头部不同头围受检者CT低剂量扫描参数优化研究

李斌，刘义军，刘婷，浦仁旺

大连医科大学附属第一医院 放射科，辽宁 大连 116011

0 前言

随着影像技术的不断发展，CT检查在临床中的应用越来越广泛，在过去20年的发展过程中，CT检查的频率在全世界范围内增长超过8倍[1]。CT扫描产生的辐射剂量占到所有医学辐射剂量的1/2左右[2]，大幅增加的辐射剂量引起了人们对于辐射危害及安全问题的广泛关注，于是有学者提出医学辐射防护的正当化和最优化原则，在保证图像质量的前提下最大限度地降低辐射剂量，成为研究的热点[3]。本研究对270例行头部扫描的受检者按头围尺寸进行分组，探讨不同头围受检者CT低剂量扫描参数的优化方法。本研究打破传统头部CT扫描所采用的固定曝光参数的扫描模式，可大幅降低头部CT扫描总体辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 临床资料

随机选取于我院行颅脑CT扫描的患者270例，年龄25～80岁，中位年龄52岁。

1.2 仪器与扫描方法

1.2.1 仪器

采用GE公司Lightspeed 16 层螺旋CT扫描仪。

1.2.2 扫描方法

（1）分组。测量270例颅脑患者侧脑室基底节层面头围径线长度，参照GB10000-88标准将头部分为3组（每组按3个特定扫描层面再分成1、2、3三个亚组，每组30例患者）。Ⅰ组：头围≤535 mm；Ⅱ组：580 mm ＞头围＞535 mm；Ⅲ组：头围≥580 mm。

（2）颅脑扫描参数。常规扫描参数管电压120 kV，管电流280 mA。低剂量扫描参数管电流为240 mA、200 mA、160 mA、120 mA 4组。其共同扫描参数为：120 kV、层厚5 mm，重建方式矩阵512×512、0.8 s/r、窗宽 80～100 HU、窗位 35～40 HU。

（3）选择特定扫描层面。① 辐射冠水平；② 基底节水平；③ 颞骨岩部四脑室水平。

（4）每一位患者在常规条件（280 mA）下行颅脑扫描后，再分别以240 mA、200 mA、160 mA、120 mA对每个亚组的特定层面进行同一层面的扫描，以上扫描均征得患者的同意。同时在基底节水平层面图像上测量SD值，每幅图像测量10个不同点计算平均值，各点测量面积均为100 mm2。

1.3 图像评价

所有图像均由3位经验丰富的医师进行双盲法阅片，使用5分制评分，3位医师在1周后重新进行评价，并对3位医师诊断结果的一致性进行Kappa分析。综合3位医师评分结果计算出不同头围、不同剂量下5种等级的图像数，并统计比较不同管电流间图像质量评分、SD值及剂量指数（CTDI）的差异性。5个等级质量评价标准：解剖结构清晰可见，无伪影，图像质地细腻均匀，能精确诊断为优，5分；解剖结构可见，基本无伪影，图像质地均匀但不很细腻，能作出诊断为良，4分；解剖结构可见，有少许伪影，图像质地不细腻不均匀，但尚能作出诊断为中等，3分；解剖结构隐约可见，伪影较多，从而降低了诊断的可信度为一般，2分；解剖结构不清楚，有明显伪影，图像质地粗糙，不能做出诊断为差，1分。

1.4 统计学分析

应用SPSS17.0统计学软件进行数据处理。对3位医师诊断结果一致性进行Kappa分析。对不同管电流间图像质量评分，SD值进行方差分析。对不同头围不同剂量下等级图像进行kruskal-wallis test非参数秩和检验，不同扫描剂量组间进行Mann-Whitney U两两比较。

2 结果

2.1 医师评价

3位医师自身前后一致性评价高度一致，K值为0.63。不同扫描条件在不同头围3组中均有显著性差异，结果见表1（P＜0.001）。Mann-Whitney U两两比较显示：Ⅰ组，120 mA与其余各组比较有显著性差异（P＜0.001），图像质量差（图1），160 mA与200 mA、240mA、280mA比较差异无统计学意义（P＞0.05），图像质量相似；Ⅱ组，120 mA、160 mA与其余各组比较有显著性差异（P＜0.001），图像质量差（图2），200 mA、240 mA、280 mA之间两两比较均无显著性差异（P＞0.05）；Ⅲ组，120mA、160 mA、200 mA与其余各组比较均有显著性差异（P＜0.001），图像质量均差（图3），240 mA与280 mA比较差异无统计学意义（P＞0.05），结果见表2。

