X-care技术在胸部CT扫描中对患者敏感器官保护作用的研究

王光大，时高峰，杨丽，李扬，王琦，杜煜

河北医科大学第四医院 CT室，河北石家庄 050011

X-care技术在胸部CT扫描中对患者敏感器官保护作用的研究

王光大，时高峰，杨丽，李扬，王琦，杜煜

河北医科大学第四医院 CT室，河北石家庄 050011

目的探讨双源CT在进行胸部扫描时，使用X-care技术对患者敏感器官的保护作用。方法使用双源CT胸部X-care扫描模式进行胸部扫描，采用体表检测法测量患者所受辐射剂量，在每个患者在剑突下层面选取检测点6个检测点作为感兴趣区，其中面侧取3个，背侧取3个检测点作为感兴趣区。每个检测点放置2个探测器。扫描结束后将检测结果按面侧和背侧分成两组，比较两组接受辐照剂量，比较单个人面侧和背侧差异和减少率，以及两肺前后部的噪声差异。使用统计学软件SPSS13.0，采用两相关样本非参数检验比较面侧和背侧辐射剂量的差异，P＜0.05为差异具有统计学意义。结果面侧辐照剂量总和250.30 mSv，背侧辐照剂量总和409.43 mSv，平均辐射剂量分别为（7.82±2.91）mSv、（12.80±5.29）mSv，面侧比背侧辐射剂量减少约38.9% （P＜0.05）。肺前部图像噪声（82.55±3.75）HU，肺后部噪声（82.55±3.75）HU（P＞0.05）。信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）分别为（12.34±3.43）、（12.45±3.42）（P＞0.05），图像噪声和SNR的差异均不具有统计学意义。结论双源CT在进行胸部扫描时，使用X-care扫描技术，能够在保持图像质量的条件下，明显的减少受检者面侧接受的辐照剂量，对受检者的敏感器官具有一定的保护作用。

X线计算机；体层摄影技术；辐射剂量；双源CT；X-care技术；胸部扫描

引言

医学电离辐射应该符合防护与安全最优化原则（As Low As Reasonably Achievable，ALARA）[1]。目前常用低剂量扫描办法有降低管电压、提高探测器性能，使用迭代重建算法等。这些方法可使受检者整体接受的辐射计量降低，但没有考虑到人体器官对辐射敏感性不同的问题，比如脂肪组织对辐射敏感性明显低于腺体组织。而X-care 技术首次实现选择性地屏蔽对辐射敏感器官的直接照射。双源CT由两套数据采集系统构成，可同时进行两套数据的采集。球管旋转到面侧时，减少管电流，以降低对敏感器官的直接照射。

使用X-care 技术可以降低受检者检查辐射剂量，同时选择性地保护敏感器官，如减少对晶状体、甲状腺和乳腺的直接照射。在胸部扫描过程中，当X射线球管旋转至敏感器官（如甲状腺）直接照射位置时，辐射将被自动屏蔽，可使敏感器官辐射剂量显著降低。X-care技术可以在其他成像条件保持不变的同时，减少约40%的辐射剂量。对于女性患者来说，使用X-care技术能够大大减低辐射剂量，有针对性的降低乳腺索接受的辐射剂量，尤其对于那些需要多次进行复查的女性患者来说，具有重要的意义。这种模式的扫描，符合患者的利益，对于临床也具有极大的研究价值。本实验主要研究女性进行胸部CT扫描时，使用X-care技术对患者敏感器官即乳腺的保护作用，试图寻找到一种常规保护女性敏感器官的一种扫描方式。

1 材料与方法

1.1 实验器材

双源CT（Siemens Somatom Definition Flash dual-source），热释光剂量仪测量辐射剂量（赛默飞世尔Thermo TLD3500），LiF（Mg、Cu、P）探测器（TLD model 469 RGD-3A），热释光探测器退火炉（BR2000A）。

