CT扫描参数对CT值影响因素的实验研究

朱明，刘贵霞，李敬玉

（1.山东省临沂市中医医院医学影像科，山东临沂2760002；2.河北医科大学基础医学院病原生物学教研室，河北石家庄050017；3.河北医科大学第一医院放射科，河北石家庄050000）

CT扫描参数对CT值影响因素的实验研究

朱明1，刘贵霞2，李敬玉3

（1.山东省临沂市中医医院医学影像科，山东临沂2760002；2.河北医科大学基础医学院病原生物学教研室，河北石家庄050017；3.河北医科大学第一医院放射科，河北石家庄050000）

目的：探讨CT扫描时，CT扫描参数对CT值的影响。方法：配置浓度分别为0.15%、0.3%、0.5%、3%泛影葡胺水溶液及95%乙醇各50mL，分别抽吸到50mL注射器中，将5个注射器平行放置在盛水玻璃容器中作为研究对象。CT剂量指数（CTDI）分别为50、35mGy时，对研究对象行CT扫描，CTDI为50mGy时，扫描参数：140 kV、170mAs，120 kV、260mAs，100 kV、360mAs；分别扫描60层。CTDI为35mGy时，扫描参数：140 kV、120mAs，120 kV、165mAs，100 kV、250mAs；分别扫描60层；FOV 25 cm×25 cm，应用标准算法，5mm层厚重建图像。结果：不同kV、同一CTDI时，ROI的CT值两两比较差异均有统计学意义（均P＜0.05）；当ROI的CT值＞0时，ROI的CT值绝对差异＞5HU。同一kV、不同CTDI时，ROI的CT值差异有统计学意义；当ROI的CT值＞0时，ROI的CT值绝对差异＜2 HU。结论：①在根据病变组织不同阶段CT值判定疾病性质时，每阶段CT扫描时应采用同一型号CT设备在同样kV下扫描，在满足图像质量的情况下，尽可能减小X线CTDI。②CT增强扫描时，根据病灶组织的CT值判定疾病性质时，平扫和增强扫描应采用同一台CT设备扫描，扫描参数可在kV相同情况下，采用相同X线剂量自动调节技术，不必考虑CTDI对CT值的影响。③在对CT值同一性要求较高的CT数字减影血管造影中，平扫和增强扫描需采用完全相同扫描参数，且不应用X线剂量自动调节技术。

CT值；CT剂量指数；扫描kV值；体层摄影术，X线计算机

在CT扫描中，CT值具有重要的临床意义，如同一组织、器官不同性质病变的CT值不同。尤其是在动态增强扫描中，同一病变不同时相的CT值在临床确诊方面具有决定性意义。因此，需研究CT值改变是由于CT扫描参数的差异还是不同病变性质引起的。彭文献等［1］的CT扫描参数对人体组织CT值影响的研究及李峰坦等［2］的管电压对CT值测量、辐射剂量及图像质量影响的模型研究均对CT值的影响因素进行了分析，但彭文献等［1］未考虑CTDI对CT值的影响，李峰坦等［2］的结果过于复杂，不便临床应用，且不同机型X线滤过与能谱差异性较大，亦不利于推广。X线物理及成像理论研究表明，影响物质对X线吸收系数的因素是X线的能量，但CT扫描应用的X线不是单能射线，而是混合能谱射线。决定X线能谱的主要因素是扫描应用的kV值，但滤过及X线剂量也影响X线能量的分布，从而影响CT值。现就kV和CT剂量指数（CT dose index，CTDI）对CT值的影响及影响程度做一实验研究，报道如下。

1 材料与方法

应用GE Lightspeed VCT X线断层成像设备；76%的泛影葡胺10mL；efilm3.0图像处理软件，Matlab 2014b编程软件，SPSS 19统计软件。直径30mm的50mL PVC注射器5只，直径20 cm的玻璃容器1个，纯净水5 L，95%无水乙醇50mL。

配置浓度分别为3%、0.5%、0.3%、0.15%泛影葡胺水溶液及95%乙醇各50mL，分别抽吸到50 mL注射器中制成体模1～5，将5个体模平行放置在盛水玻璃容器中。CTDI分别为50、35mGy时，对其行CT扫描，CTDI为50mGy时，扫描参数：140 kV、170 mAs，120 kV、260 mAs，100 kV、360 mAs，分别扫描60层。CTDI为35mGy时，扫描参数：140 kV、120 mAs，120 kV、165 mAs，100 kV、250 mAs；分别扫描60层，准直器宽度32×0.625mm，应用标准算法，FOV 23mm×23mm，重建矩阵512×512，5mm层厚重建图像。将扫描图像以DICOM3.0格式传至efilm3.0图像处理工作站，再依据扫描参数分类保存为DICOM3.0图像。对保存图像基于Matlab 2014b编写程序，分别测量各体模ROI的CT值（图1）。

1.3 统计学方法应用SPSS 19.0单因素方差分析统计，未假定方差齐性的Tamhane检验，比较CTDI相同、kV不同时ROI的CT值；应用独立样本t检验，比较kV相同、CTDI不同时的ROI的CT值；应用单样本t检验，比较kV相同、CTDI不同时ROI的CT值差的绝对值。

2 结果

2.1 扫描参数为140、120、100 kV，CTDI分别为50、35mGy时5个ROI的CT值（表1，2）。

表1 CTDI为50mGy，不同ROI在140、120、100 kV时的CT值（HU，±s）

表1 CTDI为50mGy，不同ROI在140、120、100 kV时的CT值（HU，±s）

注：CTDI，CT剂量指数。ROI 1～5分别为以3%、0.5%、0.3%、0.15%泛影葡胺水溶液及95%乙醇制备的体模。

组别140 kV 120 kV 100 kV ROI 1 360.34±1.16 423.84±0.67 529.37±0.63 ROI 2 38.03±0.34 46.48±0.57 57.75±0.39 ROI 3 53.00±0.67 63.66±0.50 79.41±0.28 ROI 4 36.06±0.43 43.55±0.24 54.79±0.29 ROI 5-187.73±0.31-189.76±0.34-193.39±0.69

表2 CTDI为35mGy，不同ROI在140、120、100 kV时的CT值（HU，±s）

表2 CTDI为35mGy，不同ROI在140、120、100 kV时的CT值（HU，±s）

组别140 kV 120 kV 100 kV ROI1 360.27±1.45 425.95±0.99 530.23±0.54 ROI2 36.67±0.38 44.90±0.42 55.59±0.43 ROI3 53.11±0.64 64.96±1.10 81.03±1.08 ROI4 36.11±0.26 43.92±0.27 55.00±0.35 ROI5-187.90±0.65-190.42±0.81-192.43±0.33

应用SPSS 19.0单因素方差分析（ANOVA）统计，未假定方差齐性的Tamhane检验，5个ROI，在CTDI为50、35 mGy时，X线kV分别为140、120、100 kV时CT值两两比较差异均有统计学意义（均P=0.000）。X线kV影响物质的CT值，其CT值与X线kV呈负相关，即随X线kV增加CT值减小。但在CT值＜0类脂类物质的CT值随X线kV增加而增加。CT值随X线kV变化的趋势，见图2。

2.2 在相同kV时，CTDI为50、35mGy，应用独立样本t检验，统计CTDI对CT值的影响（表3～5）。由独立样本t检验结果可知，尽管在100、120 kV时5个ROI的CT值在不同CTDI时（35、50mGy）差异均有统计学意义（均P=0.00），但其均值差较小。而在140 kV时，ROI 1、ROI 3、ROI 4的CT值在CTDI不同时差异无统计学意义（均P＞0.05），尽管ROI 2、ROI 5的CT值在CTDI不同时差异有统计学意义（均P=0.00），但其均值差非常小。

表3 在100 kV时，CTDI为35、50mGy时的CT值（HU，±s）

表3 在100 kV时，CTDI为35、50mGy时的CT值（HU，±s）

组别35mGy 50mGy P值ROI 1 530.23±0.54 529.37±0.63 0.00 ROI 2 55.59±0.44 57.75±0.39 0.00 ROI 3 81.03±1.08 79.41±0.28 0.00 ROI 4 55.00±0.35 54.79±0.29 0.00 ROI 5-192.43±0.33-193.39±0.69 0.00

表4 在120 kV时，CTDI为35、50mGy时的CT值（HU，±s）

表4 在120 kV时，CTDI为35、50mGy时的CT值（HU，±s）

组别35mGy 50mGy P值ROI1 426.07±0.96 423.80±0.66 0.00 ROI2 44.88±0.44 45.43±0.59 0.00 ROI3 65.06±1.11 63.45±0.38 0.00 ROI4 43.91±0.27 43.55±0.32 0.00 ROI5-190.49±0.83-189.06±0.36 0.00

