器官劑量調(diào)制技術(shù)在頭顱CT平掃中的應(yīng)用

吳柯薇，鐘朝輝，王振常，原 媛，張景東，崔茹欣

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院放射科，北京 100050)

圖1 ODM技術(shù)應(yīng)用于頭顱CT平掃 A.定位像，藍(lán)色框?yàn)轭^部掃描區(qū)域，黃色框?yàn)閼?yīng)用ODM技術(shù)區(qū)域； B.CT平掃圖像分析時后顱窩顳骨巖部層面橋腦及雙側(cè)小腦半球ROI的位置 圖2 試驗(yàn)組患者，男，56歲 頭顱CT掃描時應(yīng)用ODM技術(shù)，后顱窩顳骨巖部層面橋腦、左側(cè)及右側(cè)小腦半球客觀噪聲分別為4.4、3.3、3.1 圖3 對照組患者，女，45歲 頭顱CT掃描時未應(yīng)用ODM技術(shù)，后顱窩顳骨巖部層面橋腦、左側(cè)及右側(cè)小腦半球客觀噪聲分別為4.3、3.3、3.2

頭顱CT成像是檢查神經(jīng)系統(tǒng)疾病的重要手段[1]。既往流行病學(xué)研究[2-3]表明，晶狀體對電離輻射的敏感性高，而輻射誘發(fā)的白內(nèi)障甚至是無閾值劑量的隨機(jī)過程，因此，晶狀體是CT檢查中需要給予特殊保護(hù)的器官。本研究探討在頭顱CT平掃時應(yīng)用器官劑量調(diào)制(organ dose modulation， ODM)技術(shù)對輻射劑量和圖像質(zhì)量的影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料 連續(xù)收集2018年10—12月根據(jù)臨床需要于我院接受頭顱CT平掃的100例患者，男32例，女68例，年齡25～88歲，平均(57.7±14.2)歲；排除影像學(xué)診斷為顱內(nèi)占位、腦出血、腦梗死及腦萎縮等可能影響圖像測量分析等病變患者。將上述100例隨機(jī)分為試驗(yàn)組和對照組，每組各50例。試驗(yàn)組中，男18例，女32例，年齡25～88歲，平均(57.6±15.1)歲；對照組男14例，女36例，年齡29～79歲，平均(57.7±13.6)歲。本研究經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)，患者均知情同意。

1.2 儀器與方法 采用GE Optima 680 64排螺旋CT機(jī)，囑患者仰臥，以聽眥線為掃描基線進(jìn)行頭顱CT平掃。掃描參數(shù)：管電壓120 kV,管電流自動調(diào)節(jié)范圍10～400 mA,預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)(noise index, NI)為4，探測器寬度為40 mm，層厚及層間距均為5 mm,螺距0.984∶1，球管旋轉(zhuǎn)速度0.5 s/rot，均采用標(biāo)準(zhǔn)算法重建。試驗(yàn)組在定位像上眼眶區(qū)域開啟ODM技術(shù)后，選擇ODM掃描范圍為40 mm,并將ODM區(qū)域框放置于眼眶區(qū)域(圖1A)；對照組采用常規(guī)頭部平掃方法。

1.3 圖像評價(jià)

1.3.1 客觀評價(jià) 記錄2組患者眼眶區(qū)域前、后、左、右4個方向CT掃描管電流，CT平掃時儀器自動計(jì)算得出容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index, CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product, DLP)，計(jì)算有效輻射劑量(effective dose, ED)，ED=k×DLP，其中k為劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)，取0.0023。分別測量2組CT平掃圖像后顱窩顳骨巖部層面橋腦及雙側(cè)小腦半球CT值和客觀噪聲，并計(jì)算SNR，SNR=CT值/客觀噪聲[4],橋腦及雙側(cè)小腦半球ROI面積50 mm2(圖1B)。

表1 2組患者頭顱CT平掃眼眶區(qū)域不同方向管電流及輻射劑量指標(biāo)比較(±s，n=50)

表1 2組患者頭顱CT平掃眼眶區(qū)域不同方向管電流及輻射劑量指標(biāo)比較(±s，n=50)

組別管電流(mA)前左后右CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)試驗(yàn)組160±19227±26229±27227±2628.09±3.38331.76±30.690.76±0.07對照組226±24225±23226±24225±2329.29±2.86337.49±77.640.78±0.18t值9.72-0.37-0.38-0.37-4.76-2.34-0.67P值0.010.320.240.260.200.100.12

表2 2組患者頭顱CT平掃眼眶區(qū)域圖像客觀噪聲及SNR比較(±s，n=50)

表2 2組患者頭顱CT平掃眼眶區(qū)域圖像客觀噪聲及SNR比較(±s，n=50)

組別客觀噪聲橋腦小腦半球(左)小腦半球(右)SNR橋腦小腦半球(左)小腦半球(右)試驗(yàn)組4.97±0.285.05±0.685.10±0.575.37±0.235.35±0.215.78±0.12對照組4.90±0.314.98±0.304.99±0.315.28±0.245.66±0.345.34±0.56t值-0.92-0.49-2.17-0.780.23-0.45P值0.220.430.130.430.510.36

