MDCT低剂量扫描诊断消化道出血最优扫描参数的实验研究

于 鹏 翟 宁 宫凤玲 訾 媛 马春梅 王星稳

消化道活动性出血是临床常见病，如不能及时确定出血部位、进行外科手术治疗则有可能危及生命。多层螺旋CT(multi-detector computed tomography，MDCT)因其简便、快捷，已被广泛应用于消化道出血定位及定性的诊断[1,2]。但MDCT在诊断不明部位和病因的消化道出血时，扫描时间长、范围广、对比剂剂量需求大，这一直是临床关注的问题[3,4]。本实验将低剂量扫描技术应用于消化道活动性出血的诊断中，寻找在保证图像质量的基础上，不同扫描条件下的最优层厚，为MDCT双低技术应用于消化道出血的诊断及临床应用提供研究基础。

材料与方法

1.配制对比剂：搜集笔者医院30例经MDCT常规增强检查、手术证实的消化道出血的患者，测量该30例患者出血点CT值，计算平均值为212.13±64.54HU。以平均值为参考值，将碘佛醇(320mgI/ml)用0.9%生理盐水稀释为6.4mgI/ml碘溶液，120kV对应CT值为214.73±1.63HU。

2.制作消化道出血模型：2块新鲜猪肋板之间填以新鲜动物脂肪、肾脏及充入适量气体的小肠，将静脉留置针(20G)置入肠管内，并与微量注射泵连接。

3.实验方法：对消化道出血模型行Philips Brilliance 256 ICT增强扫描，每次扫描范围一致。常规组：120kV、300mAs，扫描层厚0.9mm，间距0.45mm，螺距0.16，矩阵:512×512，对比剂注射速率0.5ml/min，浓度6.4mgI/ml。实验组：(A组：100kV、400mAs；B组：80kV、400mAs)，扫描层厚1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm，每组扫描13次，其他参数同常规组参数。以导管末端可见溢出的线状、喷射状或椭圆形的对比剂影为检出，否则为未检出[5]。

4.计算辐射剂量：CT容积剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)由计算机自动生成，有效剂量(ED)=DLP×k，根据国际放射防护委员会公布的标准，k=0.015。

5.图像质量客观评价：将每次扫描所得原始图像传至EBW工作站行图像后处理，窗宽窗位设置为300、40。在模型肌肉内选取感兴趣区域(region of interest，ROI)测量CT值及标准差，用CT值的标准差表示背景噪声(SD)，ROI面积50～55mm2。图像噪声信噪比(SNR):SNR=CT/SD。

6.图像质量主观评分：采用双盲法进行评分。评分标准：5分：解剖结构边界非常锐利，图像无或仅有少许颗粒；4分：解剖结构边界较为清楚；3分：图像能够显示解剖结构，边界稍模糊，有轻度的颗粒感；2分：亚标准；1分:图像不能接受评分[6]。

结 果

1.辐射剂量的比较:常规组DLP、ED与实验各组比较差异有统计学意义(P<0.05),详见表1。

表1 常规组与实验各组辐射剂量比较

与常规组比较，*P<0.05

2.图像质量评估:实验A组1.0、1.5、2.0、2.5mm图像噪声与常规组比较，差异无统计学意义(P>0.05)；实验A组1.5、2.0mm扫描图像信噪比与常规组比较，差异无统计学意义(P>0.05)；实验A组1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm扫描图像的图像质量主观评分与常规组比较，差异无统计学意义(P>0.05)；实验B组各扫描层厚图像质量均无法满足要求，详见表2、表3及图1。

3.不同kV、mAs、扫描层厚下，MDCT对模型出血的检出情况及出血点CT值的测量：MDCT对模型出血点检出率随着层厚的增加而降低。出血点CT值均值随着层厚的增加而减小，详见表2、表3及图2。

4.常规组与实验A组各层厚对模型出血检出率的比较:实验A组1.0、1.5、2.0mm对模型出血的检出率与常规组比较，差异无统计学意义(P>0.05)；实验A组2.5、3.0mm对模型出血的检出率与常规组比较差异有统计学意义(P<0.05)，详见表4。

讨 论

MDCT能够进行无创、快速的扫描，在消化道活动性出血定位、定性的诊断中起到了非常重要的作用[7～9]。它能够观察黏膜下的病变，了解病灶与周围组织脏器的关系，且具有较高的诊断效能。但MDCT诊断消化道出血常用方法为多期扫描，对比剂的应用增加了对比剂肾病的发生，大辐射剂量会导致致癌率的升高，而降低辐射剂量的同时往往会对图像质量造成影响[10，11]。因此，如何满足临床诊断要求，同时减少对比剂剂量、降低辐射剂量是医务工作者及患者共同关注的问题。

