64层螺旋CT胸部低剂量扫描的临床研究

李培秀，徐晓磊，张 强，孟令权

64层螺旋CT胸部低剂量扫描的临床研究

李培秀，徐晓磊，张 强，孟令权

目的：通过对比固定管电量与自动管电量技术扫描的图像结果，寻求平衡肺部图像质量与辐射剂量的合理方案。方法：将受检人群随机分为试验组与对照组，试验组采用固定管电量扫描技术并按照管电量40、50、60 mAs依次分为A、B、C 3组；对照组采用自动管电量扫描技术并采用Caredose 4D剂量关怀模式。使用统计学软件SPSS对有效剂量、体质量指数、图像质量、图像噪声进行分析。结果：试验组与对照组的图像质量、有效剂量、图像噪声差异均具有统计学意义（P=0.00）；A、B、C 3组有效剂量之间差异具有统计学意义（P=0.00）；A、B组，A、C组图像噪声差异有统计学意义（P=0.00），B、C组图像噪声差异无统计学意义（P=0.533）。结论：固定管电量的低剂量扫描条件能够在达到诊断目的的同时大幅降低患者的辐射剂量。

图像质量；有效剂量；体质量指数；图像噪声

0 引言

多层螺旋CT（multislice CT，MSCT）胸部检查在早期肺癌的筛查方式中具有举足轻重作用，尤其是高分辨CT的应用大大提高了早期肺癌的筛查率。但是，随着MSCT的广泛应用，辐射效应越来越成为关注焦点。本文讨论胸部MSCT扫描辐射剂量与图像质量的关系，探讨平衡图像质量与辐射剂量的有效方法。

1 资料与方法

1.1 临床资料

收集我院2013年1—2月志愿加入胸部64层螺旋CT低剂量扫描研究的200例受检者资料，其中男女比例为3∶1，年龄为35～75岁，平均（56+11.8）岁。所有受检者均来自某单位职工年度健康体检，均无明显临床胸部不适体征。将受检者随机分为试验组与对照组：试验组采用固定管电流扫描技术，组内部按照扫描参数管电量依次分为A（40 mAs）、B（50 mAs）、C（60 mAs）3组，每组50例受检者；对照组50例受检者采用自动管电流扫描技术。检查前记录患者的身高、体质量资料。

1.2 扫描方法

采用西门子64层螺旋CT。试验组采用固定管电流模式，扫描参数为：管电压120 kV，螺距1.4，旋转时间0.5 s/r，扫描层厚5.0 mm，采集准直64× 0.6 mm，重建间隔5.0 mm，重建层厚5.0 mm，重建矩阵512×512。参考管电量：A组40mAs，B组50mAs，C组60 mAs。对照组采用自动管电流技术并采用Caredose 4D剂量关怀扫描模式[1]，扫描参数为：管电压120 kV，螺距1.4，旋转时间0.5 s/r，层厚5.0 mm，准直64×0.6 mm，重建间隔5.0mm，重建层厚5.0 mm，重建矩阵512×512，参考管电量208 mAs。受检者仰卧位平躺，双手上举，扫描范围自第七颈椎（C7）到第一腰椎水平（L1）。扫描前告知受检者扫描中需吸气与屏气配合，同时严格控制受检者胸前异物，防止伪影影响图像质量。

1.3 图像质量评价标准

主观评价：由2位高年资诊断医生采用双盲法观察肺窗图像[2-4]中心肺血管支气管、周围肺血管支气管、主气管、肺裂及肺内病灶边缘的锐利程度，观察纵隔窗图像心影、肝边缘锐利程度，以评价图像质量。评分标准：5分为边缘清晰，无伪影；4分为边缘略模糊，无伪影；3分为边缘略模糊，有少量伪影；2分为边缘模糊，中等量伪影；1分为大量伪影。定义大于等于3分的图像符合诊断要求，小于3分的图像不符合诊断要求。客观评价：选择每位受检者断层图像主气管分叉处向上的连续3个层面，以气管中心为圆心做面积包含100个像素的兴趣区域（ROI），分别测量每层ROI CT值的标准差（SD）值，定义为噪声并记录为x，然后加权取其平均值，以此来衡量此次扫描的整体图像噪声。

1.4 统计学方法

应用SPSS15.0进行样本分析，对有效剂量和噪声行方差及t检验，对图像评价分数采用Fisher检验。以P〈0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量评估

在试验组中，A组72%（36/50）图像评价符合诊断要求；B组100%图像评价符合诊断要求；C组98%（49/50）图像评价符合诊断要求，有1例女性受检者屏气配合欠佳，图像评价2分。对照组100%图像评价符合诊断要求，其中76%（38/50）图像评价为5分。试验组与对照组图像评价比较采用Fisher方法，单侧检验P=0.011，双侧检验P=0.025〈0.05，差异有统计学意义。试验组与对照组体质量指数K-S正态检验，Z值分别为0.940、0.801，P值均大于0.05，故不拒绝正态分布的检验假设。方差齐性检验，F= 0.812，P=0.369〉0.05，故拒绝组间方差齐同的检验假设。因此，试验组与对照组一般资料符合t检验条件。t=-0.376，P=0.707〉0.05，一般资料差异无统计学意义。

