等中心雙低CT掃描聯合迭代重建技術在肩關節創傷中的應用研究

廖煥元，林盛義，程啟彬 (廣東省珠海市香洲區第二人民醫院放射科，廣東 珠海 519060)

肩關節骨折是臨床常見病，多層CT肩關節成像(MSCT)是目前臨床診斷肩關節骨折的常見方法之一。近年來隨著公眾對放射輻射危害認識的提高，CT輻射成為關注的焦點[1-3]。研究顯示，等中心CT掃描聯合迭代重建技術能夠降低輻射劑量[1-2]。本文通過對懷疑肩關節骨折患者進行常規劑量、低劑量MSCT掃描，對比兩組圖像質量，探討低千伏、低毫安聯合迭代重建技術在降低肩關節創傷MSCT成像輻射劑量的可行性。

1 資料與方法

1.1一般資料：選取我院2016年11月30日～2019年6月30日懷疑肩關節骨折患者78例為研究對象，其中72例檢查出骨折，隨機分成A組、B組，A組管電壓120 kV，管電流150 mAs ，B組管電壓90 kV，管電流100 mAs，男52例，女26例，平均年齡(30.21±17.30)歲。納入標準：年齡≥18歲，明顯外傷病史，肩關節骨折手術、肩關節復位或CT診斷骨折并隨訪證實患者；排除標準：肩關節腫瘤患者。本研究經我院倫理委員會批準。

1.2MSCTA檢查方法、圖像處理及分析：采用飛利浦 16層螺旋CT機，準直16 mm× 0. 75 mm, FOV 180 mm ，矩陣為 512×512 ，層厚 0.75 mm ，螺距0.6 。掃描范圍肩峰至肩胛骨下水平10 mm，仰臥，兩手心向上，連續掃描，水平定位線為腋中心，A組身體正中線作為垂直定位線，B組鎖骨的中心線作為垂直定位線。對A組行濾波反投影法，B組行迭代重建，兩組圖像層厚、間隔均為0.725 mm。飛利浦工作站行MPR、VR、CPR重建。圖像分析包括客觀指標(噪聲、SNR 、CNR)及主觀指標(評分)。由1位主治醫師測量橫斷面圖像中骨皮質CT值(CT骨)及胸部前壁正常軟組織CT值(CT軟)和肺組織CT值(CT肺)及標準差(SD，SD肺)，測量3次取平均值，噪聲= SD肺均值，信噪比(SNR)= CT肺/ SD肺均值，對比信噪比(CNR)=(CT骨- CT軟)/SD肺。主觀指標：由2位高年資影像診斷主治醫生，對其行獨立評價。采用4分法對肩關節骨質、軟組織顯示情況進行評分：4分：圖像質量很好；3分：圖像質量好，輕微偽影；2分：圖像質量一般，明顯偽影，但仍能做出較正確診斷；1分：圖像質量較差或極差，診斷困難甚至無法正確診斷(見圖1～4)。

同一患者，男62 歲，圖1噪聲 136.71、SNR13.61、CNR 6.83 、CT骨- CT軟1 246.11

圖1橫斷面FBP重建圖2冠狀面FBP重建

圖3-4同一患者，男55歲，主觀評分為4分，客觀評分圖3噪聲 140.6、SNR7.25、CNR 12.98、CT骨- CT軟1681.6

圖3橫斷面迭代重建圖4冠狀面迭代重建

1.3統計學分析：采用SPSS18.0軟件對數據進行統計。兩組的噪聲、SNR、CNR、主觀評分，采用方差分析進行比較，兩組間比較采取SNK法。P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

72例肩關節創傷患者，A組36例：單純肩關節脫位8例，脫位并肱骨骨折1例，肱骨骨折5例，鎖骨骨折21例，肩胛骨體部粉碎性骨折1例。B組36例，單純肩關節脫位7例，脫位并關節盂骨折1例，鎖骨骨折24例，肱骨骨折4例。

A組、B組平均噪聲、SNR、CNR等比較，見表1。B組CNR客觀圖像質量優于A組；采用4分法評價肩關節創傷圖像質量，A組肩關節創傷為4分，B組骨質評分(3.91±0.28)分，兩組主觀圖像無差別，差異無統計學意義(P>0.05)。見表2。

