下颈部横径调节管电压技术颈部增强MDCT的图像质量和辐射剂量

1.湖北医药学院附属襄阳市第一人民医院放射科(湖北 襄阳 441000)

2.湖北省汉川市人民医院放射科(湖北 汉川 431600)

3.武汉大学人民医院放射科

(湖北 武汉 430063)

周静然1黄 博2查云飞3杨 峰1

下颈部横径调节管电压技术颈部增强MDCT的图像质量和辐射剂量

1.湖北医药学院附属襄阳市第一人民医院放射科(湖北 襄阳 441000)

2.湖北省汉川市人民医院放射科(湖北 汉川 431600)

3.武汉大学人民医院放射科

(湖北 武汉 430063)

周静然1黄 博2查云飞3杨 峰1

目的探讨基于下颈部横径的低辐射剂量颈部增强MDCT的可行性。方法对临床拟诊为颈部病变的患者行颈部CT检查，根据患者下颈部横径的大小分为三组，分别采用120kV、100kV和80kV管电压行螺旋CT扫描。对三组不同辐射剂量扫描图像进行评价，记录三组不同扫描方案的剂量长度乘积(DLP)和CT容积剂量指数(CTDIvol)。比较三组辐射剂量及图像质量的差异。结果三组患者的下颈部横径差异有统计学差异(F=137.92,P＜0.01)，差异有统计学意义(F=571.62，P＜0.01)；CTDIvol分别为(9.30±1.82)mGy,(5.77±2.70) mGy,(2.88±0.00)mGy，差异亦有统计学意义(F=1.856E+32，P＜0.01)。三组之间两两比较DLP及CTDIvol差异均有统计学意义(P均＜0.01)。Kappa一致性检验示两名医师对颈部图像质量的评分一致性较高(三组Kappa值均＞0.70)，中等横径组与小横径组分别与大横径组比较图像质量评分差异均无统计学意义(F=1.036，P＞0.05)，三组的图像对比噪声比差异无统计学意义。结论根据患者下颈部横径的大小采用不同管电压并结合自动管电流调制行颈部增强CT扫描可以明显降低患者的辐射剂量，而不影像图像的诊断质量，该扫描方案在显示颈部结构是可行的。

颈部疾病；辐射剂量；体层摄影术，X线计算机

近年来，多层螺旋CT(multidetectorrowcomputer tomography,MDCT)已经成为世界上最强大的医学诊断技术之一，随之而来是高辐射剂量问题。如何在保证图像质量前提下减少辐射剂量是目前医学影像学研究的热点之一[1]。X线照射剂量和管电压的平方呈正比，因此降低管电压是一种常用降低CT检查辐射剂量的方法[2]。颈部有许多射线敏感的器官，如眼球、甲状腺等，客观上要求降低辐射剂量。颈部区域由于个人形体和解剖关系变异较大，如果采用固定管电压进行CT扫描，很难同时满足低辐射剂量和高质量图像的要求。本研究探讨基于下颈部横断面直径行降低管电压颈部低剂量MDCT检查的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料对本院2015年1月至2015年12月拟诊颈部疾病行CT检查患者根据下颈部横径的大小分为三组。参考Hoang[3]等的分组方法分组如下，大横径组：下颈部横径≥40cm；中等横径组：35cm≤下颈部横径＜40cm；小横径组：下颈部横径＜35cm。CT排除标准：年龄＜18岁患者；怀孕患者；静脉对比剂不良反应患者；心、肝、肾功能不全患者；颈部有异物造成伪影者(如人工起搏器、外科手术钉、气管及食管插管等)。所有患者均经本人同意并签署知情同意书。

