多排螺旋CT輻射劑量表征量校正方法初探*

莊靜文 白 玫 鄭均正

多排螺旋CT輻射劑量表征量校正方法初探*

莊靜文①白 玫①鄭均正①

目的：探討多排螺旋CT檢查所致輻射劑量的準確值與常用的CT輻射劑量表征量以及掃描參數之間的關系，以校正目前常用的CT輻射劑量表征量。方法：使用長桿電離室測量Siemens SOMATOM Definition Flash CT不同準值寬度、螺距以及管電壓下直徑16 cm體模內劑量分布曲線，并使用SPSS軟件進行分析。結果：測量得到的CTDIw和加權CTDI∞在0.05水平上有顯著性差異，經校正后所得的加權CTDI∞與測量所得加權CTDI∞在0.05水平上無顯著性差異。結論：多排螺旋CT目前常用的CT輻射劑量表征量缺乏準確性。經驗證，根據實驗結果得到的校正方法基本準確，可以對西門子Definition Flash CT的CTDIw進行校正，使用其他多排螺旋CT掃描其他部位時CTDIw的校正有待進一步研究。

多排螺旋CT；CT劑量指數；校正方法

[First-author’s address] Xuanwu Hospital of Capital Medical University, Beijing 100053, China.

自1998年4排螺旋CT問世以來，多排螺旋CT的排數迅速增加，4排、8排、16排、32排以及64排CT相繼出現，2007年320排錐形束CT也已出現[1]。研究表明，隨著多排螺旋CT探測器排數的增加，射線寬度也增加。CT劑量指數(computed tomography dose index，CTDI)是用來衡量CT檢查所致輻射劑量的一個量，其最初被定義為CTDI∞，為CT檢查所致輻射劑量的準確值，而目前世界公認、通用的CT輻射劑量表征量(CTDI100)已不夠準確，導致由CTDI100計算出的CTDIw與CTDIvol也同樣不夠準確。因此，為了更為準確地估算CT輻射劑量，必須提高常用CT劑量表征量的準確度[2-5]。本研究通過實驗測量西門子Definition Flash CT多種掃描條件下直徑為16cm體模中的CT劑量，并得到分布曲線，分析CT檢查所致輻射劑量的準確值與目前常用的CT輻射劑量表征量以及掃描參數之間的關系，以校正目前常用的CT輻射劑量表征量，優化目前常用的CT輻射劑量表征量CTDI100，使其準確度得到提高。

1 CT輻射劑量表征量

CT不斷升級換代提高了疾病的診斷效果并使CT不斷普及，然而CT檢查對受檢者所致的輻射劑量使人們更加關注CT檢查所致的輻射安全隱患[6]。

CTDI是為估算CT檢查所致輻射劑量而被提出，其中CTDI∞為沿Z軸從-∞～+∞長度上的劑量分布積分，然后除以管球單次掃描產生的斷層數和斷層厚度的乘積[7-8]。CTDI通常可以通過沿整個分布曲線積分得到，而CTDI100將積分范圍改為沿Z軸-50～+50mm，其值可以使用100mm筆形電離室進行測量得到，由于測量方法簡單，因此CTDI100成為較常用的CT劑量表征量之一。為了反映掃描范圍內不同位置的CTDI100，加權CT劑量指數(CTDIw)被定義，其通過測量CT劑量體模中5個位置的CTDI100，然后加權獲得的[9-10]。為了反映多排螺旋CT整個掃描容積的平均劑量，國際電工委員會(IEC)定義了CTDIvol是CTDIw除以螺距所得到的值[11]。由CTDIw和CTDIvol的定義可知，其值均為使用CTDI100的值計算所得，而CTDIw與CTDIvol是目前常用的CT輻射劑量表征量。

有研究表明，隨著CT排數不斷增加，射線的寬度也在不斷增加，在使用排數較多CT的較大準直寬度進行掃描時，CTDI100的準確度已有所降低[12-15]并導致由CTDI100計算得到的CTDIw、CTDIvol準確度有所降低。因此，應找到一種可以提高多排螺旋CT常用輻射劑量表征量準確度的方法。

2 CT輻射劑量表征量的實驗方法

2.1 測量體模方法

使用西門子公司SOMATOM Definition Flash CT在不同條件下對直徑16cm PMMA體模進行掃描，并使用CT-SD 16長桿電離室探測器依次測量體模的中心位置、12點、3點、6點及9點方向的邊緣位置劑量分布曲線。其中固定的掃描參數為160 mAs、球管旋轉時間為1.0 s、層厚為5.0mm，改變的掃描參數管電壓分別為100 kV、120 kV及140 kV，螺距分別為0.5、1.0及1.5，實際準直寬度分別為4.8mm、6.0mm、12.0mm及38.4mm。通過劑量分布曲線得到CTDI100、CTDI∞的值并計算出CTDIw、加權CTDI∞，通過CT機顯示的CTDIvol值計算出相應的CTDIw值。

2.2 統計學方法

使用SPSS軟件對通過CT機上顯示值計算出的CTDIw、測量得到的CTDIw和加權CTDI∞(CTDIw，∞)進行兩兩配對t檢驗，以統計其在0.05水平上是否有差異；對測量得到的CTDIw、CTDIw，∞、管電壓以及準直寬度進行多元線性回歸分析，以得到他們之間的關系。用相同方法隨機測量10個掃描條件下體模中5個位置的劑量分布曲線，并計算出CTDIw、CTDIw，∞，將計算出的CTDIw代入所得關系式，將結果與實際測量的CTDIw，∞進行配對t檢驗。

