腰椎64排螺旋CT不同采集模式的劑量研究

金其材+趙全明

[摘要] 目的 分析比較腰椎64排螺旋CT在三種采集模式設置下的掃描劑量大小，確定腰椎64排螺旋CT的最佳采集模式。方法 以水模模擬人體腰椎進行64排螺旋CT掃描，設定3組采集模式：A組（128×0.625）mm、B組（48×0.625）mm、C組（40×0.625）mm。每組采集模式對水模進行40次CT掃描，記錄每次掃描的容積劑量指數，計算其劑量長度乘積和有效劑量，使用單因素方差分析進行多個均數比較。結果 三組容積劑量指數、劑量長度乘積、有效劑量的比較均為A組（128×0.625 mm）>B組（48×0.625 mm）>C組（40×0.625 mm）；C組有效劑量比A和B組平均容積劑量的分別降低17.45%、10.32%。結論 腰椎64排MDCT檢查時以40×0.625 mm模式進行掃描輻射劑量最小。

[關鍵詞] 64排MDCT；采集方式；CT劑量指數；有效劑量

[中圖分類號] R816.8；R144 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2014）14-0056-03

多層螺旋CT（MDCT）密度分辨率高，成像方便快捷，其強大的多平面重建功能（MPR）為臨床診斷提供了高質量的影像學資料。骨骼系統的CT檢查是MDCT應用最廣泛的領域，脊柱、四肢等部位的解剖細節均可得到精細的顯示。本研究通過比較分析腰椎64排螺旋CT在三種采集模式設置下的掃描劑量大小，來確定腰椎64排螺旋CT的最佳采集模式，以在實際工作中確保患者避免不必要的輻射傷害。

1 資料與方法

1.1臨床資料

以標準東芝水模模體為研究對象，本研究將研究對象分為A、B、C 3組，在2013年5～7月期間，使用標準東芝水模模擬人體腰椎進行掃描。

1.2研究方法

使用東芝64排螺旋CT掃描。獲得整個模體定位圖，選擇水模區域，掃描長度300 mm。掃描參數：pitch=1.0、FOV=400 mm、電壓=120 kV。設置3組64排MDCT腰椎掃描采集模式：A組 128×0.625 mm、B組 48×0.625 mm、C組 40×0.625 mm，每組采集模式對水模進行40次CT掃描，掃描時記錄容積劑量指數（CTDIvol）、和掃描長度（L），根據劑量長度乘積公式DLP（mGy.cm）=CTDIvol×L計算出DLP，根據公式平均有效劑量E（mSv）=DLP×K計算平均有效劑量E，K為轉換系數0.014[1]。

1.3統計學分析

用SPSS 17.0統計學軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差（x±s）表示。采用單因素方差分析進行多個均數比較，以S-N-K法進行組間兩兩比較，檢驗水準α=0.05，P<0.05為差異有統計學意義。

2結果

64排MDCT三種腰椎采集模式的掃描劑量見表1。三組的容積劑量指數、劑量長度乘積和有效劑量的比較經單因素方差分析，P<0.05，三組之間差異有統計學意義，經S-N-K法對組間進行兩兩比較結果顯示3個指標均為A組（128×0.625mm）>B組（48×0.625mm）>C組（40×0.625mm），C組有效劑量比A、B組有效劑量分別降低17.45%、10.32%。

3討論

隨著國民經濟的飛速發展，物流、建筑等行業的蓬勃興起，意外傷害患者的數量急劇增加，其中也包括了大量因高空墜落、交通意外等原因造成的腰椎骨折患者。腰椎壓縮骨折、爆裂骨折在X線平片上僅可顯示二維信息，無法觀察組織重疊結構和具體解剖細節，MDCT則提供了理想的腰椎影像學檢查手段。由于CT有著很高的密度分辨率和寬容度，對于血腫和椎間盤突出等軟組織外傷性改變也可以很好的顯示[2]，為臨床醫生提供了大量的影像學信息，但MDCT的大量應用在提高診斷準確性的同時也為患者帶來了高輻射風險，Mulkens等的研究顯示因外傷原因來就診的患者中，有94%～96%并沒有實際治療意義的腰椎骨質或軟組織損傷[3]，有大量的患者為排除腰椎損傷接受了不必要的輻射照射。為了保護患者免受額外的輻射損害，應找到一個行之有效的方法來減少腰椎MDCT的檢查劑量，通過選擇適宜的掃描采集模式來減少輻射劑量則是一個很好地研究方向。

