腰椎多層螺旋CT低劑量掃描參數優化的研究

董艷軍等

[摘要] 目的 評價不同掃描條件腰椎多層螺旋CT掃描對成像質量及輻射劑量的影響，探討多層螺旋CT在腰椎軟組織病變掃描中適宜的低劑量掃描參數。 方法 通過CT設備掃描患者腰椎，以240 mAs為起點，逐漸降低管電流量，記錄CT主機上顯示的輻射劑量；評價圖像質量采用adw 4.3工作站，統計學處理采用SPSS18.0軟件。 結果 管電流量80 mAs掃描所獲得的圖像評分均不低于3分，其產生的輻射劑量為6.81 mGy；而管電流量240 mAs掃描所獲得的圖像評分均為4分，其產生的輻射劑量為20.22 mGy。結論 腰椎軟組織多層螺旋CT低劑量掃描的適宜掃描參數為80 mAs。

[關鍵詞] 腰椎；多層螺旋CT；參數優化

[中圖分類號] R43 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-0742（2014）07（a）-0018-03

[Abstract] Objective To evaluate the effect of lumbar spine multiple-slice spiral CT different scanning schemes on image quality and radiation dose and investigate the suitable low-dose scanning parameters of multiple-slice spiral CT in lumbar spine soft tissue lesions. Methods We scanned the patients' lumbar spine by CT equipment. We started with 240mAs and gradually reduced mAs. We also recorded the radiation dose showed by the CT host computer and evaluated image quality by the adw 4.3 workstation. We analyzed data through SPSS 18.0. Results All image quality scores were no less than 3 points at 80mAs， and the radiation dose at 80mAs was 6.81mGy. All image quality scores were 4 points at 240mAs， and the radiation dose at 240mAs was 20.22mGy. Conclusion The suitable multiple-slice spiral CT low-dose scanning parameters in the lumbar spine soft tissue lesions is 80mAs.

[Key words] Lumbar spine； Multiple-slice spiral CT； Parameter optimization

Naidich等[1]于1990年首次提出了低劑量CT的概念，CT低劑量掃描從而成為放射學工作者近年的熱門話題。目前，國內外學者對頭部、頸部、眼眶、胸部及骨盆等CT掃描進行了一系列降低輻射劑量的研究[2-6]，但有關腰椎CT低劑量掃描的詳細研究較少。而腰椎是病變多發部位，在X射線攝影中，對腰椎間盤及鄰近軟組織顯示欠佳，CT圖像則可以清晰顯示上述組織。腰椎CT檢查是一項很常見的檢查，因而由此帶來的輻射劑量不能忽視。該研究的目的是在圖像質量不影響影像學診斷的前提下，對腰椎CT掃描的各項參數進行優化，使患者接受最低的輻射劑量[7]。現分析2011年11月—2013年6月期間該院收治的腰椎CT掃描患者95例的臨床資料，報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取該院腰椎CT掃描患者95例，隨機將其分為5組，每一組男11例，女8例。其中，1組，年齡22～83歲，身高153～188 cm，體重52.1～90.3 kg；2組，年齡20～82歲，身高152～187 cm，體重53.5～91.2 kg；3組，年齡18～83歲，身高151～188 cm，體重51.3～93.2 kg； 4組，年齡23～82歲，身高153～187 cm，體重50.8～92.1 kg；5組，年齡22～87歲，身高154 ～185 cm，體重53.1～90.6 kg。

1.2 CT掃描技術

1.2.1 CT掃描 本研究采用美國GE 64層LightSpeed 容積CT掃描設備，掃描范圍：自腰3椎體中部至骶1椎體中部。掃描技術條件[8]：軸向掃描（axil），管電壓采用120 kV，旋轉時間1.0 s，層厚、層距均為0.625 mm，準直器寬度20 mm，掃描視野為small body，顯示視野為25 cm，重建算法采用標準算法。5組CT掃描的管電流量分別為：240、160、120、80 mAs及60 mAs。