1.2 实验方法

随机选取受检者女性32人，平均年龄（58.8±14.2）岁，在其知情并同意的前提下，在每个患者剑突下层面选取检测点6个检测点。其中面侧取3个，分别在剑突下和两侧乳腺正中；背侧取3个检测点，分别在脊柱及两侧肩胛骨下缘。每个检测点放置2个LiF（Mg、Cu、P）探测器。扫描前，全部探测器用热释光探测器退火炉退火清零。将探测器固定在志愿者身上，进行扫描。使用双源CT的X-care扫描技术，采用头先进仰卧位。扫描条件为：管电压120 kV，管电流110 mAs，准直128 mm×0.6 mm，旋转时间0.28 s，Pich 0.6，1.0 mm层厚。扫描结束后用热释光剂量仪检测辐射剂量，每个检测点的两个探测器测量结果取平均值。

在评价图像方面，测量肺部的图像噪声。在两肺及后部分别选取内3个不同的类圆形感兴趣区，图像噪声的感性趣区的选取，见图1。测量其CT值的标准差（SD）的平均值分别作为肺前部与后部的图像噪声。选取感兴趣区时尽量避开血管、细小支气管、胸膜及肺后部的坠积效应。

图1 图像噪声的感性趣区的选取

1.3 统计学方法

将检测结果按面侧和背侧分成两组，比较两组接受辐照剂量，比较单个人面侧和背侧对比减少率。读出探测器的剂量，将检测结果按面侧和背侧分成两组，比较两组接受辐照剂量，比较单个人面侧和背侧差异和减少率，以及肺前部与后部的图像噪声的差异。使用SPSS 13.0统计分析软件进行统计学分析。面侧和背侧辐射剂量的比较采用两独立样本的非参数检验，P＜0.05认为差异具有统计学意义。肺前部与肺后部图像噪声的比较采用两相关样本的t检验，P＜0.05认为差异具有统计学意义。

2 结果

对X-care图像质量及胸部前后壁探测剂量结果进行分析，可以得出32例患者面侧、背侧平均辐射剂量分别为（7.82±2.91）mSv、（12.80±5.29）mSv，受检者面侧辐射剂量比背侧辐射剂量减少约38.9%，差异具有统计学意义（P＜0.05）。肺前部的噪声为（82.55±3.75）Hu。肺后部胸噪声为（82.78±4.08）Hu，差异不具有统计学意义（P＜0.05）。信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）分别为（12.34±3.43）、（12.45±3.42）（P＞0.05），两种间差异不具有统计学意义。

3 讨论

近年来，CT在放射诊断中应用越来越广泛，在设备数量和接受CT检查人数上均逐年增加，所以受检者接受的辐射剂量也相应增加。所有医学电离辐射的应用都应该符合ALARA。传统X线摄影和CT检查时电离辐射由于能损害人体细胞内DNA，有可能增加恶性肿瘤的风险[1-2]。辐射相关风险的发展与时间有关并逐年积累。在1996年～2009年之间，CT检查的数量在西方世界翻了一倍多，虽然只有8%的诊断成像检查的电离辐射来自于CT扫描，但其占总的辐射剂量的60%[3-4]。

胸部CT扫描时，辐射敏感器官如甲状腺合女性乳房通常包含在扫描范围之内。因此，降低单次CT检查的辐射剂量对于现代放射学来说更具价值。基于此目的，最近研发的器官-管电流调节技术（Organ-Based Tube Current Modulation，OBTCM）[5]，又称X-care技术，旨在减少降低CT检查对辐射敏感器官的辐射剂量。这种新的技术降低了管电流，能降低人体前部表面器官的辐射剂量，如乳腺、甲状腺。Ketelsen等[6]证明使用特殊器官剂量方法，能够降低器官辐射剂量的30%。

