体重指数(BMI)在宝石能谱CT胸部低剂量扫描中的应用价值

山东省济南市千佛山医院CT-MR科(山东 济南 250014)李亚林 王 巍 马振申杨志强

体重指数(BMI)在宝石能谱CT胸部低剂量扫描中的应用价值

山东省济南市千佛山医院CT-MR科(山东 济南 250014)
李亚林 王 巍 马振申杨志强

目的 研究探讨在胸部CT扫描中BMI值与辐射剂量的相关性。方法 采取2012年11月至2013年5月期间在我院接受胸部CT检查的600例患者，随机取300例组成研究组，300例组成对照组。研究组根据每位患者的人体体重指数设计个性化的扫描参数，对照组则采用机型设备所设定的胸部扫描Auto mA功能；分别得到两组图像和有效剂量，由两位经验丰富的主治医师采用双盲法评价两组图像的质量。同时，对得到的两组有效剂量进行统计学分析评价。结果 研究组和对照组相比较，图像质量(尤其是肺窗显示质量)无显著差别；而研究组的有效剂量值明显低于对照组，具有统计学意义(P＜0.05)。结论 利用体重指数设定个性化扫描模式是目前最合理且有效地保证成像质量和降低辐射剂量的方法。

胸部CT；低剂量；体重指数

随着X-CT等影像设备在临床应用中的不断深化，世界范围内医疗行为中的医源性放射剂量在不断增加[4]，从目前的文献报道中也证实了患癌症的危险性同辐射剂量之间的线性非阈值关系，人们越来越关注CT检查的射线剂量给人体可能造成的潜在危害和如何在保证图像质量的前提下有效的降低辐射剂量[1]。在胸部筛查中，CT相比胸片更能早期探查到小的病变，因此，如何降低胸部CT扫描剂量并保证图像质量是我们工作中面临的挑战。在本研究中，我们引入了体重指数(BMI)的概念，通过根据不同患者体重指数个性化优化设计扫描方案，打破以往日常工作中一律使用设备商设置的固定扫描模式或自动毫安扫描方式，探讨体重指数在胸部CT低剂量扫描中的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 病例来源 2012年11月至2013年5月在我院行宝石CT胸部平扫的600例患者，分别各随机选取300例组成研究组和对照组。研究组为男性168例，女性132例，年龄21～95岁，平均60.34岁，身高151～185cm，体重39～85kg，BMI(Body Mass Index，体重指数)15.62～33.20，平均22.811±2。对照组为男性159例，女性141例，年龄19～89岁，平均58.62岁，身高148～188cm，体重41～89kg，BMI15.98～34.23，平均23.032±2。研究组扫描时管电压为100kV，管电流依据体重指数为40～90mA；对照组扫描时管电压为100kV，管电流选择Auto mA模式。

1.2 方法

1.2.1 设备：GE Discovery CT 750 HD机

1.2.2 检查方法：患者取仰卧位，呈先进模式，正侧位定位覆盖双肺区域。

表1 研究组图像质量评价结果

表2 研究组与对照组的有效剂量评价

1.2.3 扫描参数：螺旋扫描模式，机架转速0.6s/圈，准直器宽度40mm，管电压100kV，扫描层厚5mm，扫描视野(FOV)360×360mm，矩阵512×512，螺距(Pitch)0.984：1，ASIR30%，扫描层数35～64层，扫描范围(Z轴覆盖)170～315mm。

1.2.4 记录每位受检者个人信息及扫描时间，扫描范围，接受X线有效剂量等。

1.3 射线剂量评价方法 根据记录受检者检查时由计算机自动生成的剂量长度乘积DLP(Dose Length Product)，单位mGy/ cm，得到受检者的有效剂量ED(Effective Dose)，单位mSv，ED=DLP*C，C为人体各部位器官X线吸收换算因子，胸部c值为0.017。

1.4 影像的评价与分析 以自动毫安扫描的对照组图像为参照标准，由两位经验丰富的主治医师采用双盲法，选择胸锁关节、气管分叉及膈顶三个层面的纵隔窗与肺窗图像进行比较评价，分析评价四个方面的图像质量。A：胸膜下1.5cm内肺外周部血管图像质量；B：胸膜下2.5cm内肺支气管图像质量；C：纵隔结构图像质量；D：胸背部肌肉、脂肪及肩胛骨、肋骨边缘等软组织结构图像质量。研究组图像质量优于对照组的为I级，两者比较基本相同的为II级，质量稍差但不影响诊断的为III级，质量差且影响诊断的为IV级。

1.5 统计学分析 采用SPSS13.0软件对记录结果进行统计学分析，对研究组的影像结果和有效剂量与对照组进行比较，同时对两组的影像质量和有效剂量进行配对t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 研究组图像中肺窗结构显示与对照组同层面图像比较平价无明显差异；纵隔窗结构显示胸背部软组织图像质量略差于对照组。比较结果见表1

