自动管电流联合自适应统计迭代重建CT低剂量扫描在部队官兵肋骨骨折中应用

傅振强，张 鹏，都基权，司 迎

1.武警山东总队医院 影像科，山东 济南 250014；2.武警辽宁总队医院 影像科，辽宁 沈阳 110000

有研究报道，因军事训练伤住院官兵中骨损伤约占1/3[1]。其中，胸部撞击伤上升趋势迅猛[2]。肋骨骨折是常见的胸部损伤，在所有胸部创伤性损伤中约占10%[3]。多项研究报道，多层螺旋CT(multi-slice spiral CT，MSCT)是临床诊断肋骨骨折的“金标准”，但存在X线辐射剂量的问题[4-5]。笔者团队早期探讨了独立因素调整能够有效降低辐射剂量[6]。本研究旨在探讨自动管电流技术(automatic tube current technique，ATCT)联合自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction technique，ASiR)的低剂量CT扫描方案在部队官兵肋骨骨折中的应用价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2019—2020年武警山东总队医院收治的疑似肋骨骨折的60例官兵为研究对象。其中，男性58例，女性2例；年龄18～36岁，平均年龄(22.72±3.28)岁。采用随机数字表法将患者分为常规组与观察组，每组各30例。纳入标准：(1)受检者有伤后3～8周复检对照结果；(2)体质量指数(body mass index，BMI)21～25 kg/cm2且自愿接受低剂量检查。排除标准：(1)初检时间>伤后1周；(2)复检诊断仍不明确。常规组中，男性29例，女性1例；平均年龄(22.77±3.34)岁。观察组中，男性29例，女性1例；平均年龄(22.67±3.27)岁。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准。患者及家属均知情同意。

1.2 研究方法 常规组采用常规参数扫描；观察组采用低电压、高球管转速并ATCT联合ASiR的低剂量扫描。两组患者均采用美国GE Discovery 750HDCT扫描，仰卧位，足先进，进行必要吸气屏气训练，扫描上下范围40 cm，包括双侧第1～12肋。常规组扫描参数：管电压120 kV；固定管电流250 mA；机架转速0.7 s/rot；螺距0.984∶1；扫描视野50 cm；滤波反投影(filtered back projection，FBP)重建。观察组扫描参数：管电压80 kV；管电流采用ATCM，噪声指数(noise index，NI)=22，电流范围80～250 mA；机架转速0.4 s/rot；螺距1.531∶1；ASiR 50%(FBP和ASiR各占50%)重建。

1.3 观察指标 收集记录两组患者的BMI、容积CT剂量指数(volumetric CT dose index，CTDIvol)、剂量长度积(dose length product，DLP)。采用Kalra[7]的5分评分系统进行主观影像评价和主观噪声评分。主观影像评分≥3分的图像被认为适用于临床诊断。主观噪声评分越高，代表图像噪声水平越低。确诊率是以受检者伤后3～8周复检时明确的骨折个数的结果作为“金标准”，了解初检时两种检查方式明确骨折个数的概率。图像质量和确诊率由2名从事肌肉骨骼系统放射诊断20年以上的资深影像专家独立诊断。

2 结果

两组患者的BMI比较，差异无统计学意义(P>0.05)。观察组的主观影像评分、主观噪声评分略低于常规组，辐射剂量参数CTDIvol、DLP显著低于常规组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。经复检对比发现，常规组30例受检者合计存在97处骨折，初检时发现95处，确认率97.94%(95/97)；观察组30例受检者合计存在99处骨折，初检时发现96处，确认率96.97%(96/99)；两组确诊率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。2名影像科专家对CT图像评价具有较强的一致性(Kappa=0.683)。典型病例见图1。

表1 两组患者的观察指标比较

图1 男性患者，32岁，BMI 21.17 kg/m2[低剂量扫描，扫描条件：80 kV，ATCT(NI=22，80～250 mA)，螺距1.531∶1，旋转时间0.4 s，扫描长度40 cm，辐射剂量：CTDIvol 1.68 mGy，DLP 79.35 mGy·cm；a.可见右侧第4前肋急性骨折(黑箭头)；b.可见右侧第2、3、4前肋陈旧性骨折(黑箭头)；c.可见第4前肋外侧皮质连续性中断，断端稍凹陷、无移位(白箭头)]

3 讨论

CT在临床上的应用十分广泛，低剂量扫描技术发展中的“合理可行尽量低”原则显著影响临床实践[8-9]。美国放射学协会和胸腔放射学学会推荐胸部低剂量CT的最大CTDIvol为3 mGy[10]。近年来，随着CT技术的进步，大多数现代MSCT可以很容易实现推荐剂量的胸部低剂量扫描，而不影响图像评估[7]，如ATCT[11]和迭代重建[12]技术。ATCT是一种智能调控管电流技术，根据被照射物体对X线衰减特性差异，从三维方向对管电流输出实时调制。ATCT可以在不同解剖层面实现智能自动调节，而图像信噪比保持一致。ATCT引入了NI概念，当适当调大NI时，可在保证诊断要求下有效降低辐射剂量[11，13]。既往CT图像采用FBP解析重建[14]，但图像质量提高和降噪程度有限。而ASiR可从FBP算法中得到图像重建信息，在投影数据空间和图像数据空间进行迭代重建，虽然，重建时间略有增加，但其重建图像质量和降噪效果显著[15]。因此，相对于单纯降低管电压和管电流给图像质量和噪声带来的影响，ATCT联合ASiR给观察组图像的增强和降噪使其图像质量和噪声水平会越来越接近常规组。

由于胸部组织对比度高，噪声对图像质量影响小，因此，低剂量扫描方案宜于在胸部CT扫描中实施[16]。Kalra[7]推荐成人胸部CT扫描NI设置12～15，而Jin等[17]在管电流下限10 mA并采用NI=26进行低剂量扫描诊断肋骨骨折的效能仍令人满意。本研究观察组管电压80 kV、管电流下限80 mA、NI=22下应用ASiR 50%重建图像诊断肋骨骨折的确诊率与常规组比较，差异无统计学意义(P>0.05)。迭代重建技术本身不能降低辐射剂量，但可以扩展低剂量扫描条件的极限，在大幅降低辐射剂量的同时保证诊断效能。边缘锐化工具在骨折的应用中是极为重要的技术手段[18]，骨重建图像明显增加骨质边缘锐利度，对于骨折断端的显示优于标准重建图像。本研究中，观察组使用标准骨重建的图像显示骨折断端锐利度明显增加，螺距和球管转速增加，减少了X线球管曝光时间，相应减少辐射剂量。

本研究局限性：(1)本研究是单中心、低样本回顾性研究；(2)不同类型肋骨骨折在相同低剂量条件下诊断效能存在差异，未进行肋骨骨折分类研究；(3)未针对BMI展开个性化低剂量研究。以上局限有待今后进一步完善。

综上所述，使用ATCT及ASiR的CT低剂量扫描方案在部队官兵肋骨骨折诊断中更具优势。