3 CT輻射劑量表征量的實驗結果

3.1 配對t檢驗

采用SPSS軟件對CT機上顯示值計算出的CTDIw與測量得到的CTDIw以及測量得到的CTDIw，∞進行兩兩配對t檢驗顯示，CT機上顯示值計算出的CTDIw與測量得到的CTDIw在0.05水平上無顯著性差異(t=0.096，P=0.925＞0.05)；測量得到的CTDIw和CTDIw，∞在0.05水平上有顯著性差異(t=-15.729，P=0.000＜0.05)；CT機上顯示值計算出的CTDIw與測量得到的CTDIw，∞在0.05水平上有顯著性差異(t=-5.186，P=0.000＜0.05)。

測量得到的CTDIw和CTDIw，∞值如圖1所示。

圖1 測量所得的CTDIw與CTDIw,∞值示圖

3.2 多元線性回歸分析

應用SPSS軟件進行統計學分析，CTDIw與CTDIw，∞的Pearson線性相關系數R=0.998，表明具有較好的線性相關性。應用SPSS軟件對CTDIw，∞、CTDIw以及準直寬度、管電壓等掃描參數進行多元線性回歸分析，結果為公式1：

式中colli為準直寬度，kVp為管電壓。在此結果的模型中相關系數R=1.000，決定系數R2=0.999，校正的決定系數為0.999。

為了簡化計算過程，使用SPSS軟件對CTDIw，∞、CTDIw進行多元線性回歸分析，其結果為公式2：

在此結果的模型中相關系數R=0.998，決定系數R2=0.997，校正的決定系數R2=0.997。

3.3 實驗結果驗證

隨機測量10個掃描條件下體模中5個位置的劑量分布曲線，并計算出CTDIw、CTDIw，將CTDIw測量值分別代入公式(1)、(2)兩式計算CTDIw，∞，其結果見表1。

表1 在10個掃描條件下測量CTDIw、CTDIw,∞及測量所得CTDIw經公式(1)和(2)校正后結果

進行配對t檢驗結果顯示，公式(1)的CTDIw，∞計算值與CTDIw測量值在0.05水平上無顯著差異(t=-1.904，P=0.089＞0.05)；公式(2)的CTDIw，∞計算值與CTDIw測量值在0.05水平上無顯著差異(t=-0.838，P=0.424＞0.05)。

4 討論

本實驗研究結果顯示，測量得到的CTDIw和加權CTDI∞在0.05水平上有顯著性差異，CT機上顯示值計算出的CTDIw與加權CTDI∞在0.05水平上有顯著性差異，表明對于多排螺旋CT而言，目前常用的CT劑量表征量已不夠準確，使醫務人員在使用多排螺旋CT時有可能低估檢查的輻射劑量，因此應該對目前常用的CT劑量表征量進行校正[15]。而CT機上顯示值計算出的CTDIw與測量得到的CTDIw在0.05水平上無顯著性差異，表明可以使用CT機上顯示值計算出的CTDIw代替測量所得CTDIw對CT劑量表征量進行校正。

在以往的研究中，依照不同掃描條件和機型給出了不同體模中心和邊緣CTDI100的校正系數，其中直徑16cm體模中心的校正系數均為1.016，邊緣的校正系數均為1.009，這一結果與本研究所得結論中CTDIw系數差異不大[16]。

將隨機選取10個掃描條件測量的CTDIw分別代入公式(1)、(2)計算CTDIw，∞所得的CTDIw，∞與測量所得的CTDIw，∞均無顯著性差異，表明使用公式(1)、(2)對CTDIw，∞進行校正所得結果基本準確。但公式(2)較公式(1)計算過程更為簡便，更適用于臨床工作中。

5 結語

多排螺旋CT目前常用的CT輻射劑量表征量已不夠準確，對于西門子Definition Flash CT使用本研究所得方法校正后得到的CT輻射劑量的值基本準確，表明根據實驗結果所得到的校正方法基本正確，該方法可以用于校正西門子Definition Flash CT的CTDIw。而在使用不同機型的多排螺旋CT和不同直徑的體模進行掃描時CTDIw如何校正，尚有待進一步研究。

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A method to correct the characterizations of MDCT/ZHUANG Jing-wen, BAI Mei, ZHENG Jun-zheng// China Medical Equipment,2015,12(9)∶5-8.

Objective∶ To correct the characterizations of MDCT radiation dose by exploring the relationship between CTDIw,∞and CTDIw. Methods∶ CTDI100and CTDI∞were measured under the conditions of different collimations, pitches and tube voltages of Siemens Definition Flash CT, and CTDIwand CTDIw,∞were calculated. Results∶ There were significant differences between CTDIwand CTDIw,∞which were measured at 0.05 level. And there were no significant differences between CTDIw,∞after corrected and CTDIw,∞which were measured at 0.05 level. Conclusion∶ The characterizations of MDCT which were commonly used were not accurate enough. The result after correction were very closed to the real CTDIw,∞. This showed that the method to correct CTDIwof Siemens Definition Flash CT was mostly accurate. And methods to correct CTDIwof other MDCT needed to be further studied.

Multislice spiral CT; Computed tomography dose index; Correct method

1672-8270(2015)09-0005-04

R144.1

A

莊靜文,女,(1990- ),碩士研究生。首都醫科大學宣武醫院醫學工程處，研究方向：輻射劑量測量。

2014-12-09

國家自然科學基金(81372923)“寬探測器螺旋CT所致輻射劑量評價方法研究”；國家科技支撐計劃(2011BAI02B02)“醫用光學與放射影像設備計量標準及溯源體系研究”

①首都醫科大學宣武醫院醫學工程處 北京 100053

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.09.002