低劑量自適應(yīng)迭代重建技術(shù)在顱面部聯(lián)合外傷CT檢查中應(yīng)用

馬文燦，陶曉飛，丁智超，韓福生，宋洋洋，楊璨嘉，彭戀，李亞新

顱面部聯(lián)合外傷是臨床常見(jiàn)急診類型，及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷對(duì)評(píng)估病情嚴(yán)重程度、選取治療方案、預(yù)后預(yù)判等至關(guān)重要［1］。CT是一種數(shù)字化橫斷面成像技術(shù)，與磁共振相比成像快、經(jīng)濟(jì)性高；與X 射線相比組織不重疊、密度分辨率高，所以成為顱面部聯(lián)合外傷一種主要的影像學(xué)診斷工具［2］。根據(jù)既往報(bào)道，CT可有效檢出顱腦外傷和骨折情況、面部骨折、出血等［3-4］。但顱面部聯(lián)合外傷病人病情復(fù)雜，治療時(shí)多采用多學(xué)科會(huì)診，治療后常需復(fù)查CT，以評(píng)估治療效果、病情變化等，從而對(duì)臨床后續(xù)決策起到指導(dǎo)作用，但這會(huì)增加受檢者所受輻射劑量，對(duì)身體組織和器官造成潛在危害，尤其是眼晶狀體、甲狀腺等對(duì)射線敏感器官，因此如何在保證診治前提下，最大程度降低輻射劑量成為影像學(xué)科醫(yī)師關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題［5］。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于顱面部聯(lián)合外傷CT 診斷報(bào)道［6-7］較多，雖有學(xué)者嘗試降低CT 掃描劑量，但因缺乏與常規(guī)CT 掃描的對(duì)照，導(dǎo)致可借鑒性較差，且鮮見(jiàn)低劑量CT掃描下不同低劑量水平的對(duì)比研究，尚不明確能保證圖像診斷需求的劑量下限值，同時(shí)如何設(shè)置掃描參數(shù)可準(zhǔn)確控制掃描劑量和圖像質(zhì)量仍有待探討?；谝陨媳尘昂鸵饬x，本研究首次嘗試探討低劑量CT與常規(guī)劑量CT在顱面部聯(lián)合外傷中的應(yīng)用價(jià)值，以期為臨床診斷提供循證參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料選取2019 年2 月至2021 年12 月承德市中心醫(yī)院收治的180例顱面部聯(lián)合外傷病人作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①有顱面部外傷史，伴有頭痛、惡心、頭暈、面癱、眼球運(yùn)動(dòng)受限、鼻腔流血、聽(tīng)力降低等癥狀，有影像學(xué)檢查需求；②可積極配合研究；③因病情、治療等，需復(fù)查CT 者；④病人及其家屬自愿簽署知情同意書(shū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①備孕期、哺乳期、妊娠期者；②精神疾病者；③頭面部有金屬異物者。均行常規(guī)劑量CT掃描（常規(guī)組），在復(fù)查CT 中按照隨機(jī)數(shù)字表法將病人按照1∶1∶1 均分為A 組（n=60）、B 組（n=60）、C 組（n=60），各組性別、年齡等比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表1。本研究獲病人或近親屬對(duì)研究方案簽署知情同意書(shū)，符合《世界醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)赫爾辛基宣言》相關(guān)要求。

表1 顱面部聯(lián)合外傷病人180例一般資料比較

1.2 方法

1.2.1CT檢查 顱面部掃描采用Philips Brilliance i型128 排CT，根據(jù)最佳噪聲指數(shù)（noise index，NI）和自適應(yīng)迭代權(quán)重組合方式調(diào)整掃描劑量，全組病人均行常規(guī)劑量CT 掃描：NI 結(jié)合30%自適應(yīng)迭代重建，在復(fù)查CT（與初次掃描間隔<24 h）A 組：NI25 結(jié)合40%自適應(yīng)迭代重建；B 組：NI30 結(jié)合50%自適應(yīng)迭代重建；C 組：NI35 結(jié)合60%自適應(yīng)迭代重建。均使用同一設(shè)備進(jìn)行掃描，層厚5 mm，管球轉(zhuǎn)速0.5 s/r，管電流10～500 mA，層間距5 mm，螺距1.375∶1.000，管電壓120 kVp。

