不同管電流技術對胸部CT健康體檢圖像質量的影響及輻射劑量的優化＊

吳振東，李 杰，孫宗瓊，岳建國

隨著生活水平的提高，人民的健康意識也不斷提高，越來越多的人將定期體檢作為了解自身健康的主要路徑，體檢也隨之從被動轉為主動。早期體檢主要為胸部透視：X線劑量大，資料不能保存及共享，現已基本淘汰；X線胸片作為體檢的常規項目，密度分辨率差，不能橫斷面成像，容易漏診小病灶及心影后病灶，尤其是早期小肺癌及肺內磨玻璃樣結節，故此胸部CT作為健康體檢項目越來越被接受。但胸部CT體檢所受輻射劑量大大超過X線胸片，促進了低劑量CT技術的不斷發展。CT低劑量技術主要包括：源頭控制，掃描控制及后處理控制三種主要方法［1］。源頭控制及掃描控制與輻射劑量相關，直接降低掃描條件是主要方法，GE公司的自動管電流控制技術（atcm）通過對被檢體的大小及厚薄自動調節管電流，因而也能降低輻射劑量。該研究主張遵循ICRP（國際放射防護委員會）的ALARA原則，即保持最低的輻射水平又不影響圖像質量的原則來對體檢人群進行研究［2］。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年1月—2017年8月來筆者所在醫院進行胸部CT健康體檢者50名作為研究對象。男40名，女10名。根據固定管電流技術和自動管電流技術分為5組：對照組：220 mA（常規胸部CT掃描條件），試驗組：20 mA組，30 mA組，50 mA組，自動mA組。每組10名。各組在性別、年齡、以往病史相比無顯著性差異（P＞0．05）。

1.2 掃描方法 采用GE 64排CT660螺旋CT，體檢者去除金屬異物和訓練呼吸，仰臥位上舉交叉抱頭。掃描條件：管電壓均為120 KV。對照組：管電流220 mA。試驗組：管電流 20 mA、30 mA、50 mA、自動管電流組30～360 mA（GE技術），并根據體型大小預設噪聲指數13～14。其他掃描參數相同：層厚層隔均為5 mm螺距1．375，重建函數：ASiR迭代重建法，權重40%。掃描范圍肺尖至肺底。吸氣末屏氣掃描。非檢查部位均用鉛圍裙包裹性遮擋。本次研究均征得體檢者同意。

1.3 輻射劑量 記錄掃描對照組和試驗組CT容積劑量指數（volume CT dose index，CTDIvol）、劑量長度值（dose length product，DLp）并計算有效劑量（effective dose，ED）=DLp×k，k 值參考 1997 年歐盟委員會關于CT的質量標準指南：k值0．017。

1.4 圖像質量評價 將五組圖像傳輸至GE AW4．4工作站，工作站中不顯示任何掃描參數，應用固定的窗寬、窗位顯示圖像。肺窗窗寬1500 HU，窗位-500 HU；縱隔窗窗寬350 HU，窗位50 HU。由3位高年資影像醫師（高級職稱）在肺窗及縱隔窗上對圖像進行圖像質量評估和分析，根據支氣管壁光滑度和圖像的細膩程度進行評分。采用5分法對圖像進行主觀評價：5分，圖像優，結構清晰；4分，結構輕度模糊但不影響診斷；3分，結構中度模糊，診斷稍影響；2分，結構嚴重模糊，不太能診斷；1分，圖像不可用。

1.5 統計學分析 數據以平均數±標準差表示，固定管電流掃描和自動管電流掃描所得圖像質量評分、ED值和DLP比較進行方差分析及t檢驗，3名影像醫師對圖像質量評價的一致性檢驗使用多評估者的Kappa分析，P＜0．05為差異有統計學意義。