Deak等的研究證實，因MDCT的Z軸方向掃描覆蓋的范圍為激活的探測器排數與準直長度的乘積，64排MDCT因其增多了探測器排數，增加了每旋轉一次的Z軸覆蓋面積，即患者接受了Z軸的過度掃描，使患者接受了不必要的輻射損害，應選擇合適的準直器寬度來減少檢查輻射[4]。對此國內有關于胸部CT不同準直器寬的輻射劑量的對比研究[5]，但準直器寬度的調整是在一定范圍內進行，其對減少檢查劑量的影響是有限的，本研究通過利用東芝64排MDCT所設定的三種采集方式進行水模掃描，分析探討三種采集方式所需檢查劑量的大小。

CT劑量指數CTDI（computed tomography dose index）是描述CT容積掃描輻射劑量的標稱值[6]，據此可進行同一CT機器不同掃描參數下的劑量差異的比較。64排螺旋掃描時需要使用螺距因子（CT pitch factor）來校正加權劑量指數CTDIw，為此國際電工委員會定義容積掃描的劑量指數CTDIvol為：CTDIvol=CTDIw/CT pitch factor。臨床應用中，CTDIvol值在掃描完畢后可顯示在Scan界面中，直接讀出即可，有研究以CTDIvol簡便估算患者進行CT掃描時接受的輻射劑量[7]，用于臨床劑量研究簡便易行。

在劑量研究中，有實際意義的標稱值為有效劑量E，但計算復雜。64層多螺旋CT每次檢查的劑量長度乘積DLP（dose length product）（mGy.cm）=CTDIvol×（L+T）。掃描長度L是常數，T為準直層厚。K為劑量長度DLP與有效劑量E兩個量之間的轉換系數。國際放射防護委員會（International Commission on Radiological Protection，ICRP）發布了各個器官和組織的K值，具體值可以文獻查閱，腰部K值為0.015 mSv/mGy.cm[8]。據此可粗略估算出有效劑量E=DLP×K= CTDIvol×（L+T）×K（mSv）[9]。本研究只用0.625 mm一種準直層厚，因為轉換系數是恒量，由以上公式可計算出掃描的有效劑量：A組平均有效劑量最大是0.0878 mSv；B組平均有效劑量是0.0859 mSv；C組平均有效劑量最小是0.0686 mSv。B組比A組平均有效劑量降低0.0019 mSv，達2.16%；在相同準直器寬度下，C組比A組平均有效劑量降低0.0192 mSv，達17.45%；C組比B平均有效劑量降低0.0173 mSv，達10.32%。采用40×0.625 mm采集模式掃描腰椎可大大減少部分容積效應，使椎體、椎管等處的偽影減少，獲得出色的對比度和細節分辨率。endprint

64排MDCT控制X線束的寬窄的結構的準直器，它將X射線錐形射束轉化為扇形射束，有利于減少散射線對成像質量的干擾，如同X線機的準直器一樣，CT掃描范圍也是由準直器規定的，所以準直器的寬度對掃描劑量的控制有著重要的意義。在Deak等對于冠脈多排MDCT的低劑量研究中，根據熱釋光劑量儀和標稱值顯示劑量，模擬不同的Z軸過度掃描，證實了使用適當準直器寬度可顯著降低MDCT檢查時Z向重疊掃描中不必要的輻射[4]。準直器間距即是準直寬度，對于多排螺旋CT來說，層厚往往大于準直寬度，兩者之間的關系呈正相關，準直寬度增大則層厚也相應增大，此時的有效層厚即實際掃描的層厚，因為機器的制造工藝水平不同，標稱的層厚值與實際值是有誤差的，層厚越小誤差越大，而層厚的誤差與掃描所采用的方式和設備的類型無關，貫穿于機器的使用年限之中。準直器寬度和層厚雖然是兩個完全不同的概念，但兩者關系密切，而且兩者對圖像質量的影響結果是一致的。

