低剂量自适应迭代重建技术在颅面部联合外伤CT检查中应用

马文灿，陶晓飞，丁智超，韩福生，宋洋洋，杨璨嘉，彭恋，李亚新

颅面部联合外伤是临床常见急诊类型，及时、准确地诊断对评估病情严重程度、选取治疗方案、预后预判等至关重要［1］。CT是一种数字化横断面成像技术，与磁共振相比成像快、经济性高；与X 射线相比组织不重叠、密度分辨率高，所以成为颅面部联合外伤一种主要的影像学诊断工具［2］。根据既往报道，CT可有效检出颅脑外伤和骨折情况、面部骨折、出血等［3-4］。但颅面部联合外伤病人病情复杂，治疗时多采用多学科会诊，治疗后常需复查CT，以评估治疗效果、病情变化等，从而对临床后续决策起到指导作用，但这会增加受检者所受辐射剂量，对身体组织和器官造成潜在危害，尤其是眼晶状体、甲状腺等对射线敏感器官，因此如何在保证诊治前提下，最大程度降低辐射剂量成为影像学科医师关注的一个问题［5］。经检索发现，目前关于颅面部联合外伤CT 诊断报道［6-7］较多，虽有学者尝试降低CT 扫描剂量，但因缺乏与常规CT 扫描的对照，导致可借鉴性较差，且鲜见低剂量CT扫描下不同低剂量水平的对比研究，尚不明确能保证图像诊断需求的剂量下限值，同时如何设置扫描参数可准确控制扫描剂量和图像质量仍有待探讨。基于以上背景和意义，本研究首次尝试探讨低剂量CT与常规剂量CT在颅面部联合外伤中的应用价值，以期为临床诊断提供循证参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2019 年2 月至2021 年12 月承德市中心医院收治的180例颅面部联合外伤病人作为研究对象。纳入标准：①有颅面部外伤史，伴有头痛、恶心、头晕、面瘫、眼球运动受限、鼻腔流血、听力降低等症状，有影像学检查需求；②可积极配合研究；③因病情、治疗等，需复查CT 者；④病人及其家属自愿签署知情同意书。排除标准：①备孕期、哺乳期、妊娠期者；②精神疾病者；③头面部有金属异物者。均行常规剂量CT扫描（常规组），在复查CT 中按照随机数字表法将病人按照1∶1∶1 均分为A 组（n=60）、B 组（n=60）、C 组（n=60），各组性别、年龄等比较差异无统计学意义（P>0.05），见表1。本研究获病人或近亲属对研究方案签署知情同意书，符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》相关要求。

表1 颅面部联合外伤病人180例一般资料比较

1.2 方法

1.2.1CT检查 颅面部扫描采用Philips Brilliance i型128 排CT，根据最佳噪声指数（noise index，NI）和自适应迭代权重组合方式调整扫描剂量，全组病人均行常规剂量CT 扫描：NI 结合30%自适应迭代重建，在复查CT（与初次扫描间隔<24 h）A 组：NI25 结合40%自适应迭代重建；B 组：NI30 结合50%自适应迭代重建；C 组：NI35 结合60%自适应迭代重建。均使用同一设备进行扫描，层厚5 mm，管球转速0.5 s/r，管电流10～500 mA，层间距5 mm，螺距1.375∶1.000，管电压120 kVp。

1.2.2图像分析 使用Philips IntelliSpace Portal，V9.0 工作站重建图像，①辐射剂量计算：受检者剂量容积指数（CT dose index of volume，CTDIvol）、扫描长度（length，L），剂量长度乘积（dose length prod‑uct，DLP）=CTDIvol×L，有效剂量（effective dose，ED）=DLP×k，其中k=0.002 3。②图像客观评价指标：对比信噪比（compare signal-to-noise ratio，CNR）、信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）：在侧脑室上方半卵圆中心层面测量脑中线两侧白质CT 值并取其均值（CT白质），在双侧侧脑室内测量脑脊液SD 值并取其平均值作为图像噪声（noise，N）指标，在病灶最大层面测量CT 值平均值（CT病灶）和标准差值（SD病灶），所有层面ROI=0.2 cm2。以上所有数据由同一操作者每例测量三次，并取其均值作为最终数据。SNR=CT病灶/N，CNR=（CT白质-CT病灶）/N。③图像质量主观评价［8］：1 分（差）：完全不能用于诊断，图像模糊、解剖结构无法辨认；2 分（差）：不符合诊断要求，图像伪影大，解剖结构难以辨认；3 分（可）：基本符合诊断要求，断层图像可见1～2 处伪影，图像显示尚清晰；4 分（良）：可符合诊断要求，无明显噪声，图像显示清晰；5 分（优）：完全符合诊断要求，无伪影，重建图像平滑、连续，图像显示清晰。满意率=（优+良+可）/总例数×100%。

1.3 观察指标①比较各组扫描时间、CTDIvol、L、DLP、ED。②比较各组CNR、SNR。③比较各组图像质量主观评价效果。

1.4 统计学方法数据采用SPSS 24.0分析，计数资料用例（%）表示、χ2检验，计量资料采取Bartlett方差齐性检验与Kolmogorov-Smirnov正态性检验，均确认具备方差齐性且近似服从正态布，以±s表示，多组间比较以单因素方差分析，两两比较以LSD-t检验。检验标准α=0.05，计数资料多组间的比较，在进行两两比较时，使用调整后的检验水准α´，α´=α/［n×（n-1）/2］，其中n为组别数，本研究α´=0.008。

2 结果

2.1 扫描时间、辐射剂量扫描时间：C 组A 组>B 组>C 组，两两比较差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