表1 兩組噪聲、SNR、CNR、CT骨- CT軟、主觀評分比較

表2 兩組噪聲、SNR、CNR評價分數、統計結果

注：與A組比較，①P<0.05

3 討論

CT檢查中輻射劑量高的問題是臨床關注的熱點問題。文獻報道顯示100 mSv以下劑量的電離輻射即已具備引發癌癥的風險[4]。目前有多種降低輻射劑量的措施，如降低管電流、迭代重建技術等。在本研究中，B組輻射劑量明顯較A組輻射劑量低(約為37.5%)，兩組圖像均能夠滿足臨床診斷需求。

迭代重建技術：假設一個圖像模型為起點，計算出預期影像投影，并與實際投影進行對比，每一次迭代都會將采集的數據與計算機仿真的投影數據進行比較，當重建圖像和原始投影數據一致時，迭代過程就會中止。在此過程中不斷降低圖像噪聲，經過多次迭代和校正更新重建出高質量和低噪聲的圖像。已知的信息不僅能夠起到平滑圖像的作用，還保留了不同結構的對比信息。與常規濾波反投影法相比[5-8]，其本身的成像方式具有降低輻射劑量可行性，迭代重建算法所需的投影數少、具有可在數據不完全和低劑量條件下成像達到高質量圖像的優點。

醫用X線球管管電壓均≤140 kV，射線在此能量范圍內，隨著X線能量降低，康普頓效應減少，光電效應增加，組織的衰減系數上升，CT值增加，與管電壓成反比關系[9]。有學者研究得到管電壓對器官組織CT值是有影響的，影響的大小因組織類型不同而不同，低kV組織CT值與高kV組織CT值的差值，隨著組織密度的升高，差值越來越明顯[10-12]。本研究對肩關節進行低管電壓、低管電流CT掃描，A組肩關節骨皮質的CT均值與前方軟組織CT均值差值為(1 237.3±52.5)HU； B組肩關節骨皮質的CT均值與前方軟組織CT均值差值為(1 685.3±32.8)HU，骨皮質與周圍軟組織天然對比度好，成為雙低CT掃描前提條件，本研究顯示低管電流組CNR更高。見表1，圖1～4。

本研究采用等中心掃描結合低管電壓、低管電流迭代重建技術以降低肩關節創傷中的CT掃描輻射劑量。CT設計制造時，射線束的投射是被定義在CT機架的等中心位置，多層螺旋CT的射線束為錐形，在球管及探測器掃描運動中，機架孔中心位置接受的射線多、質量好，掃描部位位于機架孔中心稱為等中心，否則會增加患者的輻射劑量和/或增加圖像噪聲[2]。本研究結果與閆士舉等研究[13]均得到等中心掃描可降低輻射劑量。根據閆士舉等研究[13]圖像質量相同前提下，與常規掃描輻射劑量相比較，偏離中心越遠的靶器官移位到CT掃描機架中心，降低CT掃描輻射劑量的比例越大(見圖3～4)。

本研究對76例臨床診斷肩關節創傷患者進行分組掃描，常規A組、低劑量B組均采用迭代重建，A組為進行FBP重建的A組，A組、B組兩組軸位、矢狀位、冠狀位、VR重建、CPR重建均能滿足臨床診斷需求(圖1～4)。結果顯示， A組與B組對比，劑量約降低62.5%，等中心聯合迭代重建圖像質量對比信噪比優于常規位置FBP組，其余質量無差別。A組、B組噪聲、信噪比無統計學差異，B組CNR優于A組，主觀圖像質量(評分)、診斷骨折及脫位的準確性均無差異；在常規情況下，隨著輻射劑量的降低、圖像質量也相應地降低。本研究采用低管電壓、迭代算法和等中心CT掃描，圖像主觀、客觀質量未見下降，可見雖然輻射劑量降低造成圖像噪聲升高、SNR、CNR降低，但是采用迭代重建聯合等中心CT掃描足以彌補圖像上升的噪聲和圖像下降的SNR，低管電壓CNR更高。兩組圖像均能夠100%診斷肩關節創傷診斷需求。

本研究的局限性：本研究尚未找到在滿足臨床診斷需求情況下圖像質量與輻射劑量之間的平衡點，本研究未與DR等其他檢查對比。

綜上所述，采用等中心雙低CT掃描聯合迭代重建技術明顯降低肩關節創傷成像的輻射劑量，而對圖像質量無影響，能夠滿足臨床診斷需求。迭代重建技術降低輻射劑量效果顯著，在肩關節 CT檢查中具有較好的應用前景。