试验组与对照组有效剂量K-S正态检验，Z值分别为0.739、0.097，P值均大于0.05，故不拒绝正态分布的检验假设。F=5.478，P=0.285〉0.05，故拒绝组间方差齐同的检验假设。因此，试验组与对照组有效剂量符合t检验条件。t=37.431，P=0.0〈0.05，有效剂量差异有统计学意义。

试验组内比较：A、B、C 3组有效剂量K-S正态检验，Z值分别为 0.84、1.248、0.787，P值分别为0.480、0.089、0.566，均大于0.05。因此，接受正态资料分布假设。有效剂量的方差齐同检验假设，A、B组间F=0.166，P=0.685；A、C组间 F=2.914，P=0.092；B、C组间F=1.132，P=0.291。P值均大于0.05，因此拒绝组间方差齐同的检验假设。所以A、B、C 3组符合t检验条件，有效剂量的t检验结果分别为tA-B= -15.023，PA-B=0.00；tA-C=29.553，PA-C=0.00；tB-C= -12.073，PB-C=0.00。因为PA-B、PA-C、PB-C均小于0.05，所以A、B、C组间有效剂量差异有统计学意义。

同样，A、B、C 3组噪声值也可接受正态资料分布假设。A、B组噪声比较，F=1.932，t=3.644，P=0.00〈0.01；A、C组噪声比较，F=1.521，t=3.803，P=0.00〈0.01；B、C组噪声比较，F=0.02，t=0.626，P=0.533〉0.01。因此，均接受两组方差同齐假设，符合t检验的要求。而A、B组，A、C组t检验的P值均小于0.01，因此2组噪声差异有统计学意义，B、C组t检验的P=0.533〉0.01，因此2组噪声差异无统计学意义。见表1。

2.2 图像噪声与体质量指数关系

图像噪声x与体质量指数（BMI）具有相似的分布趋势，即相同扫描条件下图像噪声随体质量指数升高而增加，随其降低而减小。如图1～3所示。

图1 B组图像噪声与体质量指数关系

图2 C组图像噪声与体质量指数关系

3 讨论

自1990年Naidich[5]提出胸部低剂量概念以来，低剂量检查技术的应用越来越广泛。降低管电流是低剂量CT检查的主要方法，并已广泛应用于肺癌筛查中。肖圣祥等[6]运用飞利浦Brilliance 64层CT，通过降低mAs方法，发现20 mAs扫描较100 mAs扫描辐射剂量下降79.4%。本文在研究初也尝试用20 mAs扫描条件，部分体质量指数较小患者（BMI〈22 kg/m2）使用此条件可获得相对较好的图像质量。但是对于体质量指数较大（BMI〉25 kg/m2）的患者，高达80.12%的图像质量评价低于3分，并且能影响诊断效果。S.Tartari等[7]通过对64层螺旋CT的患者腹部平扫结果研究得出，为了获得具有较高对比度的图像，对于普通体质量指数（BMI〈25kg/m2）的人员应使用70 mAs，对于体质量指数较大（BMI〉25 kg/m2）的人员应使用150 mAs。肺部是人体含气组织相对较多的部位，肺泡与肺实质之间有良好的自然对比，对X线敏感度较高。综合文献资料，本研究分别采用40、50、60 mAs的扫描条件获取胸部图像，并加以分析。

图3 对照组图像噪声与体质量指数关系

与剂量直接相关的因素有扫描管电压、管电流、扫描时间、扫描野大小、受检者的部位以及体型等。本研究在固定管电压、旋转时间、扫描层厚、重建参数，统一扫描范围标准的情况下，对图像质量、有效剂量、噪声等进行分析。首先，试验组与对照组在BMI分布上无统计学差异。在图像评价分数方面，试验组与对照组差异有统计学意义，同时，试验组与对照组在有效剂量方面差异有统计学意义。进一步规避了因受检者客观身体条件因素（BMI）引起图像评分与有效剂量差异的不确定分析因素。在试验组内A、B、C 3组有效剂量t检验，差异分布有统计学意义；图像噪声t检验A、B组，A、C组差异无统计学意义，而B、C组差异有统计学意义。因此，综合分析可知，在固定管电量扫描条件下，B组扫描参数最为优化。一方面满足了临床诊断需求，另一方面有效降低了受检者辐射剂量。

标准体型患者胸部MSCT全肺扫描剂量长度乘积（DLP）参考上限为650 mGy·cm。唐威、黄遥等人的多中心研究中，4组病例的DLP分别为标准参考值上限的14.2%、10.2%、15.2%、18.9%。本研究以mSv为单位，将其作为衡量辐射剂量的参数。依据国际放射防护委员会的定义，单次扫描中患者接受的辐射剂量 mSv与DLP的关系为：辐射剂量（mSv）=DLP×WT，其中WT为胸部的权重因子，其值为0.017 mSv/（mGy·cm）。依据上述计算公式，A、B、C组的DLP值依次为131.43、165.71、207.14 mGy·cm，对照组的DLP值为532.86 mGy·cm。A、B、C及对照组分别为参考上限值的20.22%、25.49%、31.87%、81.98%。由于唐威等人采用的是自动管电量低剂量技术，每层图像的管电量均会随胸部组织的变化而变化。一般在肩胛骨处扫描剂量最大，因为此处骨质结构较多，气管分叉处剂量相对较低，至肝脏层面又逐步增大。本研究试验组采用固定管电量技术，每层图像的管电量不会因扫描组织密度的变化而变化。因此，试验组辐射剂量略大于唐威等人的研究结果。