表2 颅面部联合外伤病人180例扫描时间、辐射剂量比较/± s

表2 颅面部联合外伤病人180例扫描时间、辐射剂量比较/± s

注：CTDIvol为受检者剂量容积指数，L为扫描长度，DLP为剂量长度乘积，ED为有效剂量。①与常规组比较，P<0.05。②与A组比较，P<0.05。③与B组比较，P<0.05。

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2.2 图像质量客观评价参数各组CNR比较，差异无统计学意义（P>0.05）；SNR：常规组>A 组>B 组>C组，两两比较均差异有统计学意义（P<0.05）。见表3。

表3 颅面部联合外伤病人180例图像客观评价参数比较/± s

表3 颅面部联合外伤病人180例图像客观评价参数比较/± s

注：CNR为对比信噪比，SNR为信噪比。①与A组比较，P<0.05。②与B组比较，P<0.05。

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2.3 图像质量主观评价A 组、B 组满意率与常规组比较，差异无统计学意义（P>0.008）；C 组满意率低于常规组（P<0.008）。见表4。

表4 颅面部联合外伤病人180例图像质量主观评价比较/例（%）

病例1，男性，66岁，外伤后入院检查，初次检查采用常规剂量280 mAs，120 kV，诊断结果为右侧大脑半球多发脑挫伤，右侧额颞颅板下血肿，蛛网膜下腔出血，三组不同剂量检查对照显示，图像质量无明显差异。见图1。

图1 病例1脑外伤检查CT图像：1A为入院检查行常规剂量扫描；1B为第一次复查，行低剂量扫描，较常规剂量降低20%；1C为第二次复查，行低剂量扫描，较常规剂量降低25% 图2 病例2右侧额颞硬膜下血肿不同剂量检查CT图像对比图：2A为入院检查，行常规剂量扫描；2B为第一次复查，行低剂量CT扫描，较常规剂量降低30%

病例2，男性，56岁，因外伤入院，初次检查采用常规剂量280 mAs，120 kV，诊断结果为右侧额颞硬膜下血肿，两组不同剂量检查对照显示：图像质量无明显差异。见图2。

3 讨论

数据显示，对普通人来讲，人体每年正常天然辐射摄取量是每年2.4 mSv，而接受一次头颅CT，辐射剂量约为4 mSv，相当于一般人20 个月所积累的自然辐射剂量［9］。随着以病人为中心人文思想的深化，辐射剂量防护已成为现阶段医疗影像学检查关注的一大热点。

由于颅面部联合外伤涉及解剖结构复杂，手术风险大、不易处理，且为了观察颅面损伤变化，病人在整个诊疗过程中会进行多次CT检查，所受到的辐射也随之增加，因此考虑采用低剂量CT 扫描方法。本研究结果显示，CTDIvol、DLP、ED：常规组>A组>B组>C 组，提示与常规剂量CT 扫描相比，A、B、C 组病人辐射剂量依次降低，C 组病人辐射剂量最小。针对低剂量CT扫描，国内外已有采用自适应迭代重建降低辐射剂量的相关报道［10-11］。May 等［12］纳入了52例胸部CT扫描病人，发现使用自适应迭代重建可将增强胸部CT 的剂量减少50%，且不会影响图像质量，可作为减少辐射暴露的一个强大工具。辐射剂量、图像显示质量、噪声之间需要实现一个较好的平衡与配置，单纯增加NI 可减少辐射剂量，再结合合适的自适应迭代权重即可保证图像质量［13-14］。不同器官和组织NI、自适应迭代最佳权重值亦不相同［15-16］。本研究A 组NI25 结合40%自适应迭代重建、B 组NI30 结合50%自适应迭代重建、C 组NI35结合60%自适应迭代重建，结果显示，与常规剂量CT 扫描相比，A、B、C 组辐射剂量依次降低，可见从辐射防护角度出发，均有临床可行性。

根据国际放射防护委员会提出的辐射防护三原则，既不影响图像质量，又使辐射剂量减少的扫描方法即为合适合理的［17-18］。本研究结果显示，SNR：常规组>A 组>B 组>C 组，提示常规组SNR 最高。首先图像质量应以解决实际问题为准，在不影响疾病诊断前提下，可允许适度噪声存在，原因在于，噪声主要影响低对比度分辨率，高对比影像可容忍一定噪声水平［19-20］。如高密度脑出血大病灶在一般声像质量情况下仍可获得较高检出率。从主观角度评价，C组满意率低于常规组，A 组、B组满意率与常规组比较，差异无统计学意义，说明C组图像质量欠佳，A 组和B 组图像质量满意。结合上文剂量分析结果可知，B 组NI30 结合50%自适应迭代重建能满足高质量图像和低辐射剂量的双重要求，用于颅面部联合外伤的诊断最佳。

另对因病情必须进行多次CT扫描时，若受检者颅脑有明显病变，首次CT常规剂量扫描诊断已经明确，不存在细小、轻微病变，再次复查主要是对水肿、脑中线、病灶大小等进行观察，可在上次降低剂量扫描图像获得满意后，再次复查才可继续降低辐射剂量扫描。临床实际工作中，病人病情复杂，且不同个体异质性强，必要时应不求最好的图像质量，只求满意的诊断结果，灵活运用。值得注意的是，本研究还发现，B 组扫描时间最长，但由于扫描时间均以秒计量，对临床影像扫描时效性影响较小，故在可接受范围内。本研究局限之处在于，未观察不同管电压对辐射剂量影响，有待后续设置不同管电压，通过观察比较其图像质量和辐射剂量，来确定其最佳参数。

综上所述，CT扫描中，NI30结合50%自适应迭代重建能满足高质量图像和低辐射剂量的双重要求，可作为颅面部联合外伤的一个最佳诊断参数组合。