2.2 研究组与对照组的有效剂量相比较，无论是最大值、最小值还是平均值，均存在显著的统计学差异。研究组人群的有效剂量大大低于对照组人群的有效剂量。

3 讨 论

近年来，随着CT成像技术的不断进步，CT检查在临床应用中的范围越发广泛，从目前发表的许多文献上我们知道CT检查人数正呈现出全球爆发性的增长。美国国家研究委员会关于电离辐射的生物效应的第七号报告(BEIR VII report)指出，医疗诊断过程中的辐射剂量与人类的癌症发生率存在线性非阈值的响应关系[5]。国际放射防护委员会(ICRP)也曾经指出，10mSv的辐射剂量可能导致1/2000的癌症发病率[5]。因此，医务人员应该始终遵循ALARA(as low as reasonably achievable)原则，在保证图像质量的同时选择最合理的扫描参数和扫描技术。所有的病人都将会受益于CT检查有效剂量的降低，并且，低剂量技术更加有益于对辐射潜在危险性更高的人群，包括妇女(乳腺受到直接辐射)和青少年患者(癌症发生的滞后期更长)[1，3]。

病人在CT检查中所受辐射剂量以有效剂量[effective dose ED(mSv)]作为量化标准，有效剂量反映了人体内部器官对辐射剂量的吸收程度，是由各个器官的剂量信息和相对辐射损害所决定。在目前的所有CT设备中都可以通过剂量长度积(DLP)读出，它是通过人体不同组织对X线的吸收和散射的精确数字模拟来得到的，有效剂量(ED)即DLP值与吸收因子C(胸部为0.017)的乘积。

在CT检查中有多种方法可以降低射线剂量。首先，合理选择扫描参数(包括kV、mA、FoV、Z轴覆盖范围等)；其次，可以对被检者采取辅助措施，如：对非检查部位进行遮盖屏蔽。射线剂量与球管电流(mA)，曝光时间(s)成正比关系，与球管电压(kV)的平方成正比关系，与螺距成反比关系。在本研究中，为了保证研究组和对照组结果的可比性，我们将两组中各个病例的多数参数均保持相同不变，仅改变球管电流(mA)的设置，使每个病例有效剂量的改变只与mA的改变相关。

射线剂量随球管电压(kV值)的平方而改变，两者呈指数相关，适当降低kV将较大幅度降低有效剂量[2]。但过度降低kV会减小X线束的穿透能力，增加噪声影响图像质量，并且kV的变化会引起CT值的变化，从而给临床诊断带来一定影响。本机型固定设置了四个球管电压选项，分别为80，100，120，140kV，低于80kV会严重影响X线的穿透能力，在一般CT检查中不予考虑。我们将两组病例扫描时的球管电压统一设置为100kV，低于机型设置的胸部常规(Routine)模式的120kV。

射线剂量与球管电流(mA值)呈正线性关系，更高的毫安输出会降低图像噪声，提高信噪比，改善图像质量，使得高mA图像相对更加美观且更方便阅片[6，7，9]，同时，也毫无疑问地增加了辐射剂量。我们在研究组病例扫描中，根据每个病人的BMI，胸廓大小和预估的肌肉量等信息个性化地设计每个扫描毫安输出值，在保证图像质量和临床诊断准确性的前提下，更大限度地降低射线剂量。在对照组病例扫描中，均使用3D自动毫安技术，它通过正侧位定位图像自动地精确识别患者的体型变化，在扫描过程中实时地根据体型变化大小自动调节毫安输出值，保证了图像质量的一致性。我们把自动毫安输出范围的最大值和最小值分别设定为200mA和40mA。

人体体重指数(BMI)是国际上公认的一种评定人体肥胖程度的分级方法[8，11]，为体重(kg)除以身高(m)的平方(BMI=体重/身高2)。由于X线的穿透能力随受检者肥胖程度的增加而减弱，因此BMI越大，患者受检所需的管电流量也越高；反之，BMI越小mA值越小。根据不同BMI个体采用不同管电流值，可在保证获得较一致图像质量的前提下，均衡控制不同BMI个体的射线剂量，对有效降低受检者射线剂量有非常重要的意义。我们在研究组扫描中，分别将受检者根据BMI值设定为BMI≤20，20＜BMI≤25，25＜BMI≤30，BMI＞30四组，分别对应的球管电流输出为40或50mA、60mA、70mA、80或90mA。我们将研究组和对照组的图像通过双盲法比较后发现，多数研究组的图像质量略逊于对照组，但是，研究组的平均有效剂量明显低于对照组(研究组的ED均值为0.968mSv，对照组的ED均值为3.111mSv，P＜0.05)。

