低辐射剂量迭代技术在颅脑螺旋CT三维成像中的临床应用

邓波红，张任华，黄和平，孙毅（郴州市第一人民医院：.放疗中心；.影像中心，湖南43000）

多层螺旋CT由于其扫描速度快、密度分辨率好、空间分辨率高，能在第一时间明确有无外伤、出血、颅骨骨折及病变的范围和部位等，已成为颅脑外伤和急性病变患者的首选影像学检查手段[1]。为减小CT电离辐射对人体造成的伤害，低剂量CT扫描已成为研究的焦点，目前颅脑CT扫描以听眦线（OML）的横断面（非螺旋）最为常见，多见报道低剂量与常规剂量均采用非螺旋CT扫描的对比研究[1⁃3]，鲜见在颅脑CT中应用低辐射剂量的自适应迭代重建技术（ASiR）螺旋扫描与常规剂量滤波反投影重建（FBP）非螺旋扫描的对比研究。本研究旨在评价低辐射剂量结合ASiR在颅脑螺旋CT扫描技术中的临床应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集郴州市第一人民医院2016年7月至2017年6月接受颅脑CT扫描成像的可疑病变患者。纳入标准：（1）年龄18岁以上；（2）颈部无外伤、金属固定术；（3）眼睛和鼻咽部无占位性病变；（4）无严重心、肝、肾功能不全者。最终纳入230例行颅脑CT扫描患者，其中男129例，女101例；年龄18～89岁，平均（46.41±17.50）岁；按照不同的扫描成像技术分为Ⅰ、Ⅱ两组，各115例。Ⅰ组：常规剂量非螺旋扫描组，男65例，女 50例；年龄 18～86 岁，平均（46.10±16.57）岁。Ⅱ组：低辐射剂量迭代技术螺旋扫描组，男64例，女51例；年龄 19～89 岁，平均（46.72±18.45）岁。两组患者年龄及性别等比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 检查方法 所有患者取仰卧位，颅脑两侧对称进行CT平扫，扫描部位以外做屏蔽防护，合作患者（不配合者先做镇静）平静呼吸状态下扫描，扫描时嘱患者闭眼、下颌内收。先做矢状面定位片（100 kV，10 mA），扫描范围自颅底OML至颅顶（外伤患者包括颅底骨和顶骨），均采用矩阵 512×512，螺距 0.984∶1，进床速度39.4 mm/r，视野 230～250 mm2，管电压 120 kV，窗宽100 HU，窗位45 HU。Ⅰ组：使用GE Brightspeed ct13扫描仪，非螺旋扫描，颅脑幕下（小脑）层厚和层距均为5 mm，管电流220 mA，颅脑幕上层厚和层距均为10 mm，管电流200 mA，均采用FBP重建。Ⅱ组：应用GE Dis⁃covery CT750HD宝石CT扫描仪，为ASiR重建技术，容积扫描，层厚和层距均为5 mm，管电流100 mA，在CT扫描原始数据中选取50%进行ASiR重建，扫描后再重建层厚、层距均为1.25 mm。CT平扫后可疑病变患者，扫描范围包括第一颈椎和顶骨，即行动脉期增强扫描：扫描范围及参数均与平扫相同，均经肘静脉注射非离子型对比剂碘普罗胺（300 mgI/mL），采用双筒高压注射器，增强剂量1.0 mL/kg，总量60～80 mL，注射流率3 mL/s，生理盐水前后各20 mL，延迟扫描时间为25 s。记录单次扫描容积CT剂量指数（CTDIvol）、总剂量⁃长度乘积（DLP）。所有图像传送至GE AW4.2工作站进行后处理，脑组织窗、骨窗观察，对Ⅱ组的再重建图像行多平面重组（MPR），可疑颅内血管病变增强和颅脑外伤均需再进行最大密度投影（MIP）、容积重组（VR）。

1.2.2 影像质量评价 由3名CT医生对所有颅脑CT平扫影像质量进行评价，着重观察第四脑室平面（小脑）、鞍上池平面（颞叶）、第三脑室平面（额叶）、松果体平面（丘脑）、侧脑室体和颅顶平面（顶叶）。（1）客观评价：噪声测定，选择平扫最大截面于小脑、颞叶、额叶、丘脑和顶叶设置类圆形感兴趣区（ROI），面积约为60 mm2，测量3次时取平均CT值，包括颅脑病变组织，噪声为平均CT值的标准差（SD）。（2）主观评价：根据临床经验采用4分制独立对各图像质量评分。1分，影像层次不清晰，伪影较重，噪声值高，各脑组织分辨不清，整体效果差，不能达到诊断要求，需重新扫描；2分，影像层次尚可，可见伪影，噪声值较低，尚能显示各脑组织，整体效果一般，基本可以诊断；3分，影像层次较清晰，伪影少，噪声值低，各脑组织显示良好，整体影像能满足诊断要求；4分，影像层次清晰，无伪影，噪声值低，各脑组织显示佳，整体影像效果优，完全满足诊断要求。

1.3 统计学处理 采用SPSS19.0软件进行数据统计分析。计量资料以表示，两组均数的比较采用独立样本t检验；计数资料以构成比表示，采用χ2检验；采用Kappa检验评价3名CT医生主观评分的一致性。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组平均辐射剂量的比较 有效剂量mSv=DLP*K，K值在颅脑CT扫描是0.002 1[4]。Ⅰ组的平均有效剂量是（1.97±0.09）mSv，Ⅱ组的平均有效剂量是（0.72±0.16）mSv，降低率达 63.45%（1.22/1.97），CTDIvol和 DLP的降低率分别为 84.74%（127.43/150.37）和63.44%（595.94/939.32），差异均有统计学意义（P＜0.01）。见表 1。

