64层双源CT管电流自动调节技术配合降噪处理在胸部低剂量CT中的应用价值

陈淑君 徐裕金 王维军 李贤兴 江海涛

[摘要] 目的 探讨64层双源螺旋CT自动管电流调节技术配合降噪处理在胸部低剂量CT中的应用价值。 方法选取2014年3～7月参加我院胸部CT检查的健康人群受检者200名，抽取其中100名，接受低剂量螺旋CT检查，作为A组；另100名接受常规CT平扫检查，作为B组，由两名胸部专业放射科医师采用双盲法对肺尖、中肺、下肺图像进行图像质量评分（IQS），测量图像标准差（SD）值，记录容积CT剂量指数（CTDIvol），并进行统计学分析。结果 肺尖、中肺、下肺的图像标准差SD值，A组分别是（34.34±2.17）、（30.63±0.74）、（30.74±1.21）；B组分别是（36.82±2.51）、（34.15±1.98）、（31.69±1.93）。肺尖，中肺，下肺的图像质量评分的IQS值，A组分别是（1.83±0.36）、（1.59±0.38）、（1.64±0.34）；B组分别是（2.31±0.47）、（1.68±0.42）、（1.73±0.48）。在肺尖，A组的SD值和IQS低于B组（P<0.05）。 结论 在低剂量肺部CT检查中应用管电流自动控制技术并配合降噪处理，将使辐射剂量分布趋于合理化，更有利于观察肺尖的结构，提高该部位疾病的检出率。

[关键词] 低剂量；体层摄影术；X线计算机；自动管电流调节；图像质量

[中图分类号] R816.4 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2015）10-0113-04

在2014年公布的中国恶性肿瘤2010年发病与死亡的年报中，肺癌的发病率和死亡率均位于第一[1]。胸部低剂量CT是肺癌筛查的有效手段， 随着CT技术的日益更新， 根据辐射防护最优化原则也称ALARA（as low as reasonably achievable，ALARA）原则，即在得到优质图像的前提下，将一切辐射照射保持在可合理达到的尽可能低的水平，根据不同厂家设备的软件和硬件条件，将扫描参数进行个性化设置，使受检者接受的辐射剂量降低，同时使图像质量不受到影响，是目前临床研究的重要方向之一。

本研究利用西门子CareDose 4D管电流自动控制技术配合降噪处理的个性化扫描方案在胸部低剂量检查中应用，与日常使用常规剂量且固定管电流的扫描方案进行对比研究，分析对图像质量的影响。

目前，针对体检人群的胸部低剂量 CT 扫描方案是研究的热点之一，在目前众多的扫描方案中，常用的扫描方案是固定管电流50 mA[2]。但此类扫描方案忽略了不同个体以及同一个体的组织密度结构差异，造成对某些部位，如肺尖照射量不足，而另一些部位，如中肺则可能存在照射量过多，降低了图像质量和稳定性，使诊断准确率下降。自动管电流调节技术可根据由人体不同组织结构差异的分布不同造成对射线吸收的差别，计算出个体化的有效管电流量，并对管电流量进行自动调节，从而降低辐射剂量。本研究将对在低剂量肺部CT检查中应用管电流自动控制技术并配合降噪处理的方法进行初步探讨。以期优化胸部低剂量CT检查的扫描方案，使辐射剂量分布趋于合理化，且不降低图像质量。

1 资料与方法

1.1一般资料

选取2014年3～7月于我院接受低剂量螺旋CT检查的受检者100例，作为A组，均签署胸部CT低剂量体检知情同意书，排除扫描范围内有心脏起搏器、胸骨内固定物等金属固定物者。A组男49例，女51例，年龄41～68岁，中位年龄55.1岁。另选取2014年3～7月于我院接受常规剂量CT平扫检查的健康人群受检者100例，作为B组，排除扫描范围内有心脏起搏器、胸骨内固定物等金属固定物者。B组男52例，女48例，年龄39～86岁，中位年龄61.7岁。