1.2.2 圖像重建和重組 將掃描圖像傳至adw 4.3工作站，在圖像后處理工作站用多平面重組軟件分別重建腰3/4、腰4/5及腰5/骶1三個椎間盤層面3 mm層厚、3 mm層距的軟組織圖像，重建視野為15 cm。

1.3 圖像質量評價

將重建所得圖像由第三者隨機排列，再由兩位資深影像學主任醫師和主治醫師在圖像后處理工作站的顯示器上，以4分法評價[9]所有重建圖像。影像學診斷有明顯影響得1分，對影像學診斷存在輕度影響得2分，基本滿足影像學診斷要求得3分，完全滿足影像學診斷要求得4分。評價時取窗寬350，窗位50，同時將所有掃描參數信息隱藏。圖像質量評價的標準包括椎間盤∕神經根∕硬膜囊、椎旁肌肉及偽影3項，具體如下。endprint

1.3.1 椎間盤∕神經根∕硬膜囊 椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示模糊得1分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示不佳得2分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示較好得3分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示清晰得4分。

1.3.2 椎旁肌肉 椎旁肌肉層次顯示模糊得1分；椎旁肌肉層次顯示不佳得2分；椎旁肌肉層次顯示較好得3分；椎旁肌肉層次顯示清晰得4分。

1.3.3 偽影 圖像含有大量偽影得1分；圖像內偽影較多得2分；圖像內偽影較少得3分；圖像內沒有偽影得4分。

1.4 輻射劑量評價

每組掃描參數設定后，通過CT掃描主機顯示器觀察并記錄設備自動生成的掃描容積平均劑量CTDIvol的數值，對比分析5組CT掃描的輻射劑量。

1.5 統計方法

利用統計軟件SPSS 18.0系統對所得資料及數據進行統計學處理。各組患者一般資料及不同掃描條件圖像質量評分的統計學分析均采用完全隨機設計多個樣本間多重比較的非參數秩和檢驗。

2 結果

2.1 兩位醫師評價結果的一致性

兩位醫師對椎間盤∕神經根∕硬膜囊、椎旁肌肉及偽影的評價結果的一致性較好，其Kappa 值介于0.79～0.93之間，因此僅采用一位醫師的數據做進一步的分析。

2.2 圖像質量和輻射劑量比較

2.2.1 圖像質量比較 不同掃描條件各組圖像質量評分，見表2。不同掃描條件，椎間盤∕神經根∕硬膜囊、椎旁肌肉及偽影各組差異有統計學意義（P<0.05）。

2.2.2 輻射劑量比較 240、160、120、80 mAs及60 mAs的CT掃描，CTDIvol值分別為20.22、13.57、9.99、6.81、5.11 mGy，5組掃描輻射劑量值大致呈線性下降。

3 討論

CT問世已經40多年，其掃描技術日新月異，臨床應用亦日益廣泛。目前，多排螺旋CT，憑借先進的掃描技術以及多方位的圖像后處理技術，使其成為一項非常重要的醫學影像學檢查項目。但是，當前大部分CT設備原始掃描參數的設置僅考慮了圖像的質量，而忽視了其帶來的掃描劑量，因而使患者獲得了更多的輻射危害。但是，僅僅為了避免輻射而降低掃描條件，則會降低影像學診斷信息，圖像質量則難以保證。因此，圖像質量不影響影像學診斷的前提下，降低CT掃描的輻射劑量，是當前最為實用且有效的方法。

降低CT掃描的輻射劑量可以通過降低管電壓、增加螺距及降低管電流量3個方面來實現。如果降低掃描的管電壓，就會降低X射線光子的能量，低能量X射線更容易導致人體組織吸收X線劑量的增加。增加螺距將使掃描時間減少，進而使掃描的輻射劑量得到相應程度的降低，但過大螺距很可能因此而漏檢微小病灶，同時增大螺距將會降低Z軸分辨力，圖像質量也會有所下降[10]。而降低管電流量，可以有效地減少X射線光子數目，從而使掃描產生的劑量有所降低，而且其調節范圍也比較大，因此，降低管電流量是當前研究最全面的降低CT掃描輻射劑量的研究方法。