在管电压、螺距、旋转时间、准直、扫描层厚及重建间隔相同的条件下，随着扫描毫安条件增加，有效剂量随之增加，B组较A组增加了26.1%，C组较B组增加了25%，对照组较C组增加了157.2%。图像的噪声随扫描毫安条件增加而递减，B组较A组降低了1%，C组较B组降低了12.9%，对照组较C组降低了22.5%。相同的扫描条件，图像噪声随BMI升高而增加，随BMI降低而减少。若设定一定噪声水平为诊断可接受范围，则根据图1～3可为不同体质量指数患者选择相应的合适扫描条件，与李纬等[8]通过体质量指数指导扫描体部方案研究具有一致性。

Joakim Börjesson等[9]研究指出，胸部检查中低剂量虽然优势显著，但必须平衡潜在的诊断缺陷问题。由于采用更低的扫描条件，射线穿透人体组织衰减明显，探测器获取信息相对减少，从而导致潜在诊断图像质量缺陷。但是魏玲等[10]分析常规剂量与低剂量螺旋CT在肺结节形态征象，包括分叶征、毛刺征、钙化、空洞、胸膜凹陷征、血管集束征、支气管征等，得出常规剂量和低剂量的胸部扫描对于肺结节的检出率差异无统计学意义的结论。本研究主要针对无明显临床症状的健康体检人群，同时在扫描结束后采用1 mm层厚重建肺窗，弥补了对于小结节、磨玻璃病灶的检查遗漏。

Julia Ley-Zaporozhan等[11]通过多层螺旋CT对胸部进行研究，提出与正常剂量获取的图像质量进行对照，可将管电量降低至60 mAs，而没有显著增加图像噪声及损坏图像质量。本研究在试验C组采用了60 mAs，图像评价分数为（3.69±0.55）分，图像噪声值为43.00±1.93，除1人呼吸配合不佳外，均可满足诊断需求。此外，由于国内体检人群BMI较欧洲人群相对偏小，尽管B组图像质量在50 mAs条件下已经100%满足诊断需求，并且剂量较C组低25%，但对于BMI〈24 kg/m2的人群可降低至40 mA即可满足诊断需求。需要注意的是图像质量除了受

（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）扫描参数、BMI影响外，患者的有效呼吸配合也很重要。受检者呼吸配合不理想，会导致重影、气管血管双轨影等伪影问题。C组中1人呼吸配合较差，在没有屏气情况下完成扫描，致使影像评价较差。

多层螺旋CT在提高空间分辨率的同时也增加了受检者的辐射剂量。通过必要的扫描条件控制能够有效平衡图像质量与辐射剂量的关系。本文以64层螺旋CT为例，提出了固定管电量的低剂量扫描条件，可以在满足临床诊断需求的同时大幅度降低患者的辐射剂量。

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（收稿：2012-12-11 修回：2014-01-05）

Clinical research of low dose chest scanning by 64-slice spiral CT

LI Pei-xiu,XU Xiao-lei,ZHANG Qiang,MENG Ling-quan
(Imaging Center,CNPC Central Hospital,Langfang 065000,Hebei Province,China)

ObjectiveTo balance the thorax image quality and radiation dose by comparing automatic exposure control and constant current control.MethodsThe subjects were divided into trial group and control group randomly.The subjects in the trial group were sorted into subgroup A,subgroup B and subgroup C with fixed tube currents of 40,50 and 60 mAs respectively,and the ones in the control group underwent automatic tube current scanning with Caredose 4D model.SPSS was used to analyze the image quality,body mass index(BMI),effective dose(ED)and image noise.ResultsThere were statistical differences between the image quality,ED and image noise of the control group and those of the trial group(P=0.00).There were significant differences between the EDs of subgroup A,B and C(P=0.00).Subgroup A had the image noises significantly different from those of subgroup B and C(P=0.00),and the image noises of subgroup B had no statistical difference with those of subgroup C(P=0.533).ConclusionLow-dose scanning with fixed tube current can be used for the diagnosis with low radiation dose.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（10）：82-84，96]

image quality;effective dose;body mass index;image noise

R318；R445

A

1003-8868（2014）10-0082-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.10.082

李培秀（1970—），男，主任医师，主要从事胸部影像学方面的研究工作，E-mail：lipeixiu@aliyun.com。

065000河北廊坊，中国石油中心医院影像中心（李培秀，徐晓磊，张 强，孟令权）

徐晓磊，E-mail：xuxiaolei2005@126.com