低k V大螺距联合IRIS在胸部MSCT检查中的应用研究

1.重庆市九龙坡区中医院放射科(重庆 400080)

2.黑龙江省大庆市油田总医院CT室(黑龙江 大庆 163001)

商涯钧1 毕纯龙2 孙淑霞1

低k V大螺距联合IRIS在胸部MSCT检查中的应用研究

1.重庆市九龙坡区中医院放射科(重庆 400080)

2.黑龙江省大庆市油田总医院CT室(黑龙江 大庆 163001)

商涯钧1毕纯龙2孙淑霞1

目的探讨低kV大螺距联合IRIS在降低胸部多层螺旋CT(MSCT)检查辐射剂量中的临床应用价值。方法70例行胸部MSCT检查的患者随机分为常规组(n=35，130kV，Pi tch 0.8，FBP)、和低剂量组(n=35，110kV，Pitch 2.0 IRIS)，对照分析2组患者的图像质量与辐射剂量。结果2组患者的MSCT图像主观评分、客观评分(SNR与CNR)比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，低剂量组的CTDIvol、DLP和ED均显著低于常规组和低剂量组(P ＜0.05)。结论低kV大螺距联合IRIS能满足胸部MSCT检查的诊断要求，并显著降低患者的辐射剂量。

胸部；X 线计算机体层摄影术；低剂量

仅3%～7%的放射学检查采用CT扫描，但CT贡献的辐射剂量占医疗照射的41%，是最大的医用放射源[1]，而Brenner等研究认为美国2%的癌症患者可能由CT检查所致[2]。因此，CT检查X线辐射的致癌风险及放射防护安全已成为临床关注与研究的热点问题。滤波反投影算法(FBP)是目前CT扫描最常用的重建方法，如减降低扫描条件(管电压或管电流)，会增加图像噪声、降低图像质量，因而FBP限制CT扫描辐射剂量的降低；迭代重建(IR)能利用矩阵代数，通过数学模型选择性地识别并有效降低图像噪声，而且在提高图像质量的同时，并不损失图像的空间分辨率[3]，因此IR使CT低计量扫描成为可能。本研究中应用西门子公司SOMATOM Emotion 16 CT，采用低kV大螺距联合图像空间迭代重建(IRIS)对35例患者进行胸部CT检查，与常规扫描模式的图像质量和辐射剂量进行比较，旨在探讨该扫描方案对图像质量和辐射剂量的影响。

1 材料与方法

1.1 一般资料选择2014年8月至12月在我院行胸部MSCT检查的患者70例，男39例，女31例，年龄24～75岁，平均(47.21±14.86)岁，体质量指数(BMI)为(18.15-25.07)kg/m2，平均(23.46±2.38)kg/m2；70例患者采用随机数字表法分为常规组和低剂量组，每组各35例。2组患者的性别、年龄、体质量指数等一般临床资料比较差异无统计学意义(P＞0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准，患者均自愿参加本项研究并签署知情同意书。

1.2 方法采用SOMATOM Emotion 16 CT机进行胸部CT检查，扫描前帮助患者去除带有金属的衣物及饰品，取仰卧位，头先进，双手置于头上，训练患者深吸气后屏气，扫描范围为胸尖至肋膈角，2组均开启CARE Dose 4D管电流调节技术，球管旋转时间0.6s/圈。图像重建：层厚5.0mm，层间距5.0mm，准直宽度16×0.6mm，显示野(FOV)200-320mm，矩阵512×512，肺窗重建函数B80s/l80s，纵隔窗重建函数B41s/I41s。扫描参数：①常规组：管电压130kV，Pi tch 0.8，采用FBP重建；②低剂量组：管电压110 kV，Pitch 2.0，采用IRIS重建。

1.3 观察指标与评价标准

1.3.1 图像质量主观评价：由两名具有5年以上胸部CT阅片经验的影像医师采用双盲法独立阅片，根据图像质量评分标准以5分法对肺窗(WW 1500 HU，WL -600HU)和纵膈窗(WW 350 HU，WL 45HU)图像进行评分，评分越低提示图像质量越好[4]。

1.3.2 图像质量客观评价：每例患者均选取主动脉弓无伪影处和竖脊肌均匀处测量其平均CT 值(SI主动脉和SI肌肉)与标准差(SD)，以SD主动脉作为客观图像噪声(OIN)；同时测量同一层面空气的标准差(SDai r)，并将其作为背景噪声，感兴趣区(ROI)的面积一般为90mm2～110mm2，ROI的大小、形状和位置尽量相同。按公式计算信噪比(SNR主动脉=CT主动脉值/SD主动脉)和对比噪声比[CNR=(SI主动脉-SI肌肉)/SDair][5]。