炫速双源CT有两套数据采集系统，X-care技术首次实现选择性地屏蔽对辐射敏感器官的直接照射，探测器扫描至敏感器官时，探测器会自动关闭，以避免对敏感器官的直接照射，使用X-care技术可以在实现受检者检查剂量最优的同时，选择性地保护好敏感器官，如避免对晶状体、甲状腺和乳腺的直接照射[7]。这项技术基于管的电流调节，使用X-care技术在胸部扫描过程中，当X线球管旋转到人体前1/3时（乳腺、甲状腺、眼睛），管电流降低，为了保证图像质量，人体两侧及后2/3体周的管电流相应增加，即通过角度调节射线束和降低管电流前部120°的管电流，并轻度增加后部240°管电流[8-9]，在保证图像质量的同时，尽量降低受检者面侧所接受的辐照剂量，实现降低敏感器官辐射剂量的目的。其他降低乳腺的方法如铋屏蔽技术，能够降低女性乳腺辐射剂量约高达37.5%，但导致了图像伪影的产生和图像噪声的增加[10]。最近一项儿童研究发现，铋乳房屏障，联合角度管电流调节技术，能够降低图像伪影和对比噪声比（Contrast-to-Noise Ratio，CNR）的影响[11]。研究证明，使用敏感器官屏蔽技术，能够显著降低这些器官的辐射剂量，女性乳腺能够降低25%～48%，甲状腺20%[6,10,12]。本研究显示面平均辐射剂量分别为（7.82±2.91）mSv，而背测平均辐射为（12.80±5.29）mSv，面侧比背侧辐射剂量减少约38.9%（P＜0.05），与上述研究基本相符。而肺前部图像噪声与肺后胸部噪声及SNR间差异均不具有统计学意义。因此，我们可以认为使用X-care技术能在不用影像图像质量的前提下，明显的降低面侧辐射敏感器官如乳腺的辐射剂量[13-14]。在CT检查中，灌注扫描在转移瘤表现与DSA一致[15-16]，而灌注扫描计量较大，下一步试验可以研究能否将X-care技术在该领域应用。

总之，在CT扫描过程中，使用X-care技术可以在实现受检者检查剂量最优的同时，选择性地保护好敏感器官，以避免对敏感器官的直接照射，同时又兼顾了患者的健康，达到了图像质量与辐射剂量之间的平衡。

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本文编辑 袁隽玲

Study on the Protective Effect of X-care Technique on Sensitive Organs of Patients with Chest CT Scan

WANG Guang-da, SHI Gao-feng, YANG Li, LI Yang, WANG Qi, DU Yu
CT Room, the Fourth Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang Hebei 050011, China

ObjectiveTo discuss the protective effect of the X-care technique on the sensitive organs of patients when conducting chest scan with dual source CT. Methods Chest CT scan was conducted by dual source CT set with X-care scan mode and body surface detection method was used to measure the radiation dose of patients. Six detecting points were selected as regions of interest below the xiphoid of each patient, with 3 selected from surface side and 3 from dorsal side. Each detecting point has two detectors. The testing results were divided into two groups of surface side and dorsal side to compare their radiation dose, difference between surface side and dorsal side of single patient and depletion rate, as well as noise difference of anterior and posterior sides of both lungs. Statistics software SPSS13.0 was used to compare the radiation dose difference between two surface side and dorsal side, and result was statistically significant (P＜0.05).ResultsThe surface side irradiation dose was 250.30mSv, the radiation dose of the dorsal side was 409.43mSv, and the average radiation dose was (7.82±2.91) mSv and (12.80±5.29) mSv. The surface side radiation dose reduced about 38.9% compared with that of the dorsal side (P＜0.05). The anterior image noise was (82.55+3.75) Hu, and the noise was (82.55±3.75) Hu (P＞0.05) in the posterior part of the lung. Signal to noise ratio were (12.34±3.43) and (12.45±3.42) (P＞0.05) respectively, and the difference between image noise and signal to noise ratio has not statistical significance.ConclusionBy using X-care scan technique of dual source CT, on the premise of maintaining image quality, can significantly reduce radiation dose to the surface side of the subjects and protect the sensitive organs of subjects to some extent.

X-ray computer; tomography; radiation dose; dual source CT; X-ray technique; chest scan

R814.42

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.01.022

1674-1633(2017)01-0084-03

2016-09-28

2016-11-19

河北省医学科学研究重点课题（ZL 20140177）。

作者邮箱：today_5@qq.com