双源CT在儿童颞骨检查中低剂量扫描条件的研究

张广文，张劲松，李剑，刘丛伟，吴志斌，刘豹，王栋



双源CT在儿童颞骨检查中低剂量扫描条件的研究

张广文，张劲松，李剑，刘丛伟，吴志斌，刘豹，王栋

【摘要】目的：探索儿童颞骨双源CT扫描中，低管电压、低管电流及正弦确定迭代重建（SAFIRE）技术降低辐射量的能力及对图像质量的影响。方法：将120例行颞骨高分辨率CT（HRCT）检查的儿童，按就诊时间随机分为常规剂量组A组（120 k V，180 m As，滤波反投影重建）及低剂量组B组（120 k V，110 m As，SAFIRE技术）、C组（100 k V，110 m As，SAFIRE技术）、D组（100 k V，80 m As，SAFIRE技术），每组30例。统计比较4组的平均CT值、噪声、对比噪声比（CNR）、信噪比（SNR）、剂量长度乘积（DLP）、有效剂量（ED）、图像质量评分，P＜0 .05为差异有统计学意义。结果：经组间方差分析，4组平均CT值无明显统计学差异（F= 1 .02，P＞0 .05）；噪声、CNR、SNR、DLP、ED和图像质量评分差异均具有统计学意义（F= 43 .57、55 .60、16 .50、406 .15、50 .80、154 .07，P均＜0 .05）。与A组相比，B、C、D组噪声分别降低36 .9 %、26 .0 %、16 .3 %；DLP分别降低39 .5 %、60 .9 %、71 .6 %；ED分别降低25 .5 %、50 .6 %、65 .6 %。结论：应用低管电压（100 k V）、低管电流（80 m As）及迭代重建技术进行儿童颞骨HRCT扫描，在满足临床诊断需求的图像质量前提下，可有效降低辐射量。

【关键词】儿童；颞骨；体层摄影术，X线计算机；迭代重建；辐射剂量

作者单位：710032 西安，第四军医大学附属西京医院放射科

高分辨率CT（high resolution co m puted to m ography，HRCT）能够清晰地显示颞骨的精细结构，在耳部疾病的诊断中具有很高的应用价值，但其在儿科疾病应用中存在的较高辐射量应引起足够重视。研究表明，每吸收1 Sv的辐射量，罹患癌症死亡风险在1岁以内为14 %，中年人为5 %，60岁以上人群低于2 %［1］，因此降低儿童所受辐射量尤为重要。本研究旨在通过降低管电压、管电流及迭代重建技术，探讨儿童颞骨双源CT检查的低剂量扫描条件。

材料与方法

1 .研究对象

搜集我院2014年3月- 2014年7月因耳部疾病需行颞骨HRCT检查的儿童120例（男64例，女56例），年龄1～14岁，平均（5 .24±1 .21）岁。120例中，CT诊断无异常65例，耳部疾病55例。按就诊时间先后顺序分为4组，分别为常规剂量A组，低剂量B、C、D组，每组30例。本实验经医院伦理委员会批准，受检者家属知情并签署知情同意书。

2 .设备及方法

采用Siemens So mato m Definition Flash CT扫描仪。扫描参数：A组管电压120 k V，管电流180 m As，应用滤波反投影（filtered back projection，FBP）重建；B组管电压120 k V，管电流110 m As；C组管电压100 k V，管电流110 m As；D组管电压100 k V，管电流80 m As；B、C、D组均应用正弦确定迭代重建（sinogra m affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）技术（制造商推荐使用等级为3［2］）。各组其它扫描参数相同：扫描范围由乳突尖至鼓室盖上缘，球管旋转时间1 .0 s，准直128×0 .6 m m，矩阵512×512，螺距0 .8，层厚1 .0 m m，间距1 .0 m m，窗宽4000 HU，窗位700 HU，视野250 m m×250 m m。

3 .评价指标及方法

客观质量评价：选取晶状体显示良好平面，于双侧玻璃体内及眼球前方空气区域各划定大小约5 m m2的感兴趣区（ROI），测量CT值及噪声值，取其平均值。噪声值为玻璃体CT值的标准差（SD），由机器自动生成。分别根据公式（1）、（2）计算信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）。

主观质量评价：由2名主治医师采用3分法对颞骨轴位图像质量进行评分。评分标准：各观察结构显示清晰，骨质边缘光滑、锐利，病变显示清晰，计3分；各观察结构显示尚可，骨质边缘欠锐利，病变显示清晰，不影响诊断，计2分；各观察结构显示模糊，出现伪影，病变显示不清晰，影响诊断，计1分。评价不一致时由上级主任医师进行分析，并达成共识。观察结构包括：听小骨、水平半规管、耳蜗螺旋板、面神经管迷路段，前庭窗等。

辐射量：检查后记录容积CT剂量指数（CTDIvol）和剂量长度乘积（DLP），并计算有效剂量（ED），其中DLP（m Gy·cm）= CTDIvol（m Gy）×Length（cm）；ED（m Sv）= DLP（m Gy·cm）×k［m Sv／（m Gy· cm）］，k为换算因子［3］（表1）。