國內部分學者對腰椎低劑量CT掃描進行了一定的研究。徐啟蘭等[11]分別采用實驗低劑量（100 mAs）和常規劑量（200 mAs）進行掃描，實驗掃描圖像比常規掃描圖像質量略有下降，但仍能滿足影像診斷，而實驗低劑量掃描所獲得的輻射劑量是常規劑量掃描的一半。王保兵等[12]采用智能掃描模式及常規固定管電流掃描，智能掃描模式在一般體型及較瘦體型患者中圖像質量與常規固定管電流掃描相比無明顯下降，但輻射劑量分別下降約32%及65%。該研究通過逐步降低管電流掃描，對比分析所得圖像質量與輻射劑量，在不影響影像學診斷的前提下，掃描管電流最低可降到80 mAs，而80 mAs掃描的輻射劑量僅240 mAs掃描的1/3。該研究的腰椎低劑量掃描的劑量比以上兩種研究有所降低，將更有利于患者的防護，低劑量掃描的具體方案也得到進一步明確。因此，對于腰椎軟組織病變的CT掃描，我們建議采用80 mAs掃描，既可以滿足軟組織顯示的需要，又可以顯著降低患者的輻射劑量。

[參考文獻]

[1] Naidich DP， Marshall CH， Gribbin C， et al. Low-dose CT of the lungs： preliminary observations[J].Radiology， 1990， 175（3）： 729-731.

[2] Aprile I， Ottaviano I， Buono E， et al. Low-dose brain computer tomography sensitivity： a comparative study with a conventional technique[J]. Neuroradiology，2012，25（2）：151-162.

[3] Gnannt R， Winklehner A， Goetti R， et al. Low kilovoltage CT of the neck with 70 kVp： comparison with a standard protocol[J]. American Journal of Neuroradiology，2012，33（6）：1014-1019.

[4] 江時淦，洪春鳳，王豪，等. 眼眶部低劑量螺旋CT掃描參數的優化[J].放射學實踐，2013，28（2）：210-213.

[5] Liu Y， Jordan W， Volkmar M. A low dose chest CT program[J]. Radiology Manage，2012，34（3）：9-10.

[6] 湯振華. 64層螺旋CT低劑量掃描在骨盆外傷中的最優化應用[J].實用醫技雜志，2012，19（6）：603.

[7] Funama Y. Low-dose CT and image quality[J]. Nihon Hoshasen Gijutsu Gakkai Zasshi. 2011， 67（11） ：1461-1467.

[8] 張太生，王書智，殷信道.螺旋CT低劑量掃描技術與掃描參數的設置[J]. 中國醫學影像技術，2010，24（12）：2410-2411.

[9] 張忠嘉，章宗穆，王亮，等. CT照片質量臨床評價標準的研究[J]. 醫療設備信息，2001，9（1）：5210.

[10] 李月卿. 醫學影像成像理論[M]. 2版.北京：人民衛生出版社，2010：183-219.

[11] 徐啟蘭，洪國斌，陳凱，等. MSCT低劑量掃描對腰椎圖像質量影響的初步研究[J]. 醫學影像學雜志，2012，22（5）：803-805.

[12] 王保兵，王彬，王森法. 低劑量技術在腰椎間CT檢查中的應用[J]. 中國輻射衛生，2012，22（3）：381-382.