表2 常规组与实验A组图像质量评分、模型出血检出数、出血点平均CT值比较

与常规组比较，*P<0.05

表3 常规组与实验B组图像质量评分、模型出血检出数、出血点平均CT值比较

与常规组比较，*P<0.05

图1 常规组与实验B组各层厚图像质量的比较A.常规组(120kV、300mAs)，扫描层厚0.9mm；B.实验A组(100kV、400mAs)，扫描层厚1.0mm；C.实验A组(100kV、400mAs)，扫描层厚1.5mm；D.实验A组(100kV、400mAs)，扫描层厚2.0mm；E.实验A组(100kV、400mAs)，扫描层厚2.5mm；F.实验A组(100kV、400mAs)，扫描层厚3.0mm

图2 常规组与实验B组各层厚对出血点的检出情况(箭头指示出血点)A.常规组(120kV、300mAs)，扫描层厚0.9mm；B.实验B组(100kV、400mAs)，扫描层厚1.0mm；C.实验B组(100kV、400mAs)，扫描层厚1.5mm；D.实验B组(100kV、400mAs)，扫描层厚2.0mm；E.实验B组(100kV、400mAs)，扫描层厚2.5mm；F.实验B组(100kV、400mAs)，扫描层厚3.0mm

表4 常规组与实验A组各层厚对模型出血的检出率比较

组别常规组实验A组各层厚(mm)1.01.52.02.53.0检出数(n=13)11(84.6)13(100)12(92.3)10(76.9)4(30.8)3(23.1)χ2-2.1670.3770.2487.7219.905P-0.4801.0001.0000.0050.002

降低管电压是降低辐射剂量最有效的方法。有研究表明，当管电压从120kV降至100kV、或从100kV降至80kV时，辐射剂量分别降低41%、70%[12]，但会使图像噪声增加。噪声是CT图像性能参数之一，与层厚及探测器发射的光子数呈反比。有文献指出，增加3倍X线剂量能够使噪声减半，层厚增加1倍，噪声值降低23.8%～40.1%[13，14]。以往在MDCT扫描层厚、重建间隔及多平面重建相关性的研究中发现，2.0mm扫描层厚可满足图像质量及对微小病灶的观察，为1.0～6.5mm中的最佳选择[15]。在本研究中，随着扫描层厚的增加，图像噪声下降，信噪比增加，图像质量提高，实验A组(100kV、400mAs)层厚1.5mm及以上均能够满足诊断对图像质量的要求，层厚低于之前研究的2.0mm，可能与本实验同时增加了管电流有关。而层厚的增加能够减少图像数量，提高工作效率。但层厚越厚、图像锐利度或平滑度越低，会因容积效应而遗漏小病灶。李丽超等[16]研究显示，层厚增加到2.0mm会影响小结石数量的检出。本实验中，>2.0mm的层厚对模型出血的检出率与常规组比较,差异有统计学意义，与前者研究结果相近；通过对出血点CT值的测量，研究发现扫描层厚越厚，所测出血点CT值均值越低，这可能与层厚的增加产生的部分容积效应有关。

非离子型对比剂现在广泛应用于临床，短时间、大剂量的注射会引起血管内皮的损伤，且对比剂的广泛使用会造成对比剂肾病的发生率升高[17]。因此，能够保证临床诊断，同时又能减少对比剂对患者肾功能的伤害、减少对比剂不良反应的发生非常重要。MDCT双低扫描技术在头颈、冠脉CTA(CT angiography，CTA)中的研究与运用日趋成熟，但在腹部消化道出血上还鲜有提及。本研究通过对出血点CT值的测量发现，模型出血点CT值均值随着管电压的降低而增加，说明降低对比剂浓度联合低管电压有可能获得相同CT值，使双低扫描技术在MDCT诊断消化道活动性出血中成为可能，在今后的研究中可设置多种低浓度进行进一步研究。

本研究的局限性在于采用的重建方法为滤波反投影法，实验B组(80kV/400mAs)各扫描层厚的图像均无法达到常规图像质量标准，今后可尝试迭代算法，进一步提高图像质量或降低辐射剂量；本研究每个组别各扫描13次，得到的数据数量较少，仍需积累实验次数，深化研究。

综上所述，MDCT低剂量诊断消化道最优扫描参数为100kV、400mAs、1.5mm，辐射剂量较常规剂量组降低约15.2%，扫描层厚2.0mm为最厚临界扫描层厚。