自動管電流聯合自適應統計迭代重建CT低劑量掃描在部隊官兵肋骨骨折中應用

傅振強，張 鵬，都基權，司 迎

1.武警山東總隊醫院 影像科，山東 濟南 250014；2.武警遼寧總隊醫院 影像科，遼寧 沈陽 110000

有研究報道，因軍事訓練傷住院官兵中骨損傷約占1/3[1]。其中，胸部撞擊傷上升趨勢迅猛[2]。肋骨骨折是常見的胸部損傷，在所有胸部創傷性損傷中約占10%[3]。多項研究報道，多層螺旋CT(multi-slice spiral CT，MSCT)是臨床診斷肋骨骨折的“金標準”，但存在X線輻射劑量的問題[4-5]。筆者團隊早期探討了獨立因素調整能夠有效降低輻射劑量[6]。本研究旨在探討自動管電流技術(automatic tube current technique，ATCT)聯合自適應統計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction technique，ASiR)的低劑量CT掃描方案在部隊官兵肋骨骨折中的應用價值。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2019—2020年武警山東總隊醫院收治的疑似肋骨骨折的60例官兵為研究對象。其中，男性58例，女性2例；年齡18～36歲，平均年齡(22.72±3.28)歲。采用隨機數字表法將患者分為常規組與觀察組，每組各30例。納入標準：(1)受檢者有傷后3～8周復檢對照結果；(2)體質量指數(body mass index，BMI)21～25 kg/cm2且自愿接受低劑量檢查。排除標準：(1)初檢時間>傷后1周；(2)復檢診斷仍不明確。常規組中，男性29例，女性1例；平均年齡(22.77±3.34)歲。觀察組中，男性29例，女性1例；平均年齡(22.67±3.27)歲。兩組患者一般資料比較，差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。本研究經醫院倫理委員會批準。患者及家屬均知情同意。

1.2 研究方法 常規組采用常規參數掃描；觀察組采用低電壓、高球管轉速并ATCT聯合ASiR的低劑量掃描。兩組患者均采用美國GE Discovery 750HDCT掃描，仰臥位，足先進，進行必要吸氣屏氣訓練，掃描上下范圍40 cm，包括雙側第1～12肋。常規組掃描參數：管電壓120 kV；固定管電流250 mA；機架轉速0.7 s/rot；螺距0.984∶1；掃描視野50 cm；濾波反投影(filtered back projection，FBP)重建。觀察組掃描參數：管電壓80 kV；管電流采用ATCM，噪聲指數(noise index，NI)=22，電流范圍80～250 mA；機架轉速0.4 s/rot；螺距1.531∶1；ASiR 50%(FBP和ASiR各占50%)重建。

1.3 觀察指標 收集記錄兩組患者的BMI、容積CT劑量指數(volumetric CT dose index，CTDIvol)、劑量長度積(dose length product，DLP)。采用Kalra[7]的5分評分系統進行主觀影像評價和主觀噪聲評分。主觀影像評分≥3分的圖像被認為適用于臨床診斷。主觀噪聲評分越高，代表圖像噪聲水平越低。確診率是以受檢者傷后3～8周復檢時明確的骨折個數的結果作為“金標準”，了解初檢時兩種檢查方式明確骨折個數的概率。圖像質量和確診率由2名從事肌肉骨骼系統放射診斷20年以上的資深影像專家獨立診斷。

2 結果

兩組患者的BMI比較，差異無統計學意義(P>0.05)。觀察組的主觀影像評分、主觀噪聲評分略低于常規組，輻射劑量參數CTDIvol、DLP顯著低于常規組，差異均有統計學意義(P<0.05)。見表1。經復檢對比發現，常規組30例受檢者合計存在97處骨折，初檢時發現95處，確認率97.94%(95/97)；觀察組30例受檢者合計存在99處骨折，初檢時發現96處，確認率96.97%(96/99)；兩組確診率比較，差異無統計學意義(P>0.05)。2名影像科專家對CT圖像評價具有較強的一致性(Kappa=0.683)。典型病例見圖1。

表1 兩組患者的觀察指標比較

圖1 男性患者，32歲，BMI 21.17 kg/m2[低劑量掃描，掃描條件：80 kV，ATCT(NI=22，80～250 mA)，螺距1.531∶1，旋轉時間0.4 s，掃描長度40 cm，輻射劑量：CTDIvol 1.68 mGy，DLP 79.35 mGy·cm；a.可見右側第4前肋急性骨折(黑箭頭)；b.可見右側第2、3、4前肋陳舊性骨折(黑箭頭)；c.可見第4前肋外側皮質連續性中斷，斷端稍凹陷、無移位(白箭頭)]

3 討論

CT在臨床上的應用十分廣泛，低劑量掃描技術發展中的“合理可行盡量低”原則顯著影響臨床實踐[8-9]。美國放射學協會和胸腔放射學學會推薦胸部低劑量CT的最大CTDIvol為3 mGy[10]。近年來，隨著CT技術的進步，大多數現代MSCT可以很容易實現推薦劑量的胸部低劑量掃描，而不影響圖像評估[7]，如ATCT[11]和迭代重建[12]技術。ATCT是一種智能調控管電流技術，根據被照射物體對X線衰減特性差異，從三維方向對管電流輸出實時調制。ATCT可以在不同解剖層面實現智能自動調節，而圖像信噪比保持一致。ATCT引入了NI概念，當適當調大NI時，可在保證診斷要求下有效降低輻射劑量[11，13]。既往CT圖像采用FBP解析重建[14]，但圖像質量提高和降噪程度有限。而ASiR可從FBP算法中得到圖像重建信息，在投影數據空間和圖像數據空間進行迭代重建，雖然，重建時間略有增加，但其重建圖像質量和降噪效果顯著[15]。因此，相對于單純降低管電壓和管電流給圖像質量和噪聲帶來的影響，ATCT聯合ASiR給觀察組圖像的增強和降噪使其圖像質量和噪聲水平會越來越接近常規組。

由于胸部組織對比度高，噪聲對圖像質量影響小，因此，低劑量掃描方案宜于在胸部CT掃描中實施[16]。Kalra[7]推薦成人胸部CT掃描NI設置12～15，而Jin等[17]在管電流下限10 mA并采用NI=26進行低劑量掃描診斷肋骨骨折的效能仍令人滿意。本研究觀察組管電壓80 kV、管電流下限80 mA、NI=22下應用ASiR 50%重建圖像診斷肋骨骨折的確診率與常規組比較，差異無統計學意義(P>0.05)。迭代重建技術本身不能降低輻射劑量，但可以擴展低劑量掃描條件的極限，在大幅降低輻射劑量的同時保證診斷效能。邊緣銳化工具在骨折的應用中是極為重要的技術手段[18]，骨重建圖像明顯增加骨質邊緣銳利度，對于骨折斷端的顯示優于標準重建圖像。本研究中，觀察組使用標準骨重建的圖像顯示骨折斷端銳利度明顯增加，螺距和球管轉速增加，減少了X線球管曝光時間，相應減少輻射劑量。

本研究局限性：(1)本研究是單中心、低樣本回顧性研究；(2)不同類型肋骨骨折在相同低劑量條件下診斷效能存在差異，未進行肋骨骨折分類研究；(3)未針對BMI展開個性化低劑量研究。以上局限有待今后進一步完善。

綜上所述，使用ATCT及ASiR的CT低劑量掃描方案在部隊官兵肋骨骨折診斷中更具優勢。