自动管电流调制技术对腮腺CT图像质量及腮腺辐射量的影响

王宇 胡启云 罗娅红

[摘要]目的 探討自动管电流调制（ATCM）技术对腮腺CT图像质量及腮腺辐射量的影响。方法 选取2016年8月～2017年6月辽宁中医药大学附属医院收治的120例疑似腮腺疾病患者作为研究对象，随机分为A、B两组，每组各60例。A组进行常规扫描，B组应用ATCM扫描。将两组客观图像质量参数（背景噪声值、信噪比和对比噪声比）、主观图像质量评分及CT剂量指数（CTDI）及有效剂量长度乘积（DLP）进行比较。结果 两组CT影像中正常腮腺实质和皮下脂肪的背景噪声（BN）、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）比较，差异无统计学意义（P>0.05）。A组主观图像质量评4分54例，3分6例，B组分别为48例、12例，两组图像质量评分比较，差异无统计学意义（P>0.05），B组的CT剂量指数为（24.61±0.91） mGy，低于A组的（28.29±0.44） mGy，差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 采用ATCM技术对腮腺疾病患者进行扫描的图像质量好，并且能有效降低腮腺辐射剂量。

[关键词]腮腺；计算机断层成像；自动管电流调制；辐射剂量；图像质量

[中图分类号] R581 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2019）5（c）-0126-04

Effect of automatic tube current modulation technique on quality of parotid gland CT images and parotid gland radiation dose

WANG Yu1 HU Qi-yun2 LUO Ya-hong3

1. Department of Radiology， Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine， Liaoning Province， Shenyang 110032， China； 2. Graduate School， China Medical University， Liaoning Province， Shenyang 110122， China； 3. Department of Medical Imaging， Liaoning Tumor Hospital， Liaoning Province， Shenyang 110042， China

[Abstract] Objective To discuss the effect of automatic tube current modulation （ATCM） on the CT image quality of the parotid gland and the amount of parotid radiation. Methods A total of 120 patients with suspected parotid gland diseases admitted to the Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine from August 2016 to June 2017 were selected as the research object. They were randomly divided into two groups as A and B， 60 cases in each group. Routine scanning was performed in group A， and ATCM scanning was applied in group B. Objective image quality parameters （BN， SNR and CNR）， subjective image quality score， CT dose index （CTDI） and effective dose length product （DLP） were compared between the two groups. Results There was no statistically significant difference in the BN， SNR and CNR of parotid gland lesions， normal parotid gland parenchyma and subcutaneous fat between the two groups in CT images （P>0.05）. In group A， the quality of subjective image were evaluated as 4 point in 54 cases， 3 point in 6 cases， while in group B， the results are 48 cases an 12 cases. There was no significant difference in image quality score between the two groups （P>0.05）. The CT dose index of group B was （24.61±0.91） mGy， which was lower than that of group A （28.29±0.44） mGy， the difference was statistically significant （P<0.05）. Conclusion The ATCM technology used to scan the patients with parotid gland diseases has better image quality and effectively reduce the radiation dose of parotid gland.

[Key words] Parotid gland； Computer tomography； Automatic tube current modulation； Radiation dose； Imaging quality

计算机断层成像（CT）在腮腺疾病诊断及术前评估中有重要价值，是必须开展的常规检查手段。CT的应用越来越广泛，但其高辐射剂量带来的危害也越来越受到人们的关注[1-2]。腮腺对X线射线辐射较为敏感，因此，如何在不影响信噪比及图像诊断质量的同时，降低对腮腺的辐射剂量成为一个备受关注的问题。自动管电流调制（ATCM）技术是根据个体不同解剖结构对X线的衰减差异特性来控制输出管电流的大小，增加了输出管电流的特异性和灵活性，在一定程度上降低辐射剂量[3-4]。迭代重建是先分析CT系统采集信号时的物理特性，得到统计学模型，再根据空间识别电子并去除量子噪声，根据解剖模型进行反复对照加强组织结构的显示[5]。ATCM与迭代重建技术的结合可以较好地降低辐射剂量，提高图像质量[6-7]。本研究旨在分析ATCM结合迭代重建技术对腮腺低剂量CT扫描，与常规剂量扫描的图像质量和辐射剂量进行比较，探讨腮腺低剂量CT扫描的可行性。