1.2 CT扫描方法使用64排螺旋CT机(GELightspeed VCT)。所有患者进行仰卧位平扫，在采集正侧位定位像后测量下颈部横径(肺尖水平)(见图1)，根据下颈部横径的大小将患者分为三组：小直径组(横径＜35cm)、中等直径组(35cm≤横径≤40cm)、大直径组(横径≥40cm)，测量完毕后行螺旋扫描，扫描范围从蝶鞍水平到胸廓入口水平，曝光前训练患者呼吸气，在一次屏气中完成扫描。然后行三期增强扫描：动脉期(30秒)、静脉期（60秒)、实质期(100秒)，应用高压注射器(APO200-112003-A，中国)将非离子对比剂(碘海醇350mg/100ml，扬子江药业集团有限公司)经肘静脉注入，流率3ml/s，剂量1ml/kg。扫描参数：平扫、动脉期采用CT机自动条件。实质期重建层厚：0.625mm，准直：64×0.625，床速：39mm/rot，X线管旋转一周的时间：0.5s，螺距：0.984∶1，视野FOV：36，管电流采用自动管电流技术，管电压根据患者下颈部横径分为三组，分别使用管电压120kV、100kV和80kV，其余参数采用CT机自动条件。扫描完成后分别记录实质期三组扫描放射容积CT剂量指数(CTdoseindexvolume，CTDIvol)和剂量长度乘积(doselength product,DLP)。

1.3 图像评估方法图像在PACS工作站上进行分析。图像的质量评价由2位高年资CT工作经验医生独立完成。评价图像质量根据软组织边缘的锐利度以及相同结构组织内的条纹，如血管、脂肪等。采用4点评分：4分：图像质量很好，软组织边界清楚锐利；3分：图像质量好，但有轻微的软组织边缘模糊；2分：图像清楚，但是有中度的软组织边缘模糊；1分：图像质量差，有严重的软组织边缘模糊。通过对10平方毫米的圆形区域的定位和对胸锁乳突肌CT值、颈总动脉CT值、气道噪声的测量，评价三组图像对比噪声比(contrasttonoise，CNR)。采用如下公式：CNR=(CT血管-CT肌肉)/SD空气。

1.4 诊断标准最终的诊断结果通过查阅病人的临床病历或对病人随访确定，通过下面几种方式：1、临床外科手术及病理学报告；2、其它影像学检查结果；3、临床随访记录或治疗性诊断结果。

1.5 资料整理与医学统计学分析所有的实验数据输入电子表格(Excel，微软)，用SPSS 20.0统计软件。2名医师的诊断结果进行Kappa一致性检验；多组间的连续变量比较采用单因素方差分析(ANOVA)，等级资料采用两样本比较的秩和检验(Wilcoxon两样本比较法)分析。

2 结 果

大横径组21人，其中男15人，女6人，年龄21～71岁，平均50.62；中等横径组35人，其中男22例，女13例，年龄25～68岁，平均50.63岁；小横径组28人，其中男7例，女21例，年龄18～81岁，平均53.14岁。三组在年龄及体重指数(BMI)比较无统计学差异。

2.1 辐射剂量比较三组患者下颈部横径差异有统计学差异(F=137.92,P＜0.01)。大横径组与中、小横径组辐射剂量比较见表1。三组的剂量长度乘积(D L P)分别为(217.35±24.30)mGy·cm，(137.42±14.47)mGy·cm，(63.37±7.00)mGy·cm；CT容积剂量指数(CTDIvol)分别为(9.30±1.82)mGy，(5.77±2.70) mGy，(2.88±0.00)mGy。3个组间DLP(F=571.62，P＜0.01)及CTDIvol(F=1.856E，P＜0.01)差异均有统计学差异。三组之间两两比较DLP及CTDIvol差异均有统计学差异(P均＜0.01)。

2.2 两名医师的图像评分的一致性分析Kappa一致性检验示两名医师根据软组织边缘的锐利度以及相同结构组织内的条纹对图像质量进行的评分有较高的一致性(大横径组Kappa值0.75，中等横径组Kappa值0.82，小横径组Kappa值0.72)。

2.3 图像分析21例大横径组检查病例中16异常，5例正常，其中腮腺腺淋巴瘤5例，甲状腺肿4例，喉癌3例，甲状腺瘤、会厌息肉、甲状舌管囊肿及甲状腺癌各一例；中等横径组35例患者，11例正常，24例异常，其中甲状腺肿5例，甲状腺瘤5例，喉癌4例，颈部脓肿3例，腮腺腺淋巴瘤2例，表皮样囊肿、甲状腺癌、声带息肉、舌根癌及鼻咽癌各1例；28例小横径组，正常4例，24例异常，其中甲状腺肿7例，颈部转移癌7例，甲状腺癌3例，甲状腺腺瘤3例，喉癌、甲状腺囊肿、颈部脂肪瘤及脓肿各1例。三组图像均达到诊断学要求，三组图像质量评分(F=1.036，P＞0.05)，三组的图像对比噪声比无统计学差异，见图2-5。

