可变剂量狭缝拼接摄影技术在下肢全长摄影中的应用

徐晶，夏秀杰，苗桂娟，孔艳，王忠周

1.济宁市第一人民医院 影像科，山东 济宁 272000；2.山东第一医科大学第一附属医院（山东省千佛山医院）放射科，山东 济南 250014

引言

随着社会老年化日益严重，各类骨关节炎症、骨质增生、坏死及畸形等疾病日益增多，尤以关节结构的畸形最为严重，对老年患者的身体健康和正常生活造成了重大威胁[1]。目前关节置换术已较为成熟，应用范围日益扩大，全膝关节置换术逐渐成为膝关节损伤患者的有效治疗手段，具备清晰高效的SLOT拼接摄影技术可为临床提供全下肢长度、角度、力线的测量，对于下肢关节置换手术方案制定、保障手术的精确度和术后的评价至关重要[2-3]。近年来，对于受检者的辐射危害引起重视，X 射线检查中成人和儿童的剂量测量广泛用于临床实践[4]，如何在保证图像质量和临床测量需求的前提下，尽可能减少下肢全长摄影患者辐射剂量成为至关重要的问题。近期我院引进的岛津最新Sonialvision Smit平板数字胃肠动态平板透视摄影系统（日本岛津公司）分别可以采用可变剂量（Variable Dose，VD）技术和不变剂量技术进行负重位普通模式（HSF）和高清模式（HQF）下肢全长摄影。为了解采用VD技术和不变剂量技术对受检者的图像质量及辐射剂量的变化情况，本研究通过对两种方式下双下肢全长拼接摄片检查的图像质量、辐射剂量对比评价，以探讨VD技术在双下肢全长摄影中的临床应用价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

2021年1至4月在我院行双下肢全长检查的患者80例。其中男 25例，女 55 例；年龄 46～78 岁，平均（62±16）岁。纳入标准：全髋、全膝、全踝三种关节置换术前和术后全下肢负重位摄影检查患者。排除标准：下肢疼痛不能站立和不能配合的患者。根据剂量模式，将受检者分为研究组和对照组，研究组40例采用VD模式进行全长摄影，对照组40例采用不变剂量模式全长摄影。在研究组中，随机对20 例患者进行普通狭缝拼接摄影，为A1 组；余进行高清狭缝拼接摄影，为A2 组。在对照组中，随机对20 例患者进行普通狭缝拼接摄影，为B1 组；余进行高清狭缝拼接摄影，为B2 组。分组情况及摄影参数，见表1。对比两种摄影模式下进行VD摄影后辐射剂量和图像质量的变化情况。所有受检者均知晓并签署知情同意书。分别记录每组患者性别、年龄、BMI、焦点与平板距离（SID）、焦点与肢体距离（SOD）、定位透视时间、辐射剂量，保存并分析检查图像和数据。

表1 分组情况参数对比

1.2 设备与方法

采用岛津最新Sonialvision Smit平板数字胃肠动态平板透视摄影系统（日本岛津公司）完成。分别比较采用VD技术和不采用VD技术条件下普通狭缝拼接（HSF SLOT）和高清狭缝拼接（HQF SLOT）下肢全长摄影的图像质量及辐射剂量的变化情况。检查方法：患者取站立位双膝伸直，背部紧贴床面，两脚稍分开，双足内旋约 7°～10°，脚尖向前，呈标准前后位体位，患者双手紧握两侧扶手，固定带固定胸、腹部，焦片距 1200 mm。透视下双髋关节应位于照射野正中，曝光结束后采集的分段图像自动传输到SideStation i3 图像处理工作站进行处理，得到患者双下肢全长图像。图像标准:股骨髁与床面平行，髌骨中心位于股骨内外髁之间，双侧股骨头与胫骨下端清晰显示。下肢测量主要包括下肢力线、股胫角、膝关节外翻角和重力垂线夹角，评价膝关节内翻或外翻术后改善情况[5-7]。采用3分法对图像质量进行评价。从岛津Sonialvision Smit平板透视摄影系统配备的射线剂量报告记录每位受检患者完成的总剂量面积乘积（Dose Area Product，DAP）和总空气比释动能（Air Kerma，AK），每组数据取均值进行对比。分别对每两组患者辐射剂量和图像质量进行比较。该剂量仪已经经过校准，扫描参数及分组，见表1。