1.3.2 主觀評價(jià) 由2名具有5年CT診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師采用雙盲法對2組CT圖像進(jìn)行質(zhì)量評估。選取后顱窩顳骨巖部層面，采用5分法從顯示解剖結(jié)構(gòu)、圖像清晰度、偽影和診斷可接受程度各方面進(jìn)行評價(jià)[5]：5分，圖像質(zhì)量優(yōu)，解剖結(jié)構(gòu)顯示清楚、圖像清晰，無偽影，完全符合診斷要求；4分，圖像質(zhì)量良好，解剖結(jié)構(gòu)顯示較為清楚、圖像較清晰，輕度偽影，符合診斷要求；3分，圖像質(zhì)量一般，解剖結(jié)構(gòu)可辨認(rèn)，中度偽影，不影響診斷；2分，圖像質(zhì)量較差，解剖結(jié)構(gòu)顯示不清、僅可大致辨認(rèn)，可見明顯偽影，不符合診斷要求；1分，圖像質(zhì)量差，解剖結(jié)構(gòu)顯示不清、圖像模糊，偽影嚴(yán)重，完全不能用于診斷。2名醫(yī)師意見有分歧時，再次閱片后經(jīng)討論達(dá)成一致。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。2組間患者年齡、眼眶區(qū)域CT平掃管電流、客觀噪聲、SNR及輻射劑量參數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，主觀圖像質(zhì)量評分比較采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，患者性別比較采用χ2檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2組間患者性別(χ2=0.13，P=0.23)、年齡(t=0.04，P=0.21)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

試驗(yàn)組頭顱CT眼眶區(qū)域在前方向上管電流明顯低于對照組(t=9.72,P=0.01)，其余3個方向管電流2組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)； 2組間CTDIvol、DLP及ED差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。見表1。2組后顱窩顳骨巖部層面橋腦及雙側(cè)小腦半球客觀噪聲(圖2、3)和SNR差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，見表2。

試驗(yàn)組及對照組主觀圖像質(zhì)量評分見表3。2組圖像質(zhì)量均較好，可用于臨床診斷(評分≥3分)；2組間圖像質(zhì)量評分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=0.25，P=0.31)，見表3。

表3 2組患者眼眶區(qū)域主觀評價(jià)結(jié)果比較(±s，n=50)

表3 2組患者眼眶區(qū)域主觀評價(jià)結(jié)果比較(±s，n=50)

組別主觀圖像質(zhì)量評分(例)1分2分3分4分5分試驗(yàn)組003938對照組003839

圖4 頭顱CT掃描過程中應(yīng)用ODM技術(shù)時管電流降低區(qū)域示意圖

3 討論

晶狀體為輻射敏感器官，頭顱CT掃描時易受輻照損傷[6]。既往降低晶狀體頭顱CT掃描中輻射劑量有如下方法：①使用防護(hù)屏蔽直接遮蓋晶狀體區(qū)域[7]；②改變傳統(tǒng)掃描基線，使晶狀體不直接暴露于X射線[8-9]；③通過自動管電流調(diào)制(automatic tube current modulation， ATCM)技術(shù)降低整個掃描區(qū)域的輻射劑量[10]。使用特殊材質(zhì)的防護(hù)材料直接遮蓋眼眶區(qū)域雖然能夠減少晶狀體的輻射劑量，但會造成圖像中存在嚴(yán)重金屬硬化偽影。改變掃描基線是降低晶狀體輻射劑量的有效方法，但由于機(jī)械構(gòu)造限制，目前多數(shù)CT掃描儀不能使機(jī)架產(chǎn)生角度而改變掃描基線。ATCM技術(shù)是采用z軸管電流調(diào)制的自動曝光技術(shù)，根據(jù)不同層面的體厚而改變對應(yīng)的管電流。近年來，ATCM不斷普及和發(fā)展[11]，其在CT掃描中常用以降低輻射劑量，但該技術(shù)不能特異性地保護(hù)晶狀體區(qū)域。另有研究[12]報(bào)道，在頭顱CT掃描時采用固定管電壓及ATCM技術(shù)后，晶狀體輻射劑量反而有所增加，原因主要與解剖層面上晶狀體正好位于顱后窩層面的最前方，顱后窩周圍有致密骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，使得這個層面CT掃描時的管電流較高有關(guān)[13]。

利用ODM技術(shù)可有效解決晶狀體等組織器官CT掃描輻射劑量的問題。ODM是在ATCM技術(shù)基礎(chǔ)上新近發(fā)展起來的輔助掃描技術(shù)，通過改變敏感器官區(qū)域的管電流來實(shí)現(xiàn)對敏感器官的輻射保護(hù)，可大幅度降低受檢者前方120°(身體)和90°(頭部)扇形范圍內(nèi)的管電流量，進(jìn)而降低敏感器官的輻射劑量[14](圖4)。本研究試驗(yàn)組應(yīng)用ODM技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在頭顱CT掃描直射方向(即前方)上管電流較對照組顯著降低，而輻射劑量與管電流呈正相關(guān)[15]，提示應(yīng)用ODM技術(shù)能夠有效減低頭顱CT掃描過程中眼眶區(qū)域的輻射劑量。本研究中試驗(yàn)組與對照組間CTDIvol及ED差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，2組間頭顱CT掃描整體輻射劑量相仿，可能與以下因素有關(guān)：①ODM技術(shù)僅在眼眶區(qū)域開啟，范圍較小，不足以影響頭部整體輻射劑量；②本研究記錄的是設(shè)備輻射劑量表的掃描劑量，而ODM改變的是眼眶直射方向上的管電流，從而影響晶體表面輻射劑量。此外，本研究結(jié)果顯示2組CT圖像質(zhì)量均可滿足診斷需求，試驗(yàn)組與對照組間顱后窩顳骨巖部區(qū)域CT圖像質(zhì)量客觀評價(jià)(客觀噪聲、SNR)和主觀評價(jià)(圖像質(zhì)量評分)指標(biāo)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜上所述，在頭顱CT掃描中應(yīng)用ODM技術(shù)，可在不改變圖像質(zhì)量的前提下，有效降低眼眶區(qū)域直射方向上的管電流，從而降低眼眶區(qū)域的輻射劑量，保護(hù)敏感器官。