因為重建層厚大于采集層厚的限制，要獲得薄層圖像必須將采集層厚設定的足夠小，也就是說，想要獲得1 mm層厚的重建圖像必須將采集層厚設為小于1 mm，本研究將采集層厚統一設為0.625 mm，掃描完成后將薄層采集的圖像進行厚層重建，充分利用了64排MDCT強大的后處理功能，以較小的掃描劑量獲得了高質量的斷層圖像和重建圖像，并將噪聲控制到可接受范圍內。

放射學檢查中的ALARA（as low as reasonably achievable principle）原則應該在臨床實踐中實現而不是停留在概念中[10]，ICRP2006年建議書草案推薦的遺傳效應的危害調整標稱危害系數，對整個人群和成年工作人員分別為0.2×10-2Sv-1（20例/萬人/Sv）和0.1×10-2Sv-1（10例/萬人/Sv），對CT輻射人群的保護工作非常嚴峻，需要拿出行之有效的方法來減低患者的受輻射水平。64排MDCT已成為腰椎骨折、椎間盤突出、結核、腫瘤等臨床常見病、多發病的重要檢查手段，在保證診斷質量的前提下，應保證患者接受最低的輻射劑量[11，12]。本研究表明進行腰椎64排MDCT檢查時，以40×0.625mm采集模式進行掃描輻射劑量最小，可以有效地避免患者接受不必要的輻射損害。

[參考文獻]

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[4] Deak PD，Langner O，Lell M，et al. Effects of adaptive section collimation on patient radiation dose in multisection spiral CT[J]. Radiology，2009，252（7）：140-147.

[5] 方文春，夏麗天，謝靜媛，等. 低劑量肺CT不同準直器寬的放射劑量對比分析[J]. 中國輻射衛生，2007，16（3）：320-321.

[6] 郭洪濤，劉勇，袁淑華. CT劑量指數（CTDI）測量研究[J]. 中國測試技術，2007，33（4）：33-36.

[7] 賈明軒，張煊，劉為，等. CT檢查所致病人劑量的簡便估算方法[J]. 中華放射醫學與防護雜志，2001，21（5）：374-376.

[8] International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 61 Annual Limits on Intake of Radionuclides by Workers Base on the 1990 Recommendations[S]. Annals of the ICRP， 1991.

[9] Rogers Lee F. Dose reduction in CT：How low can we go[J]. AJR，2002，179：299.

[10] Stovis TL. The ALARA Concept in Pediatric CT：Myth or Reality[J]. Radiology，2002，223（4）：5-6.

[11] 盧文彬. 16層螺旋CT動脈造影對腎血管性高血壓病診斷的臨床應用研究[J]. 中國醫藥導報，2013，10（1）：101-102.

[12] 晏飛虎，包江萍，楊武，等. 自動管電流調制技術在副鼻竇低劑量CT掃描中的應用研究[J]. 中國醫藥導報，2013，10（17）：107-109.

