低管电压联合迭代重建技术在BMI正常腰椎疾病患者多层螺旋CT检查中的应用

余敬，陈凯，刘忱，赵汉青，孙晨曦，侯利军，柴雷雷，员林(中国人民解放军第九七医院，江苏徐州221004)

腰椎多层螺旋CT检查在临床工作中发挥重要作用，但是CT检查所产生的辐射剂量不断增加，而辐射所致的癌症风险也逐渐增加[1,2]。因此临床上提出了低剂量个性化扫描，即根据患者具体情况采用较小的CT辐射剂量达到可满足诊断的图像质量。降低CT辐射剂量主要依靠优化检查方法和扫描参数，降低管电压是其中一种有效方法，但是会增加图像噪声。滤波反投影法(FBP)是一种基于解析的重建方式，重建速度快，但是对投影数据要求严格，图像质量有限，噪声较大[3]。120 kVp管电压联合FBP图像重建是临床进行腰椎多层螺旋CT扫描的常规方法。近年来兴起的迭代重建技术(SAFIRE)具有降低图像噪声、提高图像质量的优点。本研究探讨低管电压联合SAFIRE在BMI正常腰椎疾病患者腰椎多层螺旋CT检查中的应用效果，为腰椎CT低剂量个性化扫描奠定基础。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2016年6～12月因腰部疾病于我院行腰椎多层螺旋CT扫描的BMI正常(BMI 18～25)患者60例，男32例、女28例，年龄23～70(45.82±12.28)岁。均经临床病史及体格检查拟诊为腰椎疾病，骨科或疼痛科医生建议行腰椎多层螺旋CT扫描。排除标准：扫描后图像存在明显运动伪影或者表现为明显异物及金属硬化条状伪影者。将60例患者随机分为120 kVp组、100 kVp组及80 kVp组，三组性别构成比及年龄均具有可比性。本研究通过医院医学伦理委员会审核，患者均签署知情同意书。

1.2 扫描及图像重建方法 ①扫描方法：患者取头先进仰卧位，采用德国Siemens Somatom Definition CT机进行腰椎CT平扫，扫描范围根据定位像自第12胸椎至第1骶椎。采用容积扫描及自动管电流调节技术，参考管电流设置为300 mAs。探测器宽度为64×0.6 mm，螺距为1.35，X线管转速为0.5 s/周，重组间隔为1 mm。120 kVp组、100 kVp组、80 kVp组扫描时的管电压分别设置为120、100、80 kVp。②图像重建方法：120 kVp组仅采用FBP进行图像重建，100 kVp组、80 kVp组扫描完成后分别根据设备内置软件采用FBP及SAFIRE进行图像重建。

1.3 相关指标观察

1.3.1 图像质量客观评价相关指标 参考郑余泽等[4]测量图像噪声的方法，在设备后处理工作站中，选择第2腰椎体水平的横断位图像进行噪声值及信噪比测量。在软组织窗宽选取肾脏实质、腰大肌及竖脊肌，感兴趣区大小为20 mm2，计算肾脏实质、腰大肌及竖脊肌的噪声值及信噪比。感兴趣区噪声值为区域内测量CT值的标准差(SD)，感兴趣区内信噪比为区域内CT值/SD值。测量左右对称两点后取平均值。

1.3.2 图像质量主观评分 由两名具有5年以上工作经验的影像科诊断医师，共同采用5分制对各组重建的腰椎矢状位图像质量进行评分，若遇意见不同时经商榷达成一致意见。评分标准：解剖细节清晰，能简单明了地进行评价为5分；解剖结构及细节较清楚，能够进行评价但是效果不理想为4分；大部分解剖结构可以满足诊断，但少数图像不能进行评价为3分；解剖结构不清楚，细节不足以被发现而影响诊断为2分；解剖结构模糊，不能诊断为1分。

1.3.3 管电流 参照吴爱琴等[5]的方法采用CARE Dose 4D软件记录各组管电流。

1.3.4 辐射相关指标 从仪器中记录各组CT容积指数(CTDIvol)，利用CTDIvol及其扫描长度L计算出剂量长度乘积(DLP)。有效辐射剂量(ED)=DLP·K值，K值=0.017 mSv·mGy-1·cm-1[6]。

2 结果

2.1 各组图像质量客观评价相关指标比较 采用SAFIRE进行图像重建的100 kVp组、80 kVp组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌噪声值及信噪比均低于采用FBP进行图像重建(P均<0.05)。采用FBP进行图像重建的100 kVp组、采用FBP及SAFIRE进行图像重建的80 kVp组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌噪声值及信噪比均高于120 kVp组(P均<0.05)，采用SAFIRE进行图像重建的100 kVp组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌噪声值、信噪比与120 kVp组比较差异无统计学意义(P均>0.05)。见表1、2。