1.3 图像质量评分

评分方法，研究采取1～3分的主观评分办法。由1名副主任技师和1名影像诊断副主任医师分别对图像质量进行独立评分，对图像质量的评价意见不统一时双方协商解决。每位患者的图像质量最终得分以2位放射科技师、医师的评分均分作为图像质量的最终得分。图像评价依据图像轴线连续性、完整性、清晰度、对比度、移动伪影等因素，分为1、2、3分。图像评价分级标准：① 1分：图像对比度好，骨皮质连续、完整、清晰、无拼接伪影，完全满足测量和评估需求；② 2分：图像对比度较好，骨皮质连续完整、清晰度可、无明显伪影及拼接线错位，可满足测量评估需求；③ 3分：图像模糊不清或严重伪影及拼接线错位，不能进行测量和评估。图像质量如图1所示。

图1 可变剂量与不变剂量模式下肢全长图像质量对比

1.4 辐射剂量评价

从射线剂量报告记录每位受检者的DAP和AK，每组数据取均值进行对比。

1.5 统计学分析

所有数据均采用SPSS 23.0统计软件进行统计学处理，采用配对t检验分析两组患者的BMI、SID、SOD及定位透视时间、辐射剂量及图像质量，性别等数据采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料比较

A1、B1两组患者的性别、年龄、BMI、SID、SOD及定位透视时间等一般资料数据比较，均无统计学差异（P>0.05）；两组患者的总DAP、总AK比较，差异有统计学意义（P值均<0.05）。A2、B2两组患者的性别、年龄、BMI、SID、SOD及定位透视时间等一般资料数据比较，差异均无统计学差异（P>0.05）；两组患者的总DAP、总AK值比较，差异有统计学意义（P值均<0.05），见表2～3。

2.2 图像质量

A1组B1组图像质量评分分别为A1（1.38±0.47）分、B1（1.32±0.41）分，两组图像质量评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）；A2组、B2组图像质量评分分别为A2（1.26±0.44）分，B2组为（1.19±0.36）分，两组图像质量评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）。两组图像的评定结果合格率均为 100%，所有受检者的图像质量均能满足临床测量及评估需求，见表2～3。

2.3 辐射剂量

A1组与B1组DAP比较，差异有统计学意义（P<0.05）；A1、B1两组总AK 均数分别为A1（4.61±0.70）mGy、B1（3.23±0.41）mGy，两组AK比较，差异有统计学意义（P<0.05）。A2组B2组总DAP值比较，差异有统计学意义（P<0.05）；A2组、B2组总AK均数分别为A2（5.44±0.66）mGy、B2（4.01±0.92）mGy，两组 AK 比较，差异有统计学意义（P<0.05）。VD技术在普通狭缝拼接和高清狭缝拼接摄影中DAP分别降低了47%和25%，AK分别降低了30%和26%，见表2～3。

表2 普通拼接模式下受检者一般资料与图像质量、辐射剂量统计结果比较（±s）

表2 普通拼接模式下受检者一般资料与图像质量、辐射剂量统计结果比较（±s）

注： HSF：普通模式拼接；VD HSF：可变剂量普通模式拼接；DAP：剂量面积乘积；AK：空气比释动能。

?

表3 高清拼接模式下受检者一般资料与图像质量、辐射剂量统计结果比较（±s）

表3 高清拼接模式下受检者一般资料与图像质量、辐射剂量统计结果比较（±s）

注：HQF：高清模式拼接；VD HQF：可变剂量高清模式拼接；DAP：剂量面积乘积；AK：空气比释动能。

?

