,Japan)及2D閱片，記錄結(jié)腸及結(jié)腸外病灶的大小、形態(tài)、位置。

腸鏡檢查由1名內(nèi)鏡科專家完成，記錄病變的大小、形態(tài)、位置。

1.3 統(tǒng)計分析

2 結(jié)果

2.1 低劑量CT結(jié)腸成像輻射劑量分析

如表1所示，仰臥位使用標(biāo)準(zhǔn)劑量方案(120 kv，50 mAs，F(xiàn)BP)，平均有效輻射劑量為2.85 mSv。 在俯臥位使用低劑量方案(120 kv和25 mAs，iDose4-4)，平均有效劑量顯著降低至1.41 mSv。 使用俯臥位低劑量方案的CTDIvol值和DLP也明顯低于仰臥位標(biāo)準(zhǔn)方案(P<0.01)?？傮w而言，與標(biāo)準(zhǔn)劑量方案相比，俯臥位低劑量方案的劑量減少了49%。

2.2 低劑量CT結(jié)腸成像圖像質(zhì)量評價

2.2.1圖像客觀評分 圖像噪聲(SD)及信噪比(SNR)(表2)：肝右葉及左腹壁SD值低劑量組較標(biāo)準(zhǔn)組略高，直乙交界處、結(jié)腸脾曲及右腹壁SD值低劑量組較標(biāo)準(zhǔn)組略減低，但無統(tǒng)計學(xué)差異。 結(jié)腸脾曲、左右腹壁SNR值低劑量組較標(biāo)準(zhǔn)劑量組略高，直乙交界處、肝右葉SNR值低劑量組較標(biāo)準(zhǔn)劑量組略低，但無統(tǒng)計學(xué)差異。圖像對比噪聲比(CNR)低劑量組較標(biāo)準(zhǔn)劑量組略高，但無統(tǒng)計學(xué)差異。(低劑量組21.32±5.82 vs.標(biāo)準(zhǔn)劑量組19.54±3.11;P=0.06)。

表1 標(biāo)準(zhǔn)劑量及低劑量結(jié)腸CT成像輻射劑量比較

*有效輻射劑量=DLP* k;k=0.015

表2 標(biāo)準(zhǔn)劑量組與低劑量組關(guān)于圖像噪聲(SD)和信噪比(SNR)的對比分析

2.2.2主觀評分 評估標(biāo)準(zhǔn)劑量組及低劑量組結(jié)腸壁的主觀評分，低劑量組主觀評分為3.3±0.25，標(biāo)準(zhǔn)劑量組主觀評分為3.5±0.35，P=0.783，無統(tǒng)計學(xué)差異。觀察者間一致性分析良好(kappa 0.4-0.75)。

2.2.3CTC成像結(jié)果 在腸道內(nèi)病變檢出方面，如表3所示，20例患者中內(nèi)鏡共發(fā)現(xiàn)息肉12枚(最大徑約為0.2-0.7 cm)，低劑量及標(biāo)準(zhǔn)劑量CTC檢查共發(fā)現(xiàn)病灶11枚，其中1名患者息肉位于乙狀結(jié)腸，為0.2 cm大小扁平息肉，低劑量及標(biāo)準(zhǔn)劑量CTC均未檢出。低劑量掃描在息肉檢出方面，與標(biāo)準(zhǔn)劑量效能大致相同，同時圖像質(zhì)量亦可滿足診斷需求。

在腸道外病變檢出方面，低劑量及標(biāo)準(zhǔn)劑量組均診斷囊腫9枚，膽囊結(jié)石7枚，無差異，如圖1所示。

3 討論

CT結(jié)腸成像(CTC)廣泛應(yīng)用于結(jié)腸病變的篩查，它可以非侵入性的檢測結(jié)直腸腔內(nèi)外病變。然而，CTC檢查過程中會產(chǎn)生一定的輻射損傷。但如果一味追求降低輻射劑量，圖像噪聲增強，這可能導(dǎo)致診斷的準(zhǔn)確性降低。因此，如何盡量降低CTC的輻射劑量同時保證影像質(zhì)量是低劑量CTC的關(guān)鍵。

表3 內(nèi)鏡、標(biāo)準(zhǔn)劑量及低劑量結(jié)腸CT成像腸道息肉檢查

圖1 58歲女性患者。(A)和(C)為在低劑量掃描方案(120 kvp，25 mAs)下獲得的軸位CTC圖像。 (B)和(D)為在標(biāo)準(zhǔn)劑量掃描方案(120 kvp，50 mAs)下獲得的軸位CTC圖像。 (A)和(B)顯示肝臟中的囊腫(箭頭)。 (C)和(D)顯示膽囊結(jié)石(箭頭)。在兩個掃描方案中均可檢測到上述病變。

目前，在臨床上有多種迭代重建算法降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量[7]。已經(jīng)有一些關(guān)于CTC低劑量方案的研究報道[8-11]，然而，這些研究很少同時評估結(jié)腸外結(jié)構(gòu)，而臨床患者需要同時盡量評價腸道及腹腸道外情況。最近開發(fā)的iDose4(Philips Healthcare)是一種較新的混合迭代重建算法，該軟件允許通過調(diào)整“iDose4級別”以降低圖像噪聲，iDose4級別越高，降噪效果越明顯，在腹部推薦采用iDose4-4級改善圖像質(zhì)量。通過本研究，我們初步探索了同時評價腸道及腸道外的低劑量CTC掃描方案。

我們的研究表明，低劑量方案較標(biāo)準(zhǔn)劑量方案的有效輻射劑量減少了49%(P<0.001)。低劑量CTC圖像在iDose4-4重建下較標(biāo)準(zhǔn)劑量組，客觀評分、主觀評分及病灶檢出方面均無明顯差別，同時圖像質(zhì)量亦可滿足診斷需求。

在息肉檢出方面，低劑量掃描方案可以檢出大部分息肉，達(dá)到與標(biāo)準(zhǔn)劑量掃描方案相似的診斷水平。本研究中低劑量及標(biāo)準(zhǔn)劑量掃描方案中1枚小于0.2 cm扁平息肉均未檢出，然而，據(jù)文獻(xiàn)報道，CT結(jié)腸成像并不需要常規(guī)檢出小于5 mm的病變[12]。因為小于5 mm息肉基本無惡變傾向，即使內(nèi)鏡下發(fā)現(xiàn)，亦多建議定期隨訪[13]。在腸道外病變檢出方面，低劑量可以實現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)劑量組相似的檢出效能。

本項研究也有一些局限性，本研究僅包括20名患者，使用iDose4的低劑量方案中結(jié)腸腔內(nèi)和腔外病變檢測的準(zhǔn)確性仍需要在較大的樣本中進(jìn)一步驗證。

總之，低劑量CT結(jié)腸成像可以在滿足疾病診斷的前提下，有效降低輻射劑量。