CT图像质量和CT射线剂量从一开始就是矛盾的两个方面，不适当的加大X射线剂量无疑会对受检者产生负面效应；但不顾图像质量而盲目地降低射线剂量也无助于临床诊断的需要[6，7]。胸部CT扫描主要以肺及纵隔内病变显示为主，由于肺脏为空腔低密度组织，X射线穿透能力强且与周围组织的密度对比大，因此，较易实现低剂量扫描。针对每位患者的BMI值个性化地设计扫描参数，合理地利用射线剂量使我们能够获得可用于临床诊断的图像是一种较理想的胸部CT检查方法。

目前，在胸部筛查中，CT比胸片可以更早探查到病变(CT为2.7%，胸片为0.7%)[10]。胸部CT检查愈发受到临床专业医生的重视，在胸部健康体检筛查中所占比重也日益增加。因此，低剂量扫描显得尤为重要，它对肺窗结构显示的图像质量影响甚微，完全能满足临床诊断的需要，从表1中可以看到，虽然研究组的低剂量图像质量没有优于对照组，但是也极少出现质量差且影响临床诊断的图像。极个别的质量差的图像经过我们分析认为是受检者体型较特殊且mA输出设计值偏低造成的。

从表2中看到，我们的研究结果证明了射线剂量与体重指数之间具有相当好的相关性。对于低BMI的个体(尤其是BMI在20以下)管电流明显减小，降低射线剂量的效果更佳。

说明在CT检查中，针对患者信息采用恰当的个性扫描方案，符合最优化合理使用低剂量原则，既避免了CT扫描中图像的不一致性又避免了过量的辐射损害。

当前，有关扫描参数模式(protocol)的管理较为混乱，不同的扫描参数模式由不同的医院或生产商或设备机型所决定。最后用于患者的实际扫描，而没有统一严格的控制标准。由于在一定程度上，射线剂量由扫描参数模式所决定，因此，在实际工作当中，需对扫描参数模式加以严格统一的控制管理。按照ALARA原则合理地控制检查中的辐射水平，让广大患者受益。

1. Committee to Assess Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation, National Research Council. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation: BEIR VII phase

2. Washington, DC: The National Academies Press; 2005. 2. Abada HT, Larchez C, Daoud B, etal. MDCT of the coronary arteries: feasibility of lowdose CT with ECG-pulsed tube current modulation to reduce radiation dose AJR 2006; 186: S387-S390.

3. Hausleiter J, Meyer T, Hadamitzky M, etal. Radiation dose estimates from cardiac multislice computed tomography in daily practice. Circulation 2006; 113:1305-1310.

4. Raff GL, Gallagher MH, O’Neill WW, Goldstein JA. Diagnostic accuracy of noninvasive coronary angiography using 64-slice spiral computed tomography. J Am Coll Cardiol 2011; 46(3): 552-557.

5. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Ann ICRP 1990;21.

6. 朱晓华，李大骏，薛永明，等.胸部CT低剂量扫描的图像质量与吸收剂量关系分析。中华放射学杂志，2003,37:945-950.

7. 李剑颖，GE VCT-高图像质量和低剂量的和谐，CT理论与应用研究，2006,15（3）：57-60.

8. 胡敏霞，赵心明，宋俊峰，等.64层螺旋CT腹部扫描参数优化的个体化选择.中华放射学杂志，2012，,46:624-628.

9. 康德强，赵晶，彭楠，等.辐射剂量个体化基础上降低64层CT冠状动脉成像扫描剂量的应用研究.中华放射学杂志，2012,46:234-238.

10.陈淮，曾庆思，郑劲平，等.低剂量螺旋CT定量成像技术对吸烟患者肺功能的研究.中华放射学杂志，2012,46:405-409.

11.王贵生，高建华，李剑颖，等.64层螺旋CT心脏检查中体重指数与射线剂量关系的研究.医学影像学杂志，2008,18:473-477.

(本文编辑: 汪兵)

Application Value of BMI in Chest Low Dose Scanning of Gem Energy Spectrum CT

LI Ya-lin,WANG Wei, MA Zhen-shen,YANG Zhi-qiang． Department of Medical Imaging, the Qianfoshan Hospital of Shandong Province, Jinan 250014 China

ObjectiveTo explore the correlation between body mass index and radiation dose in chest computed tomography scanning．Methods Choose 600 people who

chest CT scanning which comes to our hospital from August 2012 to May 2013． The cases were randomly divided into experiment group (300 cases) and control group (300 cases)． The study group set special scan parameters according to patients' body mass index, while the contrast group use chest CT scan Auto mA． Two groups of images and effective dose were acquired． Images' qualities were evaluated by two senior radiologists in a double blind method, at the same time the obtained effective dose were analyzed statistically．Results Compared the two groups, the image quality showed no significant difference, especially in lung window, While the study group's effective doses were apparently lower than contrast group, which showed statistical signification (P＜0．05)．Conclusion To set a personalized scanning parameters by using body mass index is the most reasonable and effective method to ensure both image quality and lower radiation dose．

Chest Computed Tomography; Low-dose; Body Mass Index

R826.63

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.07.14

2014-08-18

李亚林