1资料与方法

1.1一般资料

选取2016年8月～2017年6月辽宁中医药大学附属医院收治120例疑似腮腺疾病患者。男80例，女40例；身高1.58～1.87 cm，平均（1.66±0.14）m，体重指数（BMI）（18.201±0.176） kg/m2。将其随机分为A、B两组，每组各60例。A组中，男43例，女17例；年龄27～74岁，平均（46.3±2.8）岁。B组中，男37例，女23例；年龄28～73岁，平均（45.3±3.2）岁。两组的性别和年龄等一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。纳入标准：腮腺疾病初治患者，腮腺部位未有金属异物植入，患者一般状况良好。排除标准：合并心脏、肝肾等重要器官严重功能障碍者。本研究经辽宁中医药大学附属医院医学伦理委员会批准，所有患者自愿参与，签署知情同意书。

1.2检查方法

采用荷兰飞利浦公司Philips Brilliance iCT螺旋CT进行腮腺扫描，所有患者取仰卧位扫描。

A组采用常规扫描；管电压120 kV，固定管电流250 mA；B组采用ATCM技术扫描：自动毫安，管电流为40～113 mA，平均（51.31±1.60） mA，噪声指数值设为12.5。其他扫描参数两组一致，参数如下：机架转速0.5 s/圈，螺距0.637∶1，重建层厚3.0 mm，层间距3.0 mm，患者全部采用平扫扫描，扫描范围及方向为自蝶鞍层面至下颌角。

1.3图像重建及分析

120例患者行腮腺CT检查，A组获得的原始数据行滤波反投影（FBP）重建，B组获得的数据行混合迭代算法（iDose4） AIDR（adaptive iterative dose reduction）迭代重建，得到两组不同重建方式下的CT图像，由1名具有3年工作经验的住院医师使用飞利浦星云工作站ISP（IntelliSpace Portal）6.0.5进行客观测量，选取密度均匀区作为感兴趣区，大小为20 mm2，分别测得腮腺病灶、正常腮腺实质及同层周围皮下脂肪的CT值及其标准差（SD），以受检组织的标准差SD值作为组织噪声，以同层皮下脂肪的SD值作为背景噪声（BN），计算信噪比（SNR=CT病灶/SD脂肪）和对比噪声比[CNR=（CT病灶-T脂肪）/SD脂肪]。再分别由两位高年资主任医师在PACS工作站对两组影像的图像均匀性和伪影程度对图像质量进行评分，两位医生不知晓扫描方式。图像质量分为4个级别，评分标准如下。4分：良好，正常组织及器官实质密度均匀细腻，腮腺边界可辨且无伪影及噪声；3分：一般，正常组织及器官实质密度均匀但欠细腻，腮腺边界可辨但有少许伪影和噪声；2分：较差，较多噪声或伪影造成医生诊断困难；1分：差，噪声或伪影太大造成医生无法诊断。两组图像评分时间间隔4周以上。辐射剂量值：采用飞利浦iCT螺旋CT自动生成的放射剂量报告，采集两组的剂量指数。

1.4统计学方法

采用SPSS 19.0软件包进行统计学分析，各组计量数据用均数±加减标准差（x±s）表示，首先对数据进行正态性及方差齐性检验，方差齐性者采用独立样本t检验，方差不齐者采用秩和检验。两组噪声、信噪比和对比噪声比的比较采用独立样本t检验。采用秩和检验对两位CT影像诊断医师对腮腺CT扫描图像质量评分的一致性进行统计学分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组图像质量客观评价的比较

两组正常腮腺实质和皮下脂肪的BN、SNR、CNR比较，差异无统计学意义（P>0.05）（表1）。

2.2两组主观图像质量评分、CT剂量指数的比较

A组图像质量主观评分4分54例（90%）、3分6例（10%），B组4分48例（80%）、3分12例（20%），两组均无3分以下图像。两组图像质量比较，差异无统计学意义（Z=-1.732，P=0.085）（圖1～4）；A组CT剂量指数为（28.29±0.44） mGy，高于B组的（24.61±0.91） mGy，差异有统计学意义（t=10.650，P<0.001）。