表1 两组平均辐射剂量的比较（±s）

表1 两组平均辐射剂量的比较（±s）

组别Ⅰ组Ⅱ组F P CTDIvol（mGy）150.37±4.34 22.94±4.69 0.592＜0.001 DLP（mGy）939.32±42.71 343.38±74.90 38.284＜0.001有效剂量（mSv）1.97±0.09 0.72±0.16 38.284＜0.001

2.2 两组影像质量比较 两组颅脑CT平扫图像噪声的客观评价见表2，图像质量显示能力评分见表3，其中Ⅰ组和Ⅱ组各有1例均评差为1分（运动伪影）。3名医生影像质量评分的一致性较好（Kappa=0.71）。两组影像质量比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表2 两组颅脑CT扫描图像噪声的客观评价（±s）

表2 两组颅脑CT扫描图像噪声的客观评价（±s）

组别Ⅰ组Ⅱ组t P小脑5.34±0.64 5.60±0.85 6.885 0.051颞叶3.36±0.36 3.46±0.38 0.426 0.077丘脑2.99±0.48 3.14±0.66 8.422 0.068额叶3.20±0.45 3.36±0.58 3.716 0.055顶叶3.01±0.49 3.18±0.77 17.639 0.065

表3 两组颅脑扫描图像质量显示能力评分（±s，分）

表3 两组颅脑扫描图像质量显示能力评分（±s，分）

组别Ⅰ组Ⅱ组t P医生甲3.47±0.62 3.42±0.72 3.541 0.061医生乙3.48±0.63 3.46±0.75 3.192 0.075医生丙3.50±0.64 3.34±0.74 4.347 0.075

3 讨 论

随着多层螺旋CT技术的迅速发展，广泛地应用于临床，颅脑患者日益增多，临床需求的影像质量越来越高。如临床诊治脑出血及脑梗死时必需进行多次复查常规CT扫描[5]，尤其对疑难病变仍需多次重复扫描，每次扫描均伴有一定的辐射剂量，且随着次数的增加而累加[6⁃7]。可CT电离辐射会对人体造成伤害，是目前医学辐射的主要来源[8⁃9]，对患者辐射剂量的增加可能诱发各种恶性肿瘤[10]。辐射剂量的公众个人限值是1年1 mSv，是依据国际放射防护委员会1990年发布的60号文件规定。因此，如何控制每次CT扫描在保证影像质量的基础上，最大限度地降低辐射剂量而成为目前研究的热点[11⁃13]。近年来，迭代重建算法能够有选择地识别并去除影响噪声，其降噪能力使之能在较低剂量条件下获得较好的影像质量[14]。ASiR相比FBP可以降低影像噪声，保证影像质量，使进一步降低辐射剂量成为可能[15]。有文献报道，与FBP比较，ASiR的辐射剂量降低 32%～65%，影像质量无下降[16⁃17]。

本研究结果显示，Ⅱ组与Ⅰ组辐射剂量比较，Ⅱ组辐射剂量降低，差异有统计学意义（P＜0.01）。CTDIvol的降低率（84.74%）明显高于文献报道的其他部位的研究结果（32%～65%），DLP和有效剂量的降低率（63.44%、63.45%）也一样符合研究结果，是充分利用颅脑的稳定性，以及体积相对小、辐射剂量相对减少，有效辐射剂量[（0.72±0.16）mSv]低于国际标准1 mSv。

虽然Ⅱ组影像质量显示能力评分及噪声影响略低于Ⅰ组，但两组比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。Ⅱ组不但在进行不同平面的窗宽、窗位（脑组织窗、骨窗）观察不同组织结构有明显优势，如超薄层重建、多平面重组的冠状面（图1A）和矢状面（图1B），亦可进行颅骨、增强后颅内血管的VR和MIP成像，而且没有重复扫描增加辐射剂量。同样，Ⅱ组在颅脑幕下第四脑室平面（小脑）、鞍上池平面（颞叶）、第三脑室平面（额叶）、松果体平面（丘脑）、侧脑室体和颅顶平面（顶叶）等图像质量显示依然良好，尤其在幕下的小脑和脑干区，以往由于明显降低剂量会导致大量的亨氏伪影和噪声而无法保证图像质量，但本研究Ⅱ组并未出现大量伪影和噪声（除两组各有1例均不配合而导致运动伪影外），只是Ⅱ组的噪声（图1C）略高于Ⅰ组（图2），但图像质量依然良好，能满足诊断要求，这样弥补了低剂量所造成的噪声影响，从而保证了整体影像质量。使颅脑螺旋CT扫描成像能更合理地应用低辐射剂量技术，符合临床诊断要求，为其病变的治疗，以及术前、术后的评估，提供更完整、更准确地颅脑的各组织结构图像。

本研究的应用遵循了CT低剂量技术ALARA优化原则，即在保证获取良好CT图像质量且满足临床诊断的需求的同时，尽可能合理地降低受检者的检查剂量[18]。本研究的不足之处：没有对不同的颅脑体积大小、管电压及不同的迭代重建等级与对照组进行对比研究，对多次复查CT扫描患者的辐射剂量未进行累计研究，还需进一步的深入。总之，在颅脑螺旋CT成像中应用低剂量迭代技术能够显著地降低辐射剂量和影像噪声，而且保证了影像质量，亦可以替代常规剂量的颅脑非螺旋CT成像，具有较好的临床应用价值。

图1 颅脑螺旋CT平扫图像

图2 颅脑非螺旋CT平扫图像

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