（收稿日期：2014-03-28）endprint

1.3.1 椎間盤∕神經根∕硬膜囊 椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示模糊得1分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示不佳得2分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示較好得3分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示清晰得4分。

1.3.2 椎旁肌肉 椎旁肌肉層次顯示模糊得1分；椎旁肌肉層次顯示不佳得2分；椎旁肌肉層次顯示較好得3分；椎旁肌肉層次顯示清晰得4分。

1.3.3 偽影 圖像含有大量偽影得1分；圖像內偽影較多得2分；圖像內偽影較少得3分；圖像內沒有偽影得4分。

1.4 輻射劑量評價

每組掃描參數設定后，通過CT掃描主機顯示器觀察并記錄設備自動生成的掃描容積平均劑量CTDIvol的數值，對比分析5組CT掃描的輻射劑量。

1.5 統計方法

利用統計軟件SPSS 18.0系統對所得資料及數據進行統計學處理。各組患者一般資料及不同掃描條件圖像質量評分的統計學分析均采用完全隨機設計多個樣本間多重比較的非參數秩和檢驗。

2 結果

2.1 兩位醫師評價結果的一致性

兩位醫師對椎間盤∕神經根∕硬膜囊、椎旁肌肉及偽影的評價結果的一致性較好，其Kappa 值介于0.79～0.93之間，因此僅采用一位醫師的數據做進一步的分析。

2.2 圖像質量和輻射劑量比較

2.2.1 圖像質量比較 不同掃描條件各組圖像質量評分，見表2。不同掃描條件，椎間盤∕神經根∕硬膜囊、椎旁肌肉及偽影各組差異有統計學意義（P<0.05）。

2.2.2 輻射劑量比較 240、160、120、80 mAs及60 mAs的CT掃描，CTDIvol值分別為20.22、13.57、9.99、6.81、5.11 mGy，5組掃描輻射劑量值大致呈線性下降。

3 討論

CT問世已經40多年，其掃描技術日新月異，臨床應用亦日益廣泛。目前，多排螺旋CT，憑借先進的掃描技術以及多方位的圖像后處理技術，使其成為一項非常重要的醫學影像學檢查項目。但是，當前大部分CT設備原始掃描參數的設置僅考慮了圖像的質量，而忽視了其帶來的掃描劑量，因而使患者獲得了更多的輻射危害。但是，僅僅為了避免輻射而降低掃描條件，則會降低影像學診斷信息，圖像質量則難以保證。因此，圖像質量不影響影像學診斷的前提下，降低CT掃描的輻射劑量，是當前最為實用且有效的方法。

降低CT掃描的輻射劑量可以通過降低管電壓、增加螺距及降低管電流量3個方面來實現。如果降低掃描的管電壓，就會降低X射線光子的能量，低能量X射線更容易導致人體組織吸收X線劑量的增加。增加螺距將使掃描時間減少，進而使掃描的輻射劑量得到相應程度的降低，但過大螺距很可能因此而漏檢微小病灶，同時增大螺距將會降低Z軸分辨力，圖像質量也會有所下降[10]。而降低管電流量，可以有效地減少X射線光子數目，從而使掃描產生的劑量有所降低，而且其調節范圍也比較大，因此，降低管電流量是當前研究最全面的降低CT掃描輻射劑量的研究方法。

國內部分學者對腰椎低劑量CT掃描進行了一定的研究。徐啟蘭等[11]分別采用實驗低劑量（100 mAs）和常規劑量（200 mAs）進行掃描，實驗掃描圖像比常規掃描圖像質量略有下降，但仍能滿足影像診斷，而實驗低劑量掃描所獲得的輻射劑量是常規劑量掃描的一半。王保兵等[12]采用智能掃描模式及常規固定管電流掃描，智能掃描模式在一般體型及較瘦體型患者中圖像質量與常規固定管電流掃描相比無明顯下降，但輻射劑量分別下降約32%及65%。該研究通過逐步降低管電流掃描，對比分析所得圖像質量與輻射劑量，在不影響影像學診斷的前提下，掃描管電流最低可降到80 mAs，而80 mAs掃描的輻射劑量僅240 mAs掃描的1/3。該研究的腰椎低劑量掃描的劑量比以上兩種研究有所降低，將更有利于患者的防護，低劑量掃描的具體方案也得到進一步明確。因此，對于腰椎軟組織病變的CT掃描，我們建議采用80 mAs掃描，既可以滿足軟組織顯示的需要，又可以顯著降低患者的輻射劑量。

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[4] 江時淦，洪春鳳，王豪，等. 眼眶部低劑量螺旋CT掃描參數的優化[J].放射學實踐，2013，28（2）：210-213.

