3D smart mA调控技术对不同BMI患者图像采集时间质量及辐射剂量的影响

杨慧玲, 张 硕, 赵文哲, 杨柳青, 杨 健

(西安交通大学第一附属医院医学影像科, 陕西 西安 710061)

随着技术的不断改进及发展,CT扫描技术在临床中应用显著增多,对疾病的检出与诊有积极的临床意义[1]。胸部CT检查对肺癌、肺结核等疾病的诊断具有明显的优势,其检查率远高于X线胸片,但辐射剂量是X线的几十倍[2]。CT辐射剂量其潜在的危害性也逐渐引起关注,且在医源性辐射中占据较大的比例。3D智能管电流(3D smart mA)调控技术能减少辐射剂量。相关文献指出,患者体质量指数(body mass index,BMI)与其所接受的辐射剂量存在一定的关系[3]。现阶段3D smart mA调控技术对不同BMI患者应用效果的相关研究临床较为少见,故本研究主要分析3D smart mA调控技术对不同BMI患者图像采集时间、质量及辐射剂量的影响,为临床优化CT扫描方案提供科学的参考依据。

1 资料与方法

1.1一般资料：择取的180例行胸部CT扫描患者选自西安交通大学第一附属医院2021年6月至2022年12月期间所收治。其中男性、女性分别为109例、71例;年龄30～72岁,平均年龄(50.24±5.39)岁;平均BMI(24.56±1.69)kg/m2。纳入标准：①纳入对象均行胸部CT扫描;②患者BMI为18.5 kg/m2～30.5 kg/m2;③已获得患者及家属签署的知情同意书。排除标准：①配合度欠佳者;②扫描范围内有金属内固定者。按照BMI将患者分为三组,A组(18.5 kg/m2≤BMI≤23.9 kg/m2,n=75)、B组(23.9kg/m20.05),三组BMI对比,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 三组患者基线资料对比

1.2方法：所有患者均进行胸部CT扫描,选取GE BrightSpeed 16层螺旋CT扫描仪,使用高压双筒注射器,将对比剂碘佛醇注射液(50mL：33.9 gI/mL)推入,经患者右侧肘正中静脉用高压注射器以4.5mL/s的速率进行团注,对比剂总量为0.5mL/kg。注射完对比剂后,按照4.5mL/s的速率,将0.9%生理盐水30mL注射至体内。扫描前对所有患者进行憋气训练,其扫描范围从胸廓入口至肺两肋膈窦下缘。扫描参数：管电压为100kVp,3D smart mA为10～600mA,噪声指数为14,层厚10mm,间隔2.5mm,前置自适应迭代算法为50%,扫描方式选择螺旋扫描,转速、螺距、重建层厚分别对应为0.8s/rot、1∶1.75、0.625mm。将获得的图像上传至GE AW4.3工作站,并行后处理,让两位影像科医师进行盲法独立阅片,若意见不一致,则加入另外一名医师进行诊断,采用少数服从多数的原则,确定阅片结果。

1.3图像分析

1.3.1主观评分：分析所有患者的重建图像,并进行图像质量评分(Image Quality Assessment,IQS),其评分标准见表2。

表2 IQS评分标准

1.3.2客观评价：在重建图像上,择取不同层面的均匀组织测量图像标准差(standard deviation,SD)值,其中胸尖、中肺、下肺分别选取肌肉组织、升主动脉、降主动脉,感兴趣区(region of interest,ROI )面积为100mm2,每层均取3个位点,记录并测量CT值及SD值,取均值。

1.3.3辐射剂量测量：记录三组容积CT剂量指数(volume CT dose index,CTDIvol)及剂量长度乘积(dose-length product,DLP),并根据DLP得出有效辐射剂量(effective dose,ED),其中ED=DLP×k,k值采用欧盟委员会推荐的0.014mSv/(m Gy· cm) 。

2 结 果

2.1三组图像采集时间：三组图像采集时间分别为(1.15±0.18)s、(1.20±0.14)s、(1.22±0.21)s,比较差异无统计学意义(F=2.573,P>0.05)。

2.2三组图像质量比较：两位医师对患者肺部不同层面图像质量(IQS)评分进行评价,Kappa一致性非常好(Kappa值=0.768、0.812、0.861);三组肺尖、中肺、下肺IQS评分对比,差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 三组图像质量比较分)

2.3三组患者不同层面图像CT、SD值比较：三组肺部不同层面CT随着BMI增加而下降(P<0.05),三组肺部不同层面SD值对比,差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 三组患者不同层面图像CT SD值比较分)

2.4三组患者辐射剂量比较：三组CTDIvol比较,差异无统计学意义(P>0.05);三组患者DLP、ED比较,差异有统计学意义(P<0.05),A组DLP、ED均低于B、C组,B组DLP、ED低于C组(P<0.017)。见表5。

表5 三组患者辐射剂量比较

3 讨 论

CT是临床中常见的检查手段,随着此项检查人数增多,所产生的医源性辐射剂量也逐渐增多。电离辐射通过电离的能量转移对DNA进行裂解,增加其修复错配的可能性,继而提高患癌风险[4]。如何在降低辐射剂量的同时,还能确保CT图像满足诊断要求具有重要的临床意义。

文献表明,多种方法能有效降低辐射剂量,包括降低管电流、管电压、迭代重建技术等[5]。本次研究主要分析3D smart mA调控技术,该技术依据射线围绕检查部位旋转时的角度对曝光进行调整,并联合X、Y、Z轴同时对管电流进行调制,通过设定的扫描参数获得图像,可有效降低辐射剂量。BMI可评估肥胖程度,也是衡量健康状况的常用指标。研究指出,行CT检查的患者所接受的辐射剂量与其BMI关系密切,部分学者认为角度调节及Z轴调节这两种方法均能使辐射剂量降低,然而想要获得符合诊断要求的图像,必须依据患者体型、BMI来正确选择管电流[6]。因此本研究主要分析3D smart mA调控技术对不同BMI患者图像采集时间、质量及辐射剂量的影响。在本次研究中,三组患者图像采集时间及不同层面图像质量IQS评分比较,未见明显差异,表明3D smart mA调控技术应用于不同BMI患者中,可保证图像质量。CT图像质量由图像噪声、空间分辨率等因素决定,3D smart mA调控技术相较于操作者对受检者的主观估计,可针对受检者进行更为准确的mA调整,通过在人体组织密度较高的层面增加管电流的输出,以达到降低图像噪声的目的;在人体组织密度较低的层面降低管电流的输出,以获得更加稳定的图像噪声,保证图像质量[7-8]。本研究结果显示,三组患者肺尖、中肺、下肺CT比较存在差异,BMI增加,CT下降,其原因可能为在使用相同剂量的对比剂情况下,BMI高者的碘摄取率低于BMI低者,故CT值下降。在雷勇[9]等研究中,基于BMI优化管电流能有效降低256层螺旋CT冠脉检查的辐射剂量。本研究只能怪三组CTDIvol比较无明显差异;三组患者DLP、ED比较有显著差异,且A组DLP、ED均低于B、C组,B组DLP、ED低于C组,表明3D smart mA调控技术在不同BMI人群中应用,它可以使辐射剂量更加“个性化”,并符合使用低剂量技术的原则。因此在进行CT扫描时,需要基于患者BMI个性化设置管电流,合理选择最优化的扫描方案,在保证诊断图像质量的同时,尽可能减少对患者的辐射暴露。

综上所述,3D smart mA调控技术对于不同BMI患者来说,可以在满足图像质量要求的同时,有效降低辐射剂量。