2.2 各组图像质量主观评分比较 120 kVp组图像质量主观评分为(4.88±0.33)分，采用FBP及SAFIRE进行图像重建的100 kVp组分别为(4.35±0.49)、(4.70±0.46)分，采用FBP及SAFIRE进行图像重建的80 kVp组分别为(2.64±0.49)、(2.47±0.51)分；采用FBP进行图像重建的100 kVp组、采用FBP及SAFIRE进行图像重建的80 kVp组评分均低于120 kVp组(P均<0.05)，120 kVp组与采用SAFIRE进行图像重建的100 kVp组比较差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 各组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌噪声值比较

注：与同组FBP图像重建方法比较，*P<0.05；与120 kVp组比较，#P<0.05。

表2 各组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌信噪比比较

注：与同组FBP图像重建方法比较，*P<0.05；与120 kVp组比较，#P<0.05。

2.3 各组管电流比较 120 kVp组、100 kVp组及80 kVp组管电流分别为(214.88±44.11)、(206.29±46.14)、(189.82±51.47)mAs，各组比较P>0.05。

2.4 各组辐射相关指标比较 见表3。

表3 各组辐射相关指标比较

注：与120 kVp组比较，*P<0.05；与100 kVp组比较，#P<0.05。

3 讨论

腰椎MRI检查是评价脊髓病变的最佳影像检查手段，但是存在检查时间长以及禁忌证多等缺点，不适合急诊腰椎外伤患者[7]。CT检查对于了解腰椎骨质改变，尤其是区分腰椎椎间盘突出还是骨质增生造成的神经椎间孔狭窄时准确性更高。但是临床上为了取得清晰的图像并且完成图像后处理，CT检查实际操作中经常需要对患者进行大范围扫描，而腰椎CT扫描的特定范围中包括了多种对射线敏感的器官，比如乳腺、胃肠道、骨髓以及性腺外生殖器等，不仅具有引起与放射线有关癌症的风险，还有可能导致年轻人群的遗传缺陷[7]。在保证图像质量的前提下降低辐射剂量逐渐成为研究的热点。既往研究[6，8～10]多采用调整管电流来减少辐射剂量，而通过降低管电压来减少辐射剂量的方法国内报道较少。

患者体型可影响CT扫描参数的选择。白金城等[10]、李锋坦[11]提出根据患者的腰围选择不同扫描参数，以体现个性化扫描。但笔者认为，测量腰围虽然简单易行，但是测量标准与方法难以统一。 BMI是目前国际上常用的衡量人体胖瘦程度以及是否健康的一个标准，通常将BMI<18视为偏瘦体型，>25视为超重或肥胖体型。本研究以BMI正常者为研究对象，以避免特殊体型可能对研究结果造成的偏倚。120 kVp管电压联合FBP进行图像重建的方法已在临床工作中广泛应用，而且既往多项研究均将该方法作为对照以评价图像质量[4,7,8,10]，本研究旨在探索低管电压联合不同重建方式对图像质量及辐射剂量的影响，因此未对120 kVp管电压联合SAFIRE进行图像重建进行研究。本研究结果显示，采用SAFIRE进行图像重建的100 kVp组、80 kVp组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌噪声值及信噪比均低于采用FBP进行图像重建，说明在相同管电压条件下采用SAFIRE进行图像重建的图像质量优于FBP；本研究采用FBP进行图像重建的100 kVp组、采用FBP及SAFIRE进行图像重建的80 kVp组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌噪声值及信噪比均高于120 kVp组，图像质量主观评分均低于120 kVp组；采用SAFIRE进行图像重建的100 kVp组肾脏实质、腰大肌及竖脊肌噪声值、信噪比及图像质量主观评分与120 kVp组比较差异均无统计学意义；说明采用SAFIRE进行图像重建的100 kVp组图像质量与120 kVp组无明显差异，但是80 kVp组无论采用SAFIRE还是FBP进行图像重建均会影响图像质量。有研究显示，管电压的改变会影响X线的波长和线质，所以当改变管电压时，物质的X线衰减系数会发生改变，从而导致其CT值发生改变；降低管电压后高密度物质如含碘的血管或骨骼等CT值会升高[5,12]。因此，本研究仅对腰椎软组织窗进行图像评价，并没有在骨窗上对图像进行评价。本研究结果显示，120 kVp组、100 kVp组及80 kVp组CTDIvol、DLP、ED均依次降低，组间两两比较差异均有统计学意义；以上均提示采用SAFIRE进行图像重建的100 kVp组可以在降低管电压、减少辐射剂量的同时保证图像质量。本研究采用的是自动管电流调节技术(CARE Dose 4D)，结果显示三组管电流比较差异无统计学意义，说明本研究观察的各项指标仅受管电压变化及重建方式的影响，可以排除管电流对指标的影响。

综上所述，BMI正常腰椎疾病患者进行腰椎多层螺旋CT检查时采取100 kVp管电压联合SAFIRE可在保证图像质量的同时明显降低辐射剂量。

参考文献：

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