[5] Liu Y， Jordan W， Volkmar M. A low dose chest CT program[J]. Radiology Manage，2012，34（3）：9-10.

[6] 湯振華. 64層螺旋CT低劑量掃描在骨盆外傷中的最優化應用[J].實用醫技雜志，2012，19（6）：603.

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[8] 張太生，王書智，殷信道.螺旋CT低劑量掃描技術與掃描參數的設置[J]. 中國醫學影像技術，2010，24（12）：2410-2411.

[9] 張忠嘉，章宗穆，王亮，等. CT照片質量臨床評價標準的研究[J]. 醫療設備信息，2001，9（1）：5210.

[10] 李月卿. 醫學影像成像理論[M]. 2版.北京：人民衛生出版社，2010：183-219.

[11] 徐啟蘭，洪國斌，陳凱，等. MSCT低劑量掃描對腰椎圖像質量影響的初步研究[J]. 醫學影像學雜志，2012，22（5）：803-805.

[12] 王保兵，王彬，王森法. 低劑量技術在腰椎間CT檢查中的應用[J]. 中國輻射衛生，2012，22（3）：381-382.

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1.3.1 椎間盤∕神經根∕硬膜囊 椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示模糊得1分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示不佳得2分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示較好得3分；椎間盤后緣、神經根及硬膜囊顯示清晰得4分。

1.3.2 椎旁肌肉 椎旁肌肉層次顯示模糊得1分；椎旁肌肉層次顯示不佳得2分；椎旁肌肉層次顯示較好得3分；椎旁肌肉層次顯示清晰得4分。

1.3.3 偽影 圖像含有大量偽影得1分；圖像內偽影較多得2分；圖像內偽影較少得3分；圖像內沒有偽影得4分。

1.4 輻射劑量評價

每組掃描參數設定后，通過CT掃描主機顯示器觀察并記錄設備自動生成的掃描容積平均劑量CTDIvol的數值，對比分析5組CT掃描的輻射劑量。

1.5 統計方法

利用統計軟件SPSS 18.0系統對所得資料及數據進行統計學處理。各組患者一般資料及不同掃描條件圖像質量評分的統計學分析均采用完全隨機設計多個樣本間多重比較的非參數秩和檢驗。

2 結果

2.1 兩位醫師評價結果的一致性

兩位醫師對椎間盤∕神經根∕硬膜囊、椎旁肌肉及偽影的評價結果的一致性較好，其Kappa 值介于0.79～0.93之間，因此僅采用一位醫師的數據做進一步的分析。

2.2 圖像質量和輻射劑量比較

2.2.1 圖像質量比較 不同掃描條件各組圖像質量評分，見表2。不同掃描條件，椎間盤∕神經根∕硬膜囊、椎旁肌肉及偽影各組差異有統計學意義（P<0.05）。

2.2.2 輻射劑量比較 240、160、120、80 mAs及60 mAs的CT掃描，CTDIvol值分別為20.22、13.57、9.99、6.81、5.11 mGy，5組掃描輻射劑量值大致呈線性下降。

3 討論

CT問世已經40多年，其掃描技術日新月異，臨床應用亦日益廣泛。目前，多排螺旋CT，憑借先進的掃描技術以及多方位的圖像后處理技術，使其成為一項非常重要的醫學影像學檢查項目。但是，當前大部分CT設備原始掃描參數的設置僅考慮了圖像的質量，而忽視了其帶來的掃描劑量，因而使患者獲得了更多的輻射危害。但是，僅僅為了避免輻射而降低掃描條件，則會降低影像學診斷信息，圖像質量則難以保證。因此，圖像質量不影響影像學診斷的前提下，降低CT掃描的輻射劑量，是當前最為實用且有效的方法。