1.2.2圖像分析 使用Philips IntelliSpace Portal，V9.0 工作站重建圖像，①輻射劑量計(jì)算：受檢者劑量容積指數(shù)（CT dose index of volume，CTDIvol）、掃描長(zhǎng)度（length，L），劑量長(zhǎng)度乘積（dose length prod?uct，DLP）=CTDIvol×L，有效劑量（effective dose，ED）=DLP×k，其中k=0.002 3。②圖像客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：對(duì)比信噪比（compare signal-to-noise ratio，CNR）、信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）：在側(cè)腦室上方半卵圓中心層面測(cè)量腦中線兩側(cè)白質(zhì)CT 值并取其均值（CT白質(zhì)），在雙側(cè)側(cè)腦室內(nèi)測(cè)量腦脊液SD 值并取其平均值作為圖像噪聲（noise，N）指標(biāo)，在病灶最大層面測(cè)量CT 值平均值（CT病灶）和標(biāo)準(zhǔn)差值（SD病灶），所有層面ROI=0.2 cm2。以上所有數(shù)據(jù)由同一操作者每例測(cè)量三次，并取其均值作為最終數(shù)據(jù)。SNR=CT病灶/N，CNR=（CT白質(zhì)-CT病灶）/N。③圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)［8］：1 分（差）：完全不能用于診斷，圖像模糊、解剖結(jié)構(gòu)無(wú)法辨認(rèn)；2 分（差）：不符合診斷要求，圖像偽影大，解剖結(jié)構(gòu)難以辨認(rèn)；3 分（可）：基本符合診斷要求，斷層圖像可見(jiàn)1～2 處偽影，圖像顯示尚清晰；4 分（良）：可符合診斷要求，無(wú)明顯噪聲，圖像顯示清晰；5 分（優(yōu)）：完全符合診斷要求，無(wú)偽影，重建圖像平滑、連續(xù)，圖像顯示清晰。滿意率=（優(yōu)+良+可）/總例數(shù)×100%。

1.3 觀察指標(biāo)①比較各組掃描時(shí)間、CTDIvol、L、DLP、ED。②比較各組CNR、SNR。③比較各組圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)效果。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法數(shù)據(jù)采用SPSS 24.0分析，計(jì)數(shù)資料用例（%）表示、χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料采取Bartlett方差齊性檢驗(yàn)與Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗(yàn)，均確認(rèn)具備方差齊性且近似服從正態(tài)布，以±s表示，多組間比較以單因素方差分析，兩兩比較以LSD-t檢驗(yàn)。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)α=0.05，計(jì)數(shù)資料多組間的比較，在進(jìn)行兩兩比較時(shí)，使用調(diào)整后的檢驗(yàn)水準(zhǔn)α′，α′=α/［n×（n-1）/2］，其中n為組別數(shù)，本研究α′=0.008。

2 結(jié)果

2.1 掃描時(shí)間、輻射劑量掃描時(shí)間：C 組A 組>B 組>C 組，兩兩比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表2。

表2 顱面部聯(lián)合外傷病人180例掃描時(shí)間、輻射劑量比較/± s

表2 顱面部聯(lián)合外傷病人180例掃描時(shí)間、輻射劑量比較/± s

注：CTDIvol為受檢者劑量容積指數(shù)，L為掃描長(zhǎng)度，DLP為劑量長(zhǎng)度乘積，ED為有效劑量。①與常規(guī)組比較，P<0.05。②與A組比較，P<0.05。③與B組比較，P<0.05。

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2.2 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)參數(shù)各組CNR比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；SNR：常規(guī)組>A 組>B 組>C組，兩兩比較均差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表3。

表3 顱面部聯(lián)合外傷病人180例圖像客觀評(píng)價(jià)參數(shù)比較/± s

表3 顱面部聯(lián)合外傷病人180例圖像客觀評(píng)價(jià)參數(shù)比較/± s

注：CNR為對(duì)比信噪比，SNR為信噪比。①與A組比較，P<0.05。②與B組比較，P<0.05。

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2.3 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)A 組、B 組滿意率與常規(guī)組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.008）；C 組滿意率低于常規(guī)組（P<0.008）。見(jiàn)表4。

表4 顱面部聯(lián)合外傷病人180例圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)比較/例（%）

病例1，男性，66歲，外傷后入院檢查，初次檢查采用常規(guī)劑量280 mAs，120 kV，診斷結(jié)果為右側(cè)大腦半球多發(fā)腦挫傷，右側(cè)額顳顱板下血腫，蛛網(wǎng)膜下腔出血，三組不同劑量檢查對(duì)照顯示，圖像質(zhì)量無(wú)明顯差異。見(jiàn)圖1。

圖1 病例1腦外傷檢查CT圖像：1A為入院檢查行常規(guī)劑量掃描；1B為第一次復(fù)查，行低劑量掃描，較常規(guī)劑量降低20%；1C為第二次復(fù)查，行低劑量掃描，較常規(guī)劑量降低25% 圖2 病例2右側(cè)額顳硬膜下血腫不同劑量檢查CT圖像對(duì)比圖：2A為入院檢查，行常規(guī)劑量掃描；2B為第一次復(fù)查，行低劑量CT掃描，較常規(guī)劑量降低30%

病例2，男性，56歲，因外傷入院，初次檢查采用常規(guī)劑量280 mAs，120 kV，診斷結(jié)果為右側(cè)額顳硬膜下血腫，兩組不同劑量檢查對(duì)照顯示：圖像質(zhì)量無(wú)明顯差異。見(jiàn)圖2。

