不同管电流技术对胸部CT健康体检图像质量的影响及辐射剂量的优化＊

吴振东，李 杰，孙宗琼，岳建国

随着生活水平的提高，人民的健康意识也不断提高，越来越多的人将定期体检作为了解自身健康的主要路径，体检也随之从被动转为主动。早期体检主要为胸部透视：X线剂量大，资料不能保存及共享，现已基本淘汰；X线胸片作为体检的常规项目，密度分辨率差，不能横断面成像，容易漏诊小病灶及心影后病灶，尤其是早期小肺癌及肺内磨玻璃样结节，故此胸部CT作为健康体检项目越来越被接受。但胸部CT体检所受辐射剂量大大超过X线胸片，促进了低剂量CT技术的不断发展。CT低剂量技术主要包括：源头控制，扫描控制及后处理控制三种主要方法［1］。源头控制及扫描控制与辐射剂量相关，直接降低扫描条件是主要方法，GE公司的自动管电流控制技术（atcm）通过对被检体的大小及厚薄自动调节管电流，因而也能降低辐射剂量。该研究主张遵循ICRP（国际放射防护委员会）的ALARA原则，即保持最低的辐射水平又不影响图像质量的原则来对体检人群进行研究［2］。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年1月—2017年8月来笔者所在医院进行胸部CT健康体检者50名作为研究对象。男40名，女10名。根据固定管电流技术和自动管电流技术分为5组：对照组：220 mA（常规胸部CT扫描条件），试验组：20 mA组，30 mA组，50 mA组，自动mA组。每组10名。各组在性别、年龄、以往病史相比无显著性差异（P＞0．05）。

1.2 扫描方法 采用GE 64排CT660螺旋CT，体检者去除金属异物和训练呼吸，仰卧位上举交叉抱头。扫描条件：管电压均为120 KV。对照组：管电流220 mA。试验组：管电流 20 mA、30 mA、50 mA、自动管电流组30～360 mA（GE技术），并根据体型大小预设噪声指数13～14。其他扫描参数相同：层厚层隔均为5 mm螺距1．375，重建函数：ASiR迭代重建法，权重40%。扫描范围肺尖至肺底。吸气末屏气扫描。非检查部位均用铅围裙包裹性遮挡。本次研究均征得体检者同意。

1.3 辐射剂量 记录扫描对照组和试验组CT容积剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）、剂量长度值（dose length product，DLp）并计算有效剂量（effective dose，ED）=DLp×k，k 值参考 1997 年欧盟委员会关于CT的质量标准指南：k值0．017。

1.4 图像质量评价 将五组图像传输至GE AW4．4工作站，工作站中不显示任何扫描参数，应用固定的窗宽、窗位显示图像。肺窗窗宽1500 HU，窗位-500 HU；纵隔窗窗宽350 HU，窗位50 HU。由3位高年资影像医师（高级职称）在肺窗及纵隔窗上对图像进行图像质量评估和分析，根据支气管壁光滑度和图像的细腻程度进行评分。采用5分法对图像进行主观评价：5分，图像优，结构清晰；4分，结构轻度模糊但不影响诊断；3分，结构中度模糊，诊断稍影响；2分，结构严重模糊，不太能诊断；1分，图像不可用。

1.5 统计学分析 数据以平均数±标准差表示，固定管电流扫描和自动管电流扫描所得图像质量评分、ED值和DLP比较进行方差分析及t检验，3名影像医师对图像质量评价的一致性检验使用多评估者的Kappa分析，P＜0．05为差异有统计学意义。

2 结果

见表 1、2。

表1 试验组及对照组辐射剂量的统计学分析

表2 试验组及对照组图像质量评分

3 讨论

目前胸部最常用的X线体检方法有DR胸片和胸部CT，DR胸片密度分辨率差，不能横断面成像，容易漏诊小病灶及心影后病灶，尤其是早期小肺癌及肺内磨玻璃样结节，故此临床应用有一定局限性，胸部CT对于疾病检出率最高，尤其对早期肺癌及磨玻璃样结节的发现有极大的价值，但患者所受辐射剂量明显高于胸片；所以提高图像质量的同时需要降低患者辐射剂量成为胸部CT研究的热点。相关公司也在研究相关技术，如GE公司的自动管电流控制技术。