降低CT掃描的輻射劑量可以通過降低管電壓、增加螺距及降低管電流量3個方面來實現。如果降低掃描的管電壓，就會降低X射線光子的能量，低能量X射線更容易導致人體組織吸收X線劑量的增加。增加螺距將使掃描時間減少，進而使掃描的輻射劑量得到相應程度的降低，但過大螺距很可能因此而漏檢微小病灶，同時增大螺距將會降低Z軸分辨力，圖像質量也會有所下降[10]。而降低管電流量，可以有效地減少X射線光子數目，從而使掃描產生的劑量有所降低，而且其調節范圍也比較大，因此，降低管電流量是當前研究最全面的降低CT掃描輻射劑量的研究方法。

國內部分學者對腰椎低劑量CT掃描進行了一定的研究。徐啟蘭等[11]分別采用實驗低劑量（100 mAs）和常規劑量（200 mAs）進行掃描，實驗掃描圖像比常規掃描圖像質量略有下降，但仍能滿足影像診斷，而實驗低劑量掃描所獲得的輻射劑量是常規劑量掃描的一半。王保兵等[12]采用智能掃描模式及常規固定管電流掃描，智能掃描模式在一般體型及較瘦體型患者中圖像質量與常規固定管電流掃描相比無明顯下降，但輻射劑量分別下降約32%及65%。該研究通過逐步降低管電流掃描，對比分析所得圖像質量與輻射劑量，在不影響影像學診斷的前提下，掃描管電流最低可降到80 mAs，而80 mAs掃描的輻射劑量僅240 mAs掃描的1/3。該研究的腰椎低劑量掃描的劑量比以上兩種研究有所降低，將更有利于患者的防護，低劑量掃描的具體方案也得到進一步明確。因此，對于腰椎軟組織病變的CT掃描，我們建議采用80 mAs掃描，既可以滿足軟組織顯示的需要，又可以顯著降低患者的輻射劑量。

[參考文獻]

[1] Naidich DP， Marshall CH， Gribbin C， et al. Low-dose CT of the lungs： preliminary observations[J].Radiology， 1990， 175（3）： 729-731.

[2] Aprile I， Ottaviano I， Buono E， et al. Low-dose brain computer tomography sensitivity： a comparative study with a conventional technique[J]. Neuroradiology，2012，25（2）：151-162.

[3] Gnannt R， Winklehner A， Goetti R， et al. Low kilovoltage CT of the neck with 70 kVp： comparison with a standard protocol[J]. American Journal of Neuroradiology，2012，33（6）：1014-1019.

[4] 江時淦，洪春鳳，王豪，等. 眼眶部低劑量螺旋CT掃描參數的優化[J].放射學實踐，2013，28（2）：210-213.

[5] Liu Y， Jordan W， Volkmar M. A low dose chest CT program[J]. Radiology Manage，2012，34（3）：9-10.

[6] 湯振華. 64層螺旋CT低劑量掃描在骨盆外傷中的最優化應用[J].實用醫技雜志，2012，19（6）：603.

[7] Funama Y. Low-dose CT and image quality[J]. Nihon Hoshasen Gijutsu Gakkai Zasshi. 2011， 67（11） ：1461-1467.

[8] 張太生，王書智，殷信道.螺旋CT低劑量掃描技術與掃描參數的設置[J]. 中國醫學影像技術，2010，24（12）：2410-2411.

[9] 張忠嘉，章宗穆，王亮，等. CT照片質量臨床評價標準的研究[J]. 醫療設備信息，2001，9（1）：5210.

[10] 李月卿. 醫學影像成像理論[M]. 2版.北京：人民衛生出版社，2010：183-219.

[11] 徐啟蘭，洪國斌，陳凱，等. MSCT低劑量掃描對腰椎圖像質量影響的初步研究[J]. 醫學影像學雜志，2012，22（5）：803-805.

[12] 王保兵，王彬，王森法. 低劑量技術在腰椎間CT檢查中的應用[J]. 中國輻射衛生，2012，22（3）：381-382.

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