2 結果

見表 1、2。

表1 試驗組及對照組輻射劑量的統計學分析

表2 試驗組及對照組圖像質量評分

3 討論

目前胸部最常用的X線體檢方法有DR胸片和胸部CT，DR胸片密度分辨率差，不能橫斷面成像，容易漏診小病灶及心影后病灶，尤其是早期小肺癌及肺內磨玻璃樣結節，故此臨床應用有一定局限性，胸部CT對于疾病檢出率最高，尤其對早期肺癌及磨玻璃樣結節的發現有極大的價值，但患者所受輻射劑量明顯高于胸片；所以提高圖像質量的同時需要降低患者輻射劑量成為胸部CT研究的熱點。相關公司也在研究相關技術，如GE公司的自動管電流控制技術。

CT低劑量技術主要包括：源頭控制，掃描控制及后處理控制三種主要方法。源頭控制及掃描控制與輻射劑量相關，直接降低掃描條件尤其是管電流是主要方法。該研究中根據管電流大小設定自動曝光和手動控制，并聯合迭代重建法，結果各種掃描參數的輻射劑量DLp均＜650 mGy/cm，符合1997年歐共體推薦的標準體型人群胸部螺旋CT檢查的DLp上限［3］。更顯示自動ma組在大幅降低輻射劑量的同時圖像質量和對照組相比并沒有降低。

理論上追求較小的毫安，輻射劑量越小。研究提供的數據表明，單次胸部CT掃描劑量約為5．1～11．1msv［4］；在該研究中，對照組有效劑量為 6．82 msv，試驗組通過降低管電流，將輻射劑量最低降到1 msv以下。但劑量的減低勢必會引起圖像噪聲的增加：組織噪聲和掃描噪聲，而掃描噪聲是影響圖像質量的主要因素［5］。該研究GE optima660螺旋CT機使用新型探測器，其檢測效率，穩定性及響應時間較以往的探測器有所提高，保證了更好的圖像質量。特別是應用的ASIR迭代重建技術不僅有效的提取數據，還在原始及圖像數據空間進行雙重迭代運算，大大降低圖像的噪聲。與濾波反投射法FBP算法相比，下降了約50%的掃描劑量［6］。但Itoh等認為低于20 mAs會降低肺結節的檢出率并導致漏診，最小管電流隨部位不同而異，其肺野內變化在12～20 mAs，設置最小毫安值要謹慎［7］。 該試驗選擇自動管電流的調節范圍為30～360 mA，從試驗數據獲得的管電流的變化肺尖和肺底部的毫安值相對較高，原因是肺尖部胸廓入口骨骼和肺底部實質臟器的影響。回顧性分析認為肥胖者輻射劑量降低較少，體型單薄者降低較大。該研究對試驗組中縱隔窗的診斷接受評估分值均較肺窗低，原因就是毫安降低后增加了圖像的量子噪聲，從而導致信噪比降低。肺為高對比組織，肺窗可掩蓋部分因掃描劑量減少而產生的噪聲，故較小的mA值不影響診斷［8］。比較試驗組的主觀評分和輻射劑量，顯示參數120 KV 30 mA的圖像質量即大于3，且個人所受輻射的當量劑量小于ICRP規定的5 msv。不僅保護了患者不受過多劑量的輻射而且延長CT球管的使用壽命。故適宜在常規胸部體檢中應用。

總之，當低劑量胸部CT掃描管電流選擇30 mA時，在滿足圖像質量可診斷的前提下，其胸部CT輻射劑量相對最小，低于常規220 mA及自動mA掃描，可以作為胸部CT篩查的常用劑量，值得臨床推廣和應用。

參考文獻

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［4］楊尚文，何健，楊獻峰，等．ASiR算法結合自動管電流調制技術在胸部低劑量CT中的應用研究［J］．醫學影像學雜志，2012，22（1）：58-61．

［5］周平．影響數字圖像質量的主要因素：噪聲［C］．上海：上海市醫學會影像技術專科分會年會，2008．

［6］趙君祿,李敬玉,任慶云,等．圖像域迭代重建算法與濾波反投影法對肝臟CT圖像質量和掃描劑量影響的比較研究［J］．醫療衛生裝備，2014，35（10）：91-93．

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［8］顧思毅．低劑量胸部CT掃描技術研究［D］．蘇州：蘇州大學,2015．