（收稿日期：2013-11-14）endprint

64排MDCT控制X線束的寬窄的結構的準直器，它將X射線錐形射束轉化為扇形射束，有利于減少散射線對成像質量的干擾，如同X線機的準直器一樣，CT掃描范圍也是由準直器規定的，所以準直器的寬度對掃描劑量的控制有著重要的意義。在Deak等對于冠脈多排MDCT的低劑量研究中，根據熱釋光劑量儀和標稱值顯示劑量，模擬不同的Z軸過度掃描，證實了使用適當準直器寬度可顯著降低MDCT檢查時Z向重疊掃描中不必要的輻射[4]。準直器間距即是準直寬度，對于多排螺旋CT來說，層厚往往大于準直寬度，兩者之間的關系呈正相關，準直寬度增大則層厚也相應增大，此時的有效層厚即實際掃描的層厚，因為機器的制造工藝水平不同，標稱的層厚值與實際值是有誤差的，層厚越小誤差越大，而層厚的誤差與掃描所采用的方式和設備的類型無關，貫穿于機器的使用年限之中。準直器寬度和層厚雖然是兩個完全不同的概念，但兩者關系密切，而且兩者對圖像質量的影響結果是一致的。

因為重建層厚大于采集層厚的限制，要獲得薄層圖像必須將采集層厚設定的足夠小，也就是說，想要獲得1 mm層厚的重建圖像必須將采集層厚設為小于1 mm，本研究將采集層厚統一設為0.625 mm，掃描完成后將薄層采集的圖像進行厚層重建，充分利用了64排MDCT強大的后處理功能，以較小的掃描劑量獲得了高質量的斷層圖像和重建圖像，并將噪聲控制到可接受范圍內。

放射學檢查中的ALARA（as low as reasonably achievable principle）原則應該在臨床實踐中實現而不是停留在概念中[10]，ICRP2006年建議書草案推薦的遺傳效應的危害調整標稱危害系數，對整個人群和成年工作人員分別為0.2×10-2Sv-1（20例/萬人/Sv）和0.1×10-2Sv-1（10例/萬人/Sv），對CT輻射人群的保護工作非常嚴峻，需要拿出行之有效的方法來減低患者的受輻射水平。64排MDCT已成為腰椎骨折、椎間盤突出、結核、腫瘤等臨床常見病、多發病的重要檢查手段，在保證診斷質量的前提下，應保證患者接受最低的輻射劑量[11，12]。本研究表明進行腰椎64排MDCT檢查時，以40×0.625mm采集模式進行掃描輻射劑量最小，可以有效地避免患者接受不必要的輻射損害。

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64排MDCT控制X線束的寬窄的結構的準直器，它將X射線錐形射束轉化為扇形射束，有利于減少散射線對成像質量的干擾，如同X線機的準直器一樣，CT掃描范圍也是由準直器規定的，所以準直器的寬度對掃描劑量的控制有著重要的意義。在Deak等對于冠脈多排MDCT的低劑量研究中，根據熱釋光劑量儀和標稱值顯示劑量，模擬不同的Z軸過度掃描，證實了使用適當準直器寬度可顯著降低MDCT檢查時Z向重疊掃描中不必要的輻射[4]。準直器間距即是準直寬度，對于多排螺旋CT來說，層厚往往大于準直寬度，兩者之間的關系呈正相關，準直寬度增大則層厚也相應增大，此時的有效層厚即實際掃描的層厚，因為機器的制造工藝水平不同，標稱的層厚值與實際值是有誤差的，層厚越小誤差越大，而層厚的誤差與掃描所采用的方式和設備的類型無關，貫穿于機器的使用年限之中。準直器寬度和層厚雖然是兩個完全不同的概念，但兩者關系密切，而且兩者對圖像質量的影響結果是一致的。

因為重建層厚大于采集層厚的限制，要獲得薄層圖像必須將采集層厚設定的足夠小，也就是說，想要獲得1 mm層厚的重建圖像必須將采集層厚設為小于1 mm，本研究將采集層厚統一設為0.625 mm，掃描完成后將薄層采集的圖像進行厚層重建，充分利用了64排MDCT強大的后處理功能，以較小的掃描劑量獲得了高質量的斷層圖像和重建圖像，并將噪聲控制到可接受范圍內。

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[12] 晏飛虎，包江萍，楊武，等. 自動管電流調制技術在副鼻竇低劑量CT掃描中的應用研究[J]. 中國醫藥導報，2013，10（17）：107-109.

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