表1 颅脑不同体厚不同扫描条件下图像等级秩和检验情况

图1 小尺寸头围扫描图像

图2 中等尺寸头围扫描图像

图3 大尺寸头围扫描图像

表2 颅脑不同体厚不同mA扫描两两比较Z(P)

2.2 评分及SD值

Ⅰ组，120 mA图像评分均值＜3分；Ⅱ组，120 mA、160 mA图像评分均值＜3分；Ⅲ组，120 mA、160 mA、200 mA图像评分均值均＜3分。SD均值＞4.5，不能达到诊断要求。与常规剂量280 mA在图像评分及SD均值上差异有统计学意义（P＜0.05），其结果见表 3，图 4～5。

表3 头部不同体厚患者CTDI图像评分及SD值比较结果

图4 SD均值比较

图5 图像评分均值比较

3 讨论

头部CT扫描，在临床的CT检查中一直占有很大的比例，扫描人次最多，重复检查的频率也在不断增长，总体的辐射剂量大幅增加。合理优化头部CT扫描参数，对均衡图像质量与辐射剂量具有重要的意义。

3.1 CT的辐射危害

国外学者[4]统计，自从19世纪90年代中期以来，美国每年接受CT检查的人次增加大于10%，而人口增加每年＜1%。常规及急诊情况下CT的检查量均有所增长[5-6]，病人电离辐射量激增。CT年检查人数由300万增加到2006年的6700万[7]。CT检查仅占所有放射学检查的11%，但是有效剂量约占总检查剂量的70%[8]。CT检查X线辐射剂量的大幅增加，使得受检者随机效应的发生风险提高。流行病学调查显示[9]，CT辐射剂量的增加可增大患者癌症发生的风险，Einstein等人[10]指出，在美国有1.5%～2%的患者由于CT检查导致肿瘤的发生。Colding[11]指出，成人腹部检查有效剂量为10 mSv时致癌风险会增加1/2000。由于CT扫描存在着这些危害，对于这种现今不可或缺的检查手段，我们要提高意识，遵循使用最低剂量原则，即ALARA（As Low As Reasonably Achievable）[12]，降低CT辐射剂量，减小CT辐射危害。

3.2 头部CT扫描研究现状， 扫描方案优化及意义

目前，对于头部CT扫描临床上大多采用固定曝光参数的扫描模式，扫描参数固定、应用于所有人群。头部低剂量的扫描研究也大多集中在小儿，刘昌盛等人[13]研究认为婴幼儿颅脑内结构自然对比度好，低剂量扫描适宜其颅脑病变检查。成人头颅低剂量研究，考虑尺寸大小的并不多见。国外对于体型尺寸的研究相对较早，最初的研究多以体重元素为参考[14]，同时很多国外的学者也进行了人体径线相关参数的研究，Haaga[15]的研究认为，人体体径能更好地反映X线的衰减与图像噪声的相关性，此类研究多集中在胸腹部，头部并不多见。本研究通过实际扫描发现，成人头围尺寸的差异同样对图像质量具有一定的影响。固定参数扫描会导致小尺寸头颅受检者接受过多的辐射剂量，产生辐射危害，此种扫描模式急需优化。按照头围大小对受检者进行分组，采用不同参数进行扫描，此种扫描优化方案是可行的，其开拓了另一种CT低剂量扫描的思路，它区别于常规固定参数扫描及管电流自动调制技术扫描的方式，将头部患者按不同头围进行分组扫描从而降低临床辐射剂量，对于降低辐射剂量意义重大，同时在低剂量的研究上开辟了新的途径。

本研究得出：患者头围≤535 mm，采用160 mA扫描最优，较常规剂量降低约42.3%；580mm＞头围＞535mm，采用200 mA扫描最优，剂量降低约27.9%；头围≥580 mm，采用 240mA扫描最优，剂量降低约14.3%。我院每月有约5000例患者进行头部CT扫描，此时对患者进行分组后行低剂量扫描与之前所有患者均采用统一常规剂量扫描的方法比较，总体扫描剂量有大幅降低，患者的受照剂量趋于合理化。

综上所述，本研究认为此扫描方案可应用于临床，达到了图像质量与射线剂量的均衡，既保证了图像质量又降低了辐射剂量，具有积极的放射防护意义及良好的社会效益。

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