表1 下颈部横径大中小三组辐射剂量比较

表1 下颈部横径大中小三组辐射剂量比较

注：DLP与CTDIvol减少值为中小横径组分别与大横径组比较所得

组别DLP值DLP减少CTDIvolCTDIvol (mGy·cm)值(%)值 减少值(%)大横径组(n=21)217.35±24.30 9.30±1.82中等横径组(n=35)137.42±14.4736.77% 5.77±2.7037.96%小横径组(n=28)63.37±7.0070.84% 2.88±0.0069.03% F值571.62…1.856E+32…P值＜0.01…＜0.01…

3 讨 论

多层螺旋CT因其成像原理导致了该项检查对人体辐射剂量较高。而人体颈部有射线敏感器官(如甲状腺)，为降低对病人的辐射损害，在可能情况下，尽量降低辐射剂量成为亟需解决的问题。人体颈部个体差异较大，研究选择合适的个性化扫描方案，成为降低个体辐射剂量的有效方法。

降低辐射剂量是一项系统工程，可以通过多种途径实现，主要有降低管电压[4]、降低管电流、增加螺距、使用智能滤波探测器、运用高级迭代技术等等[5]。颈部多数解剖结构为软组织，缺乏良好的天然对比度，并且形体及解剖结构个体差异较大，区分正常软组织和低对比病变需要较高的对比度[6]。降低管电压可以在一定程度上提高组织的对比度，但是降低管电压会增加图像的噪声，需要增加相应的X线量子数才能补偿[7]。自动管电流技术是计算机根据扫描区域体型及解剖结构实时调整管电流的大小，这可以帮助解决患者个体差异较大的难题[8]。降低管电压和增加管电流或者使用自动管电流技术被认为是在降低辐射剂量的同时保持图像质量的有效策略[9]。

本研究联合使用降低管电压及自动管电流技术降低患者辐射剂量，根据不同下颈部横径采用不同管电压的低剂量扫描方案，探讨根据不同下颈部横径行低剂量扫描的可行性。对成人来讲，降低辐射剂量的个性化扫描方案需要测定一个与图像质量有关的身体尺寸的大小。以往的低剂量研究中以基于体重指数(BMI)的研究比较多[10]，但是基于体重指数的颈部低剂量研究较少[11]。Zarb F[12]应用自动管电流技术研究性别、体重、横截面直径、身体质量指数与辐射剂量的关系，他们的研究部位是胸部和腹部，研究结果表明主要影响CT辐射剂量的是体直径，它与辐射剂量的相关性比体重及身体质量指数更大。对于颈部MDCT扫描而言，由于从上到下每个层面的体直径及横截面面积都不尽相同，不易确定身体尺寸的标准，这为我们确定个性化低剂量扫描方案带来困难。

Hoang[3]等应用MDCT研究颈部横断面直径与图像质量和辐射剂量的关系，研究结果显示在使用自动管电流下的MDCT颈部检查中CT定位像的上颈部直径与图像质量无相关性，下颈部的前后径与横径与图像质量有关，并且下颈部横径与图像质量和辐射剂量相关性最好，下颈部横径小的患者比较大的患者图像质量更高。本研究以此为依据，根据不同下颈部横径采用不同管电压的低剂量扫描方案，结果表明根据不同的下颈部横径使用不同的低剂量扫描方案，图像质量均达到诊断学要求，而辐射剂量明显下降。