表1　不同管电压、年龄组的头颈部ED换算因子k

4 .统计学方法

采用SPSS22 .0软件，单因素方差分析法比较4组的平均CT值、噪声、SNR、CNR、图像质量评分、DLP、ED，多重比较采用SNK-q检验，P＜0 .05表示差异有统计学意义。

结 果

1 .图像客观质量评价结果

4组CT值差异无统计学意义（F= 1 .02，P＞0 .05）；噪声、CNR、SNR差异均具有统计学意义（F= 43 .57、55 .60、16 .50，P均＜0 .05）；其中A、B组间噪声、SNR、CNR差异均具有统计学意义（q = 10 .97、5 .13、9 .44，P均＜0 .05）；A、C组间SNR差异无统计学意义（q = 1 .58，P均＞0 .05），而噪声和CNR差异均具有统计学意义（q = 7 .83、8 .84，P均＜0 .05）；A、D组间SNR无统计学差异（q = 1 .58，P＞0 .05），而噪声和CNR均具有统计学差异（q = 4 .87、11 .47，P均＜0 .05）；B、C组间噪声、SNR、CNR差异均具有统计学意义（q = 3 .14、3 .54、4 .38，P均＜0 .05）；B、D组间噪声、SNR、CNR差异均具有统计学意义（q = 6 .11、6 .71、7 .00，P均＜0 .05）；C、D组间噪声、SNR、CNR差异均具有统计学意义（q = 2 .97、3 .17、2 .63，P均＜0 .05）。与A组相比，B、C、D组噪声分别降低36 .9 %、26 %、16 .3 %（表2）。

表2　4组的CT值、噪声、CNR、SNR比较分析结果

2 .辐射量比较

4组DLP、ED差异均具有统计学意义（F= 406 .15、50 .80，P均＜0 .05）；其中DLP和ED在A、B组间（q = 17 .82、4 .47），A、C组间（q = 27 .46、8 .84），A、D组间（q = 32 .26、11 .47），B、C组间（q = 9 .64、4 .38），B、D组间（q = 4 .80、7 .00），C、D组间差异均具有统计学意义（q = 4 .80、2 .63，P均＜0 .05）。与A组相比，B、C、D组CTDIvol、DLP、ED分别降低38 .7 %、61 .3 %、71 .9 %；39 .5 %、60 .9 %、71 .6 %；25 .5 %、50 .6 %、65 .6 %（表3）。

表3　4组CTDIvol、DLP、ED比较结果

3 .图像质量评分

A、B、C、D组图像主观评分分别为（2 .95±0 .11）、（2 .95±0 .13）、（2 .88±0 .09）、（2 .46±0 .12）分。经方差分析，4组主观质量评分差异有统计学意义（F= 154 .07，P＜0 .05）；而A、B组间、A、C组间及B、C组间差异均无统计学意义（q = 0、1 .41、1 .41，P均＞0 .05）；A、D组间、B、D组及C、D组间差异均具有统计学意义（q = 17 .97、17 .97、16 .56，P均＜0 .05）。

4 .图像显示情况

分别从A、B、C、D组图像中选一幅显示蹬骨前后弓的轴位图像进行展示，4幅图像均为右侧颞骨局部放大图（图1～4）。

讨 论

CT低剂量研究一直是业界研究的一个热门方向，随着扫描速度的加快，探测器灵敏度的提高，重建软件的更新，低剂量扫描条件亦随之改变。降低辐射量的方法包括降低管电压及管电流、大螺距扫描、调整扫描层厚、层距、选择适宜的扫描视野等［4］。增加螺矩可减少曝光时间，从而降低辐射量，但螺距过大可导致Z轴分辨力下降，从而影响图像质量［5］，同时容易造成微小病灶的漏检。另外，既往文献报道在颞骨HRCT扫描中增加螺距，对降低辐射量无明显作用［6］。本研究采取降低管电压及管电流的方式，并参照既往文献［1，3，6-10］，将最低管电压设定为100 k V，最低管电流设定为80 m As，而扫描螺距与常规参数一致。通常降低管电压及管电流在降低辐射量的同时，亦会降低图像质量（主要为噪声及伪影的增加）。SAFIRE技术是西门子基于图像空间迭代重建技术推出的第二代迭代重建算法，对投影数据空间和图像数据空间均进行迭代重建，去除噪声，得到校正图像，并投影至原始数据域，如此反复多次进行迭代重建，得到最接近真实状况的图像［11］，因此可以在一定程度上降低噪声、减少伪影，弥补降低管电压及管电流所带来的图像质量下降［12］。SAFIRE技术包括1～5等级，等级越高，图像噪声越低，但重建后图像有明显的修饰感，所以一般推荐等级适中的重建强度［2］。杨石平等［8］研究发现，颞骨HRCT扫描中，低管电压结合SAFIRE技术与常规电压、FBP重建相比，可以降低辐射量，也可得到满意的图像质量，本研究在此基础上继续探究能提供参考价值的适宜管电压及管电流。