3 讨论

SLOT是通过序列部分重叠的窄束X线曝光，经工作站上的拼接软件对采集到的影像无缝拼接，得到完整的全景影像的新型全景X线摄影技术。SLOT双下肢全长摄影为目前新兴的影像技术，已经广泛应用于临床治疗，它相对于CR 摄像技术或 DR 摄像技术具有显著优势[8-9]。采取站立负重位检查所得的功能位影像，能够准确测量下肢力线和股胫角等指标，对于患者术前术后评估具有重要价值。随着关节外科全关节置换的增多，全下肢负重位摄影已成为全髋、全膝、全踝三种关节置换的常规检查[10]。由于辐射检查具有致癌风险，如何遵守最低的辐射剂量来获取满足临床需要的诊断性影像的原则[11]，在保证图像质量和测量要求的前提下，尽可能降低受检者的辐射剂量具有重要意义。

降低管电流是降低辐射剂量的主要方法之一。目前，多采用标准管电压下降低管电流降低辐射剂量[12-13]。VD SLOT即是岛津Sonialvision Smit平板数字胃肠机通过在一系列连续的狭缝拼接摄影过程中逐步更改X射线条件并根据摄影对象的厚度高低逐渐降低管电流，实现减少整体辐射剂量的下肢全长拼接摄影（图2）。过去由于骨盆与下肢股骨、膝关节胫腓骨、踝关节等解剖位置体厚不同，为使骨盆部位图像清晰，原来DR分段拼接或狭缝拼接技术所选摄影参数相对较大，造成同一条件下分段摄影，或不同条件下拼接摄影使拼接后的全长图像密度不均、对比度相差较大，因此带来的重复照射也使患者接受更大剂量的辐射。VD SLOT技术可同时解决因摄影参数一致带来的受检者图像质量对比度较大和辐射剂量增大问题。

图2 VD SLOT技术辐射剂量变化示意图

DAP测量较适用于包含定位透视和摄影的SLOT综合性检查。由于双下肢全长摄影的摄影范围包括了腹部、骨盆和下肢，腹部及骨盆的剂量权重系数不一样，下肢尚无剂量权重系数，因此本研究未进行有效剂量计算，而是通过受检者的总DAP进行剂量比较。Alkadhi等[14]证明了由DAP估算的有效剂量与直接测量的有效剂量差别不大，因为患者接受的总能量并不受解剖部位、照射野位置和大小的影响。近年来国外陆续有报道，而且通过 DAP估算有效剂量研究也有报道[15]。

本研究中使用的岛津最新Sonialvision Smit平板数字胃肠动态平板设备的Sonialvision 系列RF标配计算剂量显示功能并且支持面积剂量计DAP功能精准的测量输出射线量的情况。我们从射线剂量报告记录每位受检者的 DAP和AK用来分析和估算每位受检者接收射线的情况。

为了保证研究的同质性，我们分别固定标准管电压和摄影时间以验证VD技术分别在HSF SLOT和HQF SLOT模式检查时降低辐射剂量的可行性。结果表明，下肢全长拼接摄片时，A1、B1 VD组的辐射剂量分别较A2、B2 组减少了约30%和25%。A1、B1、A2、B2各组图像质量的评分差异均无统计学意义。因此，VD技术在保障图像质量、力线测量术前术后评估的前提下，可以大幅降低患者辐射剂量。

受检者定位透视时间也与患者接受的辐射剂量有关。在双下肢全长摄影时摄影者使用合理摄影参数；定位时要注意尽可能减少定位透视时间，除确定上下两端定位点并调整设备使骨盆位于视野中心外，机头通过股骨、膝关节、胫腓骨中上段部位时可关闭透视，在透视定位前要尽量确保使体位符合摄影要求，尽可能不在透视定位时反复调整体位，以避免不必要的射线照射，所以提高摄影者的技术水平和辐射防护意识对于有效降低患者辐射剂量有重要意义。

本研究还存在一些不足之处：作为辐射防护中剂量约束的一项重要内容，诊断参考水平已经在医学诊断中得到广泛应用[16]。本研究仅对双下肢全长拼接成像在VD情况下图像质量和辐射剂量变化情况比较分析。将来在保证图像质量的前提下，我们继续进行通过降低摄影参数以进一步减少辐射剂量的实验型研究。

4 结论

岛津VD SLOT检查，在双下肢拼接摄影过程中根据受检者体厚逐步降低X射线摄影条件，可以在保证图像质量的前提下，大幅降低患者辐射剂量，减少受检者的辐射危害，临床应用性较高，推荐常规使用。