3 討論

數(shù)據(jù)顯示，對(duì)普通人來(lái)講，人體每年正常天然輻射攝取量是每年2.4 mSv，而接受一次頭顱CT，輻射劑量約為4 mSv，相當(dāng)于一般人20 個(gè)月所積累的自然輻射劑量［9］。隨著以病人為中心人文思想的深化，輻射劑量防護(hù)已成為現(xiàn)階段醫(yī)療影像學(xué)檢查關(guān)注的一大熱點(diǎn)。

由于顱面部聯(lián)合外傷涉及解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、不易處理，且為了觀察顱面損傷變化，病人在整個(gè)診療過(guò)程中會(huì)進(jìn)行多次CT檢查，所受到的輻射也隨之增加，因此考慮采用低劑量CT 掃描方法。本研究結(jié)果顯示，CTDIvol、DLP、ED：常規(guī)組>A組>B組>C 組，提示與常規(guī)劑量CT 掃描相比，A、B、C 組病人輻射劑量依次降低，C 組病人輻射劑量最小。針對(duì)低劑量CT掃描，國(guó)內(nèi)外已有采用自適應(yīng)迭代重建降低輻射劑量的相關(guān)報(bào)道［10-11］。May 等［12］納入了52例胸部CT掃描病人，發(fā)現(xiàn)使用自適應(yīng)迭代重建可將增強(qiáng)胸部CT 的劑量減少50%，且不會(huì)影響圖像質(zhì)量，可作為減少輻射暴露的一個(gè)強(qiáng)大工具。輻射劑量、圖像顯示質(zhì)量、噪聲之間需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)較好的平衡與配置，單純?cè)黾覰I 可減少輻射劑量，再結(jié)合合適的自適應(yīng)迭代權(quán)重即可保證圖像質(zhì)量［13-14］。不同器官和組織NI、自適應(yīng)迭代最佳權(quán)重值亦不相同［15-16］。本研究A 組NI25 結(jié)合40%自適應(yīng)迭代重建、B 組NI30 結(jié)合50%自適應(yīng)迭代重建、C 組NI35結(jié)合60%自適應(yīng)迭代重建，結(jié)果顯示，與常規(guī)劑量CT 掃描相比，A、B、C 組輻射劑量依次降低，可見(jiàn)從輻射防護(hù)角度出發(fā)，均有臨床可行性。

根據(jù)國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)提出的輻射防護(hù)三原則，既不影響圖像質(zhì)量，又使輻射劑量減少的掃描方法即為合適合理的［17-18］。本研究結(jié)果顯示，SNR：常規(guī)組>A 組>B 組>C 組，提示常規(guī)組SNR 最高。首先圖像質(zhì)量應(yīng)以解決實(shí)際問(wèn)題為準(zhǔn)，在不影響疾病診斷前提下，可允許適度噪聲存在，原因在于，噪聲主要影響低對(duì)比度分辨率，高對(duì)比影像可容忍一定噪聲水平［19-20］。如高密度腦出血大病灶在一般聲像質(zhì)量情況下仍可獲得較高檢出率。從主觀角度評(píng)價(jià)，C組滿意率低于常規(guī)組，A 組、B組滿意率與常規(guī)組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明C組圖像質(zhì)量欠佳，A 組和B 組圖像質(zhì)量滿意。結(jié)合上文劑量分析結(jié)果可知，B 組NI30 結(jié)合50%自適應(yīng)迭代重建能滿足高質(zhì)量圖像和低輻射劑量的雙重要求，用于顱面部聯(lián)合外傷的診斷最佳。

另對(duì)因病情必須進(jìn)行多次CT掃描時(shí)，若受檢者顱腦有明顯病變，首次CT常規(guī)劑量掃描診斷已經(jīng)明確，不存在細(xì)小、輕微病變，再次復(fù)查主要是對(duì)水腫、腦中線、病灶大小等進(jìn)行觀察，可在上次降低劑量掃描圖像獲得滿意后，再次復(fù)查才可繼續(xù)降低輻射劑量掃描。臨床實(shí)際工作中，病人病情復(fù)雜，且不同個(gè)體異質(zhì)性強(qiáng)，必要時(shí)應(yīng)不求最好的圖像質(zhì)量，只求滿意的診斷結(jié)果，靈活運(yùn)用。值得注意的是，本研究還發(fā)現(xiàn)，B 組掃描時(shí)間最長(zhǎng)，但由于掃描時(shí)間均以秒計(jì)量，對(duì)臨床影像掃描時(shí)效性影響較小，故在可接受范圍內(nèi)。本研究局限之處在于，未觀察不同管電壓對(duì)輻射劑量影響，有待后續(xù)設(shè)置不同管電壓，通過(guò)觀察比較其圖像質(zhì)量和輻射劑量，來(lái)確定其最佳參數(shù)。

綜上所述，CT掃描中，NI30結(jié)合50%自適應(yīng)迭代重建能滿足高質(zhì)量圖像和低輻射劑量的雙重要求，可作為顱面部聯(lián)合外傷的一個(gè)最佳診斷參數(shù)組合。