D组（100 k V，80 m As，SAFIRE技术）相对于A组（120 k V，180 m As，FBP重建）噪声降低16 .3 %，然而D组主观图像质量评分［（2 .46±0 .12）分］低于A组［（2 .95±0 .03）分］。通常来说，图像噪声降低，图像质量应该提高，但D组较A组图像噪声降低，主观图像质量评分也降低，出现了主观判断与客观指标不一致的情况，可能是因为SAFIRE技术基于噪声模型，按统计学最优原则进行重建，其噪声及伪影特性不同于FBP重建的图像，而放射科医师习惯观察FBP重建的相对高噪声背景图像，所以出现了主观评分较低的情况［9］。故评判图像质量优劣应从主观感受及客观指标两方面进行综合分析。虽然D组图像质量评分与其他组差异均具有统计学意义，但其均值大于2分，表示各观察结构显示尚可，病变显示清晰，不影响诊断；而且D组图像的SNR与常规剂量A组比较无统计学差异，所以D组图像质量是符合临床诊断需求的。

D组与A组相比，ED降低65 .6 %，其降低辐射量的能力非常突出，这对于处在发育期的儿童是非常有利的。相较于Nauer等［1］的研究，本研究D组管电压（100 k V）高于前者（80 k V），管电流（80 m As）略低于前者（90～110 m As），而D组的DE为（0 .176± 0 .01）m Sv，低于前者［（0 .25～0 .30）m Sv］，笔者认为其原因可能是机器性能差异所致，包括硬、软件的进步。

本实验不足之处：①受试对象年龄＜14岁，所含年龄组较为宽泛，由于各组病例数较少（每组30例），未进一步按照年龄组分组，给予不同的扫描参数，有待进一步研究探讨；②不同厂商的机器重建算法、硬件性能等不同，而本研究基于Siemens So mato m Definition Flash CT，所以应用范围有一定局限性。

综上所述，应用低管电压（100 k V）、低管电流（80 m As）及SAFIRE技术进行儿童颞骨HRCT扫描时，可在满足临床诊断需求的情况下，最大限度地降低患儿所受辐射量。

参考文献：

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·儿科影像学·

The optimized low dose scanning protocolin children's temporal bone examination with dual-source CT

ZHANGGuang-wen，ZHANGJin-song，LIJian，et al.Department of Radiology，Xijing Hospital，Fourth Military Medical University，Shanxi 710032，P.R.China

【Abstract】Objective：To explore the use of low tube voltage，low tube current and sinogram affirmed iterative reconstruction（SAFIRE）technique in reducing the radiation dose on scanning objects and its influence on image quality in children's tem poral bone examination with dual-source CT.Methods：For high resolution CTscan of tem poral bone，120 cases of children patients were divided according to date of clinical examination rando mly，into four groups：the conventional dose group，Group A（120k V，180 m As，filtered back projection reconstruction technique），low dose group，Group B（120k V，110 m As，SAFIREtechnique），Group C（100k V，110 m As，SAFIREtechnique），and Group D（100k V，80 m As，SAFIREtechnique），with 30 cases in each group .Statistical analysis and co m parison were made of the average CTvalue，noise，CNR，SNR，CTDIvol，DLP，EDand subjective evaluation score .Results：By the analysis of inter-group variance，there were no statistical differences in mean CTvalue am ong the four groups（F= 1 .02，P＞0 .05），w hile differences in noise，CNR，SNR，DLP，EDand subjective evaluation score were statistically significant（F= 43 .57，55 .60，16 .50，406 .15，50 .80，154 .07，respectively；P＜0 .05）.Co m pared with group A，noise reduction in group B，Cand Dwere 6 .9 %，26 %，16 .3 %，respectively . Reduction of CTDIvol，DLP，EDin group B，Cand Dwere 38 .7 %，61 .3 %，71 .9 %；39 .5 %，60 .9 %，71 .6 %；25 .5 %，50 .6 %，65 .6 %；respectively .Conclusion：The use of low tube voltage，low tube current and SAFIREtechnique for HRCTtem poral bone scan can effectively reduce the radiation dose in patients on the basis of meeting the needs ofimage quality for clinical diagnosis .

【Key words】Child；Tem poral bone；To m ography，X-ray co m puted；Iterative reconstruction；Radiation dosage

收稿日期：（2015-07-24 修回日期：2015-10-24）

通讯作者：张劲松，E-mail：zhangjs＠fm m u .edu .cn

作者简介：张广文（1986 -），男，甘肃平凉人，住院医师，主要从事腹部MRI诊断及应用工作。

DOI：10 .13609／j.cnki.1000-0313 .2016 .02 .018

【中图分类号】R814 .42

【文献标识码】A

【文章编号】1000-0313（2016）02-0171-04