表5 在140 kV，CTDI为35、50mGy时的CT值（HU，±s）

表5 在140 kV，CTDI为35、50mGy时的CT值（HU，±s）

组别35mGy 50mGy P值ROI1 360.27±1.45 360.27±1.18 0.95 ROI2 36.67±0.38 36.97±0.35 0.00 ROI3 53.11±0.64 53.05±0.80 0.55 ROI4 36.11±0.26 36.11±0.40 0.98 ROI5-187.90±0.65-187.38±0.39 0.00

2.3 在相同kV，CTDI为50、35 mGy时配对，取相应ROI的CT之差的绝对值，应用单样本t检验，分别应用与均数大致相当的数值作为检验值，统计CTDI对CT值影响的程度（表6）。

表6 CTDI为35、50mGy时，ROI的CT值之差（HU，±s）

表6 CTDI为35、50mGy时，ROI的CT值之差（HU，±s）

组别CT差值检验值P值ROI 1 1.16±0.95 1.2 0.80 ROI 2 1.71±0.67 1.7 0.86 ROI 3 1.18±0.93 1.2 0.66 ROI 4 0.45±0.33 0.5 0.12 ROI 5 0.94±0.65 1.0 0.31

表6示，应用单样本t检验，ROI 1、ROI 2、ROI 3、ROI 4、ROI 5 CT值的检验值分别取1.2、1.7、1.2、0.5、1.0时，差异无统计学意义（均P＞0.05）。在kV相同，CTDI＜30%的情况下，ROI的CT值的变化＜2HU。

图1 各ROI的CT值测量示意图

图2 ROI的CT值与kV的关系

3 讨论

由图2 ROI的CT值与X线kV关系曲线可知，CT值为0物质的吸收系数大于水时，其CT值随kV的增加而减少，是由于其吸收系数比水随kV增加而减小的程度更大，从而引起物质CT值随kV的增加而减少。

CT值为0物质的吸收系数小于水时，其CT值随kV的增加而增大，是由于其物质的吸收系数比水随kV的增加而减小的程度更小，从而引起物质CT值随kV的增加而增加。

不同的kV下，物质的CT值变化较大，在临床实践中根据CT值判断疾病性质时［4-5］，须考虑扫描成像时应用的kV值，否则有可能误诊、误治。

kV相同、CTDI不同时，ROI的CT值大部分差异有统计学意义，但在CTDI为50mGy时，CTDI减少30%，ROI的CT值改变量＜2HU。产生这种差异的原因是：扫描时应用的X线是混合能谱射线，各种能谱射线的比例随X线剂量的改变而改变，并引起物质X线吸收的改变，从而导致ROI的CT值改变。组织CT值改变量若＜5 HU，基本无临床意义。因此，在临床实践中，如CT图像质量合格，不必考虑CTDI对CT值的影响。

总之，在根据病变组织不同阶段CT值判定疾病性质时，每次扫描时应采用同一型号设备在同样kV下扫描，在满足图像质量同时，尽可能减小CTDI。CT增强扫描时，根据病灶组织CT值判定疾病性质时，平扫和增强扫描也应采用同一台设备扫描，扫描参数可在kV相同的情况下，采用相同mA自动调节技术，无需考虑mA的差异对CT值的改变影响对疾病性质的判定［6］。在对CT值要求较高的CT数字减影血管造影检查中，平扫和增强扫描扫描参数须完全相同，且不可应用mA自动调节技术。

［1］彭文献，彭天舟，叶小琴，等.CT扫描参数对人体组织CT值影响的研究［J］.中华放射医学与防护杂志，2010，30（1）：79-81.

［2］李峰坦，李东，张云亭.管电压对CT值测量、辐射剂量及图像质量影响的模型研究［J］.中华放射学杂志，2013，47（5）：458-461.

［3］石明国，韩丰谈.医学影像设备学［M］.北京：人民卫生出版社，2016：242.

［4］张辉，鞠建宝，吴允刚，等.真菌性鼻-鼻窦炎与慢性鼻-鼻窦炎局部骨质及CT值对比性研究［J］.济宁医学院学报，2014，37（2）：103-105.

［5］朱维俊，田为中，窦小峰.多排螺旋CT对肺部肿块性质诊断及鉴别诊断价值探讨［J］.实用医学影像杂志，2016，17（5）：395-398.

［6］王慧慧，郭小超，王霄英，等.100 kVp与120 kVp上腹部双期增强CT胰腺强化程度及图像质量的对比［J］.中国医学影像学杂志，2016，24（2）：122-129.

2016-12-22）

10.3969/j.issn.1672-0512.2017.04.029

李敬玉，E-mail：18633889850@163.com。