CT低剂量技术主要包括：源头控制，扫描控制及后处理控制三种主要方法。源头控制及扫描控制与辐射剂量相关，直接降低扫描条件尤其是管电流是主要方法。该研究中根据管电流大小设定自动曝光和手动控制，并联合迭代重建法，结果各种扫描参数的辐射剂量DLp均＜650 mGy/cm，符合1997年欧共体推荐的标准体型人群胸部螺旋CT检查的DLp上限［3］。更显示自动ma组在大幅降低辐射剂量的同时图像质量和对照组相比并没有降低。

理论上追求较小的毫安，辐射剂量越小。研究提供的数据表明，单次胸部CT扫描剂量约为5．1～11．1msv［4］；在该研究中，对照组有效剂量为 6．82 msv，试验组通过降低管电流，将辐射剂量最低降到1 msv以下。但剂量的减低势必会引起图像噪声的增加：组织噪声和扫描噪声，而扫描噪声是影响图像质量的主要因素［5］。该研究GE optima660螺旋CT机使用新型探测器，其检测效率，稳定性及响应时间较以往的探测器有所提高，保证了更好的图像质量。特别是应用的ASIR迭代重建技术不仅有效的提取数据，还在原始及图像数据空间进行双重迭代运算，大大降低图像的噪声。与滤波反投射法FBP算法相比，下降了约50%的扫描剂量［6］。但Itoh等认为低于20 mAs会降低肺结节的检出率并导致漏诊，最小管电流随部位不同而异，其肺野内变化在12～20 mAs，设置最小毫安值要谨慎［7］。 该试验选择自动管电流的调节范围为30～360 mA，从试验数据获得的管电流的变化肺尖和肺底部的毫安值相对较高，原因是肺尖部胸廓入口骨骼和肺底部实质脏器的影响。回顾性分析认为肥胖者辐射剂量降低较少，体型单薄者降低较大。该研究对试验组中纵隔窗的诊断接受评估分值均较肺窗低，原因就是毫安降低后增加了图像的量子噪声，从而导致信噪比降低。肺为高对比组织，肺窗可掩盖部分因扫描剂量减少而产生的噪声，故较小的mA值不影响诊断［8］。比较试验组的主观评分和辐射剂量，显示参数120 KV 30 mA的图像质量即大于3，且个人所受辐射的当量剂量小于ICRP规定的5 msv。不仅保护了患者不受过多剂量的辐射而且延长CT球管的使用寿命。故适宜在常规胸部体检中应用。

总之，当低剂量胸部CT扫描管电流选择30 mA时，在满足图像质量可诊断的前提下，其胸部CT辐射剂量相对最小，低于常规220 mA及自动mA扫描，可以作为胸部CT筛查的常用剂量，值得临床推广和应用。

参考文献

［1］余建明，石明国，付海鸿．放射医学技术高级教程［M］．北京：中华医学电子音像出版社，2016：392．

［2］ WILLIS CE．Optimizing digital radiography of children．European［J］．Journal of Radiology，2009，72（2）：266-273．

［3］范晓东．多排螺旋CT自动曝光控制技术在常规胸部体检中的应用［J］．中外医疗，2012，31（6）：38-45．

［4］杨尚文，何健，杨献峰，等．ASiR算法结合自动管电流调制技术在胸部低剂量CT中的应用研究［J］．医学影像学杂志，2012，22（1）：58-61．

［5］周平．影响数字图像质量的主要因素：噪声［C］．上海：上海市医学会影像技术专科分会年会，2008．

［6］赵君禄,李敬玉,任庆云,等．图像域迭代重建算法与滤波反投影法对肝脏CT图像质量和扫描剂量影响的比较研究［J］．医疗卫生装备，2014，35（10）：91-93．

［7］张祺丰，彭芸，李剑颖，等．64排螺旋CