低管電壓聯合迭代重建技術在BMI正常腰椎疾病患者多層螺旋CT檢查中的應用

余敬，陳凱，劉忱，趙漢青，孫晨曦，侯利軍，柴雷雷，員林(中國人民解放軍第九七醫院，江蘇徐州221004)

腰椎多層螺旋CT檢查在臨床工作中發揮重要作用，但是CT檢查所產生的輻射劑量不斷增加，而輻射所致的癌癥風險也逐漸增加[1,2]。因此臨床上提出了低劑量個性化掃描，即根據患者具體情況采用較小的CT輻射劑量達到可滿足診斷的圖像質量。降低CT輻射劑量主要依靠優化檢查方法和掃描參數，降低管電壓是其中一種有效方法，但是會增加圖像噪聲。濾波反投影法(FBP)是一種基于解析的重建方式，重建速度快，但是對投影數據要求嚴格，圖像質量有限，噪聲較大[3]。120 kVp管電壓聯合FBP圖像重建是臨床進行腰椎多層螺旋CT掃描的常規方法。近年來興起的迭代重建技術(SAFIRE)具有降低圖像噪聲、提高圖像質量的優點。本研究探討低管電壓聯合SAFIRE在BMI正常腰椎疾病患者腰椎多層螺旋CT檢查中的應用效果，為腰椎CT低劑量個性化掃描奠定基礎。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2016年6～12月因腰部疾病于我院行腰椎多層螺旋CT掃描的BMI正常(BMI 18～25)患者60例，男32例、女28例，年齡23～70(45.82±12.28)歲。均經臨床病史及體格檢查擬診為腰椎疾病，骨科或疼痛科醫生建議行腰椎多層螺旋CT掃描。排除標準：掃描后圖像存在明顯運動偽影或者表現為明顯異物及金屬硬化條狀偽影者。將60例患者隨機分為120 kVp組、100 kVp組及80 kVp組，三組性別構成比及年齡均具有可比性。本研究通過醫院醫學倫理委員會審核，患者均簽署知情同意書。

1.2 掃描及圖像重建方法 ①掃描方法：患者取頭先進仰臥位，采用德國Siemens Somatom Definition CT機進行腰椎CT平掃，掃描范圍根據定位像自第12胸椎至第1骶椎。采用容積掃描及自動管電流調節技術，參考管電流設置為300 mAs。探測器寬度為64×0.6 mm，螺距為1.35，X線管轉速為0.5 s/周，重組間隔為1 mm。120 kVp組、100 kVp組、80 kVp組掃描時的管電壓分別設置為120、100、80 kVp。②圖像重建方法：120 kVp組僅采用FBP進行圖像重建，100 kVp組、80 kVp組掃描完成后分別根據設備內置軟件采用FBP及SAFIRE進行圖像重建。

1.3 相關指標觀察

1.3.1 圖像質量客觀評價相關指標 參考鄭余澤等[4]測量圖像噪聲的方法，在設備后處理工作站中，選擇第2腰椎體水平的橫斷位圖像進行噪聲值及信噪比測量。在軟組織窗寬選取腎臟實質、腰大肌及豎脊肌，感興趣區大小為20 mm2，計算腎臟實質、腰大肌及豎脊肌的噪聲值及信噪比。感興趣區噪聲值為區域內測量CT值的標準差(SD)，感興趣區內信噪比為區域內CT值/SD值。測量左右對稱兩點后取平均值。

1.3.2 圖像質量主觀評分 由兩名具有5年以上工作經驗的影像科診斷醫師，共同采用5分制對各組重建的腰椎矢狀位圖像質量進行評分，若遇意見不同時經商榷達成一致意見。評分標準：解剖細節清晰，能簡單明了地進行評價為5分；解剖結構及細節較清楚，能夠進行評價但是效果不理想為4分；大部分解剖結構可以滿足診斷，但少數圖像不能進行評價為3分；解剖結構不清楚，細節不足以被發現而影響診斷為2分；解剖結構模糊，不能診斷為1分。

1.3.3 管電流 參照吳愛琴等[5]的方法采用CARE Dose 4D軟件記錄各組管電流。

1.3.4 輻射相關指標 從儀器中記錄各組CT容積指數(CTDIvol)，利用CTDIvol及其掃描長度L計算出劑量長度乘積(DLP)。有效輻射劑量(ED)=DLP·K值，K值=0.017 mSv·mGy-1·cm-1[6]。

2 結果

2.1 各組圖像質量客觀評價相關指標比較 采用SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組、80 kVp組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌噪聲值及信噪比均低于采用FBP進行圖像重建(P均<0.05)。采用FBP進行圖像重建的100 kVp組、采用FBP及SAFIRE進行圖像重建的80 kVp組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌噪聲值及信噪比均高于120 kVp組(P均<0.05)，采用SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌噪聲值、信噪比與120 kVp組比較差異無統計學意義(P均>0.05)。見表1、2。

2.2 各組圖像質量主觀評分比較 120 kVp組圖像質量主觀評分為(4.88±0.33)分，采用FBP及SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組分別為(4.35±0.49)、(4.70±0.46)分，采用FBP及SAFIRE進行圖像重建的80 kVp組分別為(2.64±0.49)、(2.47±0.51)分；采用FBP進行圖像重建的100 kVp組、采用FBP及SAFIRE進行圖像重建的80 kVp組評分均低于120 kVp組(P均<0.05)，120 kVp組與采用SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組比較差異無統計學意義(P>0.05)。

表1 各組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌噪聲值比較

注：與同組FBP圖像重建方法比較，*P<0.05；與120 kVp組比較，#P<0.05。

表2 各組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌信噪比比較

注：與同組FBP圖像重建方法比較，*P<0.05；與120 kVp組比較，#P<0.05。

2.3 各組管電流比較 120 kVp組、100 kVp組及80 kVp組管電流分別為(214.88±44.11)、(206.29±46.14)、(189.82±51.47)mAs，各組比較P>0.05。

2.4 各組輻射相關指標比較 見表3。

表3 各組輻射相關指標比較

注：與120 kVp組比較，*P<0.05；與100 kVp組比較，#P<0.05。

3 討論

腰椎MRI檢查是評價脊髓病變的最佳影像檢查手段，但是存在檢查時間長以及禁忌證多等缺點，不適合急診腰椎外傷患者[7]。CT檢查對于了解腰椎骨質改變，尤其是區分腰椎椎間盤突出還是骨質增生造成的神經椎間孔狹窄時準確性更高。但是臨床上為了取得清晰的圖像并且完成圖像后處理，CT檢查實際操作中經常需要對患者進行大范圍掃描，而腰椎CT掃描的特定范圍中包括了多種對射線敏感的器官，比如乳腺、胃腸道、骨髓以及性腺外生殖器等，不僅具有引起與放射線有關癌癥的風險，還有可能導致年輕人群的遺傳缺陷[7]。在保證圖像質量的前提下降低輻射劑量逐漸成為研究的熱點。既往研究[6，8～10]多采用調整管電流來減少輻射劑量，而通過降低管電壓來減少輻射劑量的方法國內報道較少。

患者體型可影響CT掃描參數的選擇。白金城等[10]、李鋒坦[11]提出根據患者的腰圍選擇不同掃描參數，以體現個性化掃描。但筆者認為，測量腰圍雖然簡單易行，但是測量標準與方法難以統一。 BMI是目前國際上常用的衡量人體胖瘦程度以及是否健康的一個標準，通常將BMI<18視為偏瘦體型，>25視為超重或肥胖體型。本研究以BMI正常者為研究對象，以避免特殊體型可能對研究結果造成的偏倚。120 kVp管電壓聯合FBP進行圖像重建的方法已在臨床工作中廣泛應用，而且既往多項研究均將該方法作為對照以評價圖像質量[4,7,8,10]，本研究旨在探索低管電壓聯合不同重建方式對圖像質量及輻射劑量的影響，因此未對120 kVp管電壓聯合SAFIRE進行圖像重建進行研究。本研究結果顯示，采用SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組、80 kVp組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌噪聲值及信噪比均低于采用FBP進行圖像重建，說明在相同管電壓條件下采用SAFIRE進行圖像重建的圖像質量優于FBP；本研究采用FBP進行圖像重建的100 kVp組、采用FBP及SAFIRE進行圖像重建的80 kVp組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌噪聲值及信噪比均高于120 kVp組，圖像質量主觀評分均低于120 kVp組；采用SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組腎臟實質、腰大肌及豎脊肌噪聲值、信噪比及圖像質量主觀評分與120 kVp組比較差異均無統計學意義；說明采用SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組圖像質量與120 kVp組無明顯差異，但是80 kVp組無論采用SAFIRE還是FBP進行圖像重建均會影響圖像質量。有研究顯示，管電壓的改變會影響X線的波長和線質，所以當改變管電壓時，物質的X線衰減系數會發生改變，從而導致其CT值發生改變；降低管電壓后高密度物質如含碘的血管或骨骼等CT值會升高[5,12]。因此，本研究僅對腰椎軟組織窗進行圖像評價，并沒有在骨窗上對圖像進行評價。本研究結果顯示，120 kVp組、100 kVp組及80 kVp組CTDIvol、DLP、ED均依次降低，組間兩兩比較差異均有統計學意義；以上均提示采用SAFIRE進行圖像重建的100 kVp組可以在降低管電壓、減少輻射劑量的同時保證圖像質量。本研究采用的是自動管電流調節技術(CARE Dose 4D)，結果顯示三組管電流比較差異無統計學意義，說明本研究觀察的各項指標僅受管電壓變化及重建方式的影響，可以排除管電流對指標的影響。

綜上所述，BMI正常腰椎疾病患者進行腰椎多層螺旋CT檢查時采取100 kVp管電壓聯合SAFIRE可在保證圖像質量的同時明顯降低輻射劑量。

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