1.3.3 辐射剂量评价：记录每个患者机器自动测量的容积剂量指数(CTDIvol)与有效剂量长度乘积(DLP)，并根据公式(DLP x k，k=0.014)计算有效剂量(ED)[6]。

1.4 统计学方法所有数据均采用SPSS 19.0统计学软件处理，计量资料采用(±s)的形式表示，两组计量资料比较采用独立样本t检验，计数资料比较采用χ2检验，图像质量主观评价的一致性采用Kappa分析，检验水准α=0.05。

2 结 果

2.1 2组的扫描长度与扫描时间比较2组患者的扫描长度比较差异无统计学意义(P＞0.05)，低剂量组的扫描时间明显低于常规组(P＜0.05)，见表1。

表1 2组的扫描长度与扫描时间比较(±s)

表1 2组的扫描长度与扫描时间比较(±s)

组别 扫描长度(mm） 扫描时间(s）常规组（n=35） 27.04±1.26 12.68±0.12低剂量组（n=35） 26.48±1.37 9.57±0.24 t 12.8461 3.3172 P 0.357 0.001

2.2 2组患者的图像质量评价Kappa一致性检验结果显示，图像质量主观评价中，2名医师的评分具有一致性(P＜0.05)。2组患者的图像均可满足诊断要求，图像质量主观评分和图像客观评价指标(SNR与CNR)比较差异均无统计学意义，见表2，图1-2。

表2 3组图像客观质量评分比较(±s)

表2 3组图像客观质量评分比较(±s)

组别 主观图像质量评分 图像客观评价指标O I N （H U ） S N R C N R常规组（n = 3 5 ） 1 . 6 4 ± 0 . 2 1 4 . 2 1 ± 0 . 3 5 1 0 . 0 8 ± 0 . 8 5 0 . 5 9 ± 0 . 1 4低剂量组（n = 3 5 ） 1 . 7 1 ± 0 . 2 6 6 . 7 2 ± 0 . 9 4 9 . 1 5 ± 0 . 7 3 0 . 5 8 ± 0 . 3 t 1 5 . 6 3 0 7 2 . 3 1 5 4 9 . 5 0 8 3 8 . 3 1 6 7 P 0 . 1 8 3 4 6 0 . 0 0 0 1 0 . 2 8 6 3 4 0 . 1 5 4 2

2.3 2组患者的辐射剂量比较低剂量组患者的CTDIvol、DLP和ED均显著低于常规组，组间比较差异有统计学意义(P＜0.05)，表3。

表3 2组的辐射剂量比较(±s)

表3 2组的辐射剂量比较(±s)

组别 CTDIvol（mGy） DLP（mGym.cm） ED（mSvT）常规组（n=23） 14.37±1.26 438.58±42.46 6.14±0.57低剂量组（n=23） 10.18±0.61 328.64±25.36 4.60±0.38 t 5.3592 6.1374 4.1068 P 0.0001 0.0001 0.0001

3 讨 论

CT是目前胸部疾病的最佳影像学检查方法，对肺部肿瘤、结节及间质性病变等的诊断具有重要临床价值，但国外研究结果证实辐射剂量每增加1Sv，恶性肿瘤的发生率将增加4.1%[6]，因此，上世纪90年代，Naidich等[7]等率先提出了低剂量CT扫描的概念，即遵循LLARA原则[8]，在保证图像质量前提下，如何优化CT扫描方案、降低患者辐射剂量已成为目前CT研究的焦点问题。

减少辐射剂量的方法较多，常用的方法包括降低管电压(kV)、管电流(mAs)及扫描时间等。胸部CT扫常模式中采用固定的管电流，忽视了不同BMI或不同扫描部位吸收X线辐射的差异性，可能导致低BMI者接受过量辐射。CARE Dose 4D是Siemens公司研发的动态实时管电流调节技术，扫描过程中在预设管电流的基础上，根据不同个体自动调节管电流大小，进而提高X射线利用率，降低辐受检者的射剂量，Hundt等[9]应用此技术使受检者的总体受辐射量降低了29.4%。

FBP和IR是CT图像重建的两种主要方法，其中FBP是目前CT图像重建最常用的算法。CT图像质量与辐射剂量之间存在着制衡关系，降低辐射可导致釆集数据不完备，因而增加了图像噪声和伪影，不能满足临床需求。FBP算法对成像过程的假设过于简单，降低管电压或管电流后图像质量较差，限制了CT低计量扫描方案的实施。IR诞生于1982年，是为了适应CT低计量扫描方案而研发的一种基于最大似然-期望最大化法(ML-EM)的新型算法，目前IR算法较多，本研究采用Siemens的IRIS算法，Pontana等[10]的研究结果证实，采用IRIS在不丢失诊断信息的基础上能使受检者的辐射剂量降低35%，而Hu等[11]研究认为IRIS在降低受检者40%辐射剂量同时，仍可保持图像质量不变或提高图像质量。

目前CT低计量研究多为在固定管电压基础上采用CARE Dose 4D等技术逐步降低管电流，为了进一步探索胸部CT的最佳优化扫描方案，本研究在应用CARE Dose 4D技术基础上适当降低管电压、增大螺距，即低计量组将管电压由130kV降低值110kV，同时将Pi t ch由0.8增加至2.0，以通过减少扫描时间进一步降低受检者辐射剂量，并将采用IRIS算法提高图像质量。辐射剂量的平方与kV呈正比，因而降低kV能更加有效地减低辐射剂量，但降低kV将直接导致到达探测器的 X线光子数量减少，使图像噪声增加，图像质量下降[12,13]，本研究中将管电压从130kV降低至110kV，图像OIN值明显增加，但当主观评分和SNR与CNR比较差异无统计学意义，而且研究认为单纯OIN并不能决定图像质量，SNR和CNR对图像质量的影响较OIN更加重要；降低管电压、增大螺距后使受检者的CTDIvo l、DLP和ED较常规组明显降低，与文献报道相符[14]，说明适当降低管电压、增大螺距，虽然会增加图像噪声，但对图像质量影响并不显著，仍能满足临床诊断需要，而且可显著降低受检者的辐射剂量。但本项研究受设备限制，仅将管电压降低至110kV，而且IRIS算法是第一代IR，随着CT设备和IR技术的不断改进，期待在今后的研究中有望进一步降低k V和提高Pi tch，并采用正弦确定迭代重建(Sinogram af f i rmed iterative reconst ruct ion，SAFIRE)技术，以进一步降低受检者辐射剂量、提供图像质量。

综上所述，采用IRIS算法，联合降低管电压、管电流和扫描时间等方法优化胸部CT扫描方案，符合LLARA原则，不仅显著降低了受检者的辐射剂量，而且能够保障图像质量满足诊断要求。由此可见，110kV大螺距联合IRIS可作为Siemens Emotion 16 CT胸部扫描的最佳方案。

图1-2 常规组（130kv Pitch 0.8 FBP重建） 图1为肺窗，图2为纵膈窗，肺纹理、支气管及纵膈结构非常清晰，无伪影。 图3-4 低计量组（110kv Pitch 2.0 IRIS重建）图3为肺窗，图4为纵膈窗，肺纹理、支气管及纵膈结构清晰，无伪影。

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(本文编辑: 张嘉瑜)

The Application of Both Low-kV High-pitch and IRIS on Chest MSCT Examination

SHANG Ya-jun, BI Chun-long, SUN Shu-xia. Department of Radiology, Jiulongpo District Hospital of Tranditional Chinese Medicine, Chongqing 400080, China

ObjectiveTo study the clinical evaluation of both low-kV high-pitch and IR IS on chest MSCT exam ination radiation dose reduction.Methods70 patients undergone chest MSCT exam ination were random ly divided into routine group(n=35,130 kV, Pitch 0.8, FBP)and low dose group(n=35, 110 kV, Pitch 2.0, IRIS). Retrospectively,the quality of the images and the radiation dose of two groups were compared by two reviewers.ResultsThe subjective image quality score and objective evaluation index (SNR and CNR)of two groups has no significant difference(P＞0.05). The radiation dose of low dose group (CTDIvol, DLP, and ED) was lower than that of routine group (P＜0.05).ConclusionThe image quality of both low-kV high-pitch and IR IS on chest MSCT examination can meet diagnostic requirement, and obviously reduce radiation dose.

Chest; X-ray Computed Tomography; Low Dose

R445.3

A

10.3969/j.i s sn.1672-5131.2016.01.020

2015-12-04

孙淑霞