3讨论

随着医疗及计算机技术的进步，CT临床应用和后处理技术的不断完善，CT辐射剂量问题日益改善。腮腺是CT扫描常见的部位之一，患者在CT扫描过程中受到的辐射损害日趋得到关注；低剂量CT在腮腺扫描的应用越来越受到临床的重视，如何在保证图像质量的同时降低辐射剂量成为研究的热点。本研究采取降低管电流和迭代重建的方式，来弥补降低辐射剂量带来的图像质量的损失，适当的改变扫描条件同时选择合适的图像重建算法可使图像质量最优化[8-9]。

图像质量是影响影像医生诊断结果准确性的重要因素，高质量图像能降低漏诊误诊的风险。高质量的图像具有较高的信噪比和对比噪声比。信噪比是兴趣区组织密度与噪声值之比，图像噪声值用感兴趣区CT值标准差表示。影响图像噪声的因素是各种扫描参数，如层厚、管电流（mAs）、重建算法、管电压（kV）、视野等[10]。对比噪声比相当于图像对比度，其由病变与正常组织的固有特性决定，而高对比噪声比很大程度上是由病变与正常组织的本质特性决定的。腮腺病变的病理生理改变及组织结构特点相近，两者间的本质特性差异不明显，对这种疾病而言，对比噪声比是一项评价图像质量非常有意义的指标。

本研究将ATCM技术应用B组，其原理为根据密度数据输出不同管电流值（mAs）和正、侧位定位图体积，保持其他参数不变。由于人体解剖结构不同，产生的射线衰减变化需通过X-Y调制和Z调制自动调整管电流。X-Y管电流调制可以实时在线调节管电流，原理是根据某特定扫描平面内各方向衰减值的不同而变化，使实际扫描电流在设定的参考电流上下浮动变化。Z调制是根据受检者的机体密度、尺寸大小和体形信息计算出衰减值在这一扫描范围内沿Z轴方向整体的变化情况，进而控制管电流。Leswick等[11]就在鼻窦扫描研究中将管电流从标准的100 mAs降低为40、20及10 mAs，再结合不同的重建方法，其辐射剂量不同程度地降低了约6、12及22，辐射剂量降低必然会使图像质量下降，因此，选择合适的原始数据重建方法可以弥补剂量降低带来的图像质量损失[12]。本研究B组为迭代重建算法（IR），相对于滤波反投影法FBP[13]，迭代重建算法基于光子统计学，能更精确地计算多种噪声模型，降低图像噪声，进一步提高图像空间分辨力[14-16]。本研究的对象为种类相似的腮腺病变，其对比噪声比对两组病灶与背景的对比度差别具有评价意义，结合影像科医生的诊断结果，对图像质量进行主观评价具有可行性。主观评价结果显示，两组图像质量评分差异无统计学意义（P>0.05），提示ATCM扫描技术结合迭代重建方式所获得的图像质量能满足临床诊断要求。

最大管电流和噪声指数设定决定了B组图像质量的好坏，因此，在B组扫描过程中将管电流与A组固定管电流设定相一致，最大值为250 mA。有研究表明，将噪声指数设定在12以内图像噪声值无明显增加和升高，不会对诊断造成不良影响[17]。为较好地保证图像满足诊断要求，本研究将噪声指数设置为12.5，结果显示，两组噪声值以及信噪比比较，差异无统计学意义（P>0.05）。

CT剂量报告包括CT剂量指数、有效剂量和剂量长度乘积。腮腺疾病对扫描长度没有固定或配对，因此，剂量长度乘积及有效剂量不适合作为辐射剂量分析指标。本研究中A组的CT剂量指数为（28.29±0.44） mGy，明显高于B组的（24.61±0.91） mGy（P<0.05），提示ATCM能有效降低辐射剂量，且能够保证图像质量满足临床诊断要求。

综上所述，ATCM技术结合迭代重建算法既能保证高图像质量，又能很有效地降低患者辐射剂量，在腮腺疾病CT扫描的诊断中有一定价值，值得进一步临床应用和研究。

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（收稿日期：2018-11-30 本文编辑：崔建中）