本研究中等横径组和小横径组与大横径组辐射剂量比较DLP与CTDIvol分别下降了36.77%、70.84%和37.96%、69.03%。国内尤志军[13]等使用自动管电流降低颈部辐射剂量，与固定管电流相比辐射剂量分别降低了27%(NI10)和43%(NI12.5)，本研究联合应用降低管电压及自动管电流技术辐射剂量较之更加减少。Matthias S[14]等联合运用管电压及管电流调制并结合辅助自动管电压调节(100-120kV之间)进行头颈部CT扫描，可以在保持图像质量前提下减少7～8%的辐射剂量。Gnannt R[15]等运用管电压70kV进行颈部CT扫描，并与标准管电压(120kV)比较，结果表明在显示颈部软组织方面是可行的，与标准剂量相比辐射剂量下降了34%，而图像质量的降低不影响疾病诊断，但是在显示颈椎椎体方面，对图像质量影响较大。

本研究的不足之处在于仅仅根据下颈部横径大小采用不同管电压及联合使用自动管电流调制技术对颈部行CT扫描，还可以运用多种方法联合降低剂量[16]，可以使用迭代重建技术[17-18]和增加螺距[19]等；本研究样本数量少，还需要大样本实验验证；另外，本研究未考虑不同颈部疾病对颈部结构显示的影响。

图1 正侧位定位像后测量下颈部横径(肺尖水平)。图2 44岁女性，图像质量评分4分：图像质量很好，软组织边界清楚锐利；图3 81岁男性，图像质量评分3分：图像质量好，但有轻微的软组织边缘模糊；4 56岁男性，图像质量评分2分：图像清楚，但是有中度的软组织边缘模糊；图5 74岁女性，图像质量评分1分：图像质量差，有严重的软组织边缘模糊

总之，根据患者下颈部横径的大小采用不同管电压并结合自动管电流调制行颈部CT扫描可以明显降低患者的辐射剂量，而不影像图像的诊断质量，该扫描方案在显示颈部结构是可行的。

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(本文编辑：张嘉瑜)

更正说明

刊登于本刊2016年11月第14卷第11期，总第85期，第118-120页文章，标题为“多层面螺旋CT三维重建对脊椎骨折的临床诊断价值研究”，作者杨志永，文章增加作者：石秀梅、丁玉洁、周丽红、高海静。

特此更正

中国CT和MRI杂志社

The Effect of Lower Neck Transverse Diameter Adjusting Tube Voltages Technique on Image Quality and Radiation Dose at Neck Enhancement MDCT

ZHOU Jing-ran, HUANG Bo, ZHA Yun-fei,et al．, Department of Radiology, Xiangyang No．1 People's Hospital,Hubei University of Medicine, Xiangyang 441000, Hubei Province, China

ObjectiveTo explore the feasibility of low-dose neck enhancement MDCT based on the lower neck transverse diameter．MethodsAccording to the lower neck transverse diameter the patients suspected of cervical disease were divided into 3 groups at large diameter (group A, diameter≥40cm) or medium diameter(group B, 35cm≤diamete＜40cm) or small diameter(group C, diameter＜35cm), undergoing 64-MDCT with 120,100,80kV, respectively． The dose-length product (DLP) and CT dose index volume (CTDIvol) of 3 groups were recorded． The image quality and radiation dose were evaluated and compared among 3 groups．ResultsThere was significant difference in lower neck transverse diameter among three groups(F=137．92, P＜0．01)．The DLP of the three groups were (217．35 ±24．30) mGy·cm, (137．42±14．47) mGy·cm, (63．37±7．00) mGy·cm(F=571．62, P＜0．01), and the CTDI vol were (9．30±1．82)mGy, (5．77±2．70)mGy, (2．88±0．00) mGy(F=1．856E+32, P＜0．01)．There was significant difference between arbitrary two of the three groups, respective(all P＜0．01)． Kappa conformance test showed that the image quality scores determined by two physicians were highly consistent with each other (all Kappa value＞0．70)． No significant difference in image quality and contrast to noise of three groups(F=1．036 (P＞0．05)．ConclusionBased on patient's lower neck transverse diameter, neck enhancement MDCT with different suitable tube voltage and automatic tube current modulation can effectively reduce the radiation dose, while high quality image of neck structure can still be ensured．

Cervical Disease; Radiation Dose; Tomography, X-ray Computer

R826.62

A：

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.05.044

2017-04-07

黄 博