1.2仪器与方法

采用SIEMENS SOMATOM DIFINITION 64层双源螺旋CT扫描成像系统。扫描前对受检者进行憋气训练，受检者吸气末一次屏气完成扫描，扫描范围从肺尖到肋膈角（包括全部肺）。A组低剂量扫描及重建方案：120 kV，30 mAs，增加CareDose技术，层厚5 mm，层间距5 mm，螺距1.0，重建薄层图像，采用ASA卷积系数（kernel值）重建进行降噪处理，层厚和层间距均为1.0 mm，层间隔为0；B组常规剂量扫描及重建方案：120 kV，110 mAs，层厚5 mm，层间距5 mm，螺距1.0，重建薄层图像，采用标准算法，层厚和层间距均为1.0 mm，层间隔为0。

1.3图像分析

所有图像均传输至SIEMENS专用诊断工作站，由胸部专业放射科医师在专用监视器上观察图像，进行测量分析及后处理。采用标准肺窗[窗宽/窗位：（1600～2000） Hu/（-600～-700）Hu]、纵隔窗[软组织窗，（350～380） Hu/（10～15）Hu]及骨窗（2000/400）Hu进行观察。

1.3.1 图像噪声的主观评价及方法 采用双盲法评分： 由两位高年资胸部专业放射科医师在不显示扫描参数的情况下，分别独立从诊断工作站专业监视器上阅片并进行图像质量评分（image quality scores，IQS），其中一位为副主任医师以上职称。评分标准见表1。

表1 IQS评分标准

1.3.2 图像噪声的客观评价及方法 ①测量方法：不同层面图像标准差（standard deviation，SD）值测定方法：在每位受检者的重建纵隔窗图像上，选取指定层面的均匀组织进行测量：在肺尖，选取胸锁关节层面的均匀肌肉组织进行测量；在中肺，选取气管隆突下水平层面的升主动脉进行测量；在下肺，选取膈上层面的降主动脉进行测量，感兴趣区划分面积为（200±10）mm2。②对比方法：对选定层面在左、右、后各取3个位点，分别测其SD值，取其均值作为该层面SD值。

1.4 剂量

开启CT的“Dose Report（剂量报告）”功能，记录扫描时的各剂量参数，包括容积CT剂量指数（CTDIvol），并储存传输至PACS。

1.5统计学分析

应用统计软件SPSS 17.0进行分析。运用Kappa检验的方法评价两名医师IQS的一致性，若两名医师一致性较高，则任取一名医师的评分作为IQS。各取两组研究对象的指定对应层面，比较低剂量与常规剂量的SD均值。采用独立样本t检验的方法比较两组的SD值和IQS。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1两组剂量对比分析

受检者低剂量扫描和常规扫描CTDIvol 容积CT剂量指数分别为2.06 和8.50。低剂量肺部CT 扫描吸收剂量约为常规剂量的1/4，有显著差异。

2.2 两名胸部专业影像诊断医师IQS评分结果的一致性分析

Kappa一致性检验的结果：在对肺尖、中肺、下肺IQS评分中，两名医师的一致性均较高（Kappa值均>0.75，P均>0.05），故采用其中任一名医师的评分结果作为标准评价图像质量。

2.3 两组图像质量对比分析

在肺尖层面，A组的IQS低于B组（P<0.05），说明A组的图像质量优于B组；而在中肺和下肺层面，A、B两组IQS比较差异无统计学意义（P均>0.05），说明两组图像质量无明显差异，见表2。

表2 A、B两组肺尖、中肺和下肺的IQS比较（x±s）

2.4两组对应的层面图像SD值比较结果

在肺尖和下肺层面，A组SD值低于B组（P<0.05），即A组图像噪声低于B组；在中肺层面，A、B两组SD值比较差异无统计学意义（P>0.05），即两组图像噪声无明显差异，见封三图5～7、表3。

表3 A、B两组对应的不同层面图像的SD值比较结果（x±s）

3 讨论

肺癌在早期阶段的临床症状并不明显，不具有典型特异性，而肺癌患者的预后效果又较差，在能够确诊时超过一半的患者已经为肿瘤晚期，延误了最佳治疗时期[3，4]，已成为当前中老年人主要的死亡原因之一。有研究表明，对肺癌的早期准确诊断有助于进行肿瘤完整切除手术，最大限度延长患者的存活时间[5]。因此，对肺癌患者进行早期准确诊断，能使患者及时得到治疗，保障其生命安全。通过影像学检查方法进行普查是发现早期或无症状的亚临床期肺癌的最有效方法。目前，最常用的影像学检查方法是普通胸部X线摄片和胸部多层螺旋CT[6，7]。其中多层螺旋CT分辨率极高，有很高的临床诊断价值，但其缺点是辐射剂量太大，会对患者身体造成一定程度损伤。在胸部体检中，低剂量 CT 因辐射剂量较低而得到较广泛的应用，尤其是在肺癌筛查方面，其检出率要大大高于 X 线胸片。相对于胸部X线片，螺旋CT对肺癌的早期诊断有明显的优势[8，9]。随着公众健康意识的提高，健康体检年受检量不断上升[10]。多层螺旋CT的问世及低剂量CT扫描技术的成熟为肺癌的CT普查创造有利条件[11]。韩伟等[12]对1 000 名健康体检者分别进行普通平片和低剂量胸部 CT 平扫，结果显示胸片异常发现率20.18%，低剂量CT胸部平扫异常发现率 46.17%。王甦等[13]报道低剂量 CT 是检测早期无症状肺癌的有效方法，可提高检出率，实现疾病的早期诊断和治疗。郑文龙等[14]报道多层螺旋 CT 成人胸部低剂量扫描，既不影响胸部疾病的诊断，又能显著降低扫描剂量，具有显著的防护价值。据报道，低剂量胸部CT检查可使肺癌的死亡率降低20%[15]。

本研究在对比了低剂量CT和常规剂量CT后，结果显示：在肺尖，A组图像质量优于B组；在中肺，两组SD值及IQS均无统计学意义的差异；在下肺，A组SD值低于B组，而两组IQS差异无统计学意义，但A组的管电流低于B组。由此可见，管电流自动调节技术提高了图像质量和均一性，在观察肺尖的结构方面更有优势，提高了该部位疾病的检出率，而在吸收剂量上A组优势明显，几乎只相当于B组的1/4。

CT图像的质量取决于高对比分辨率、低对比分辨率和噪声。在一定的剂量下，不同厚度的物体对X线的衰减程度不同，厚度越大的物体，重建出来的图像的噪声较大。骨骼多的地方其噪声要比软组织多的地方噪声大，为了使噪声水平趋于一致，可在骨骼多的地方加大剂量，而在软组织多的地方减少剂量。如人体纵轴方向的厚度和衰减程度差异较大，在纵轴方向就可以很好地实施剂量降低技术。本研究中采用CAREDOES 4D西门子优势技术，根据定位片中恒定管电流下纵轴衰减程度差异，达到自动调整剂量减少患者的曝光剂量、但不降低图像质量的结果。

除了应用管电流自动调节技术使剂量分布合理化，本研究中还对比了低剂量CT扫描和常规剂量扫描对图像质量的影响，发现在以肺部为主要观察部位的图像中，低剂量CT 并未明显降低图像质量（见封三图8）。管电流降低引起图像质量的下降主要是降低了低对比分辨力， 而高对比分辨力几乎不会因此下降。量子噪声的升高与mA 值的平方根成反比。病变与周围正常肺组织形成对比是显示肺部病变的基础，噪声水平的升高将降低其显示质量。充气的肺组织平均CT 值在 -810～-860 Hu。在低剂量胸部CT扫描中，大血管和胸壁软组织是引起影像图像质量降低的主要因素，肺组织中病变受噪声影响不大。

低剂量螺旋CT 体检解决了群体辐射剂量过大的问题。适用于高危人群普查早期肺癌。而在低剂量肺部CT检查中使用管电流自动控制技术并配合降噪处理，将使辐射剂量分布进一步趋于合理化，更有利于观察肺尖的结构，提高该部位疾病的检出率。随着CT检查的普及，在保证图像质量可用于诊断疾病的前提下，尽可能降低群体辐射剂量是医务工作者的重要责任和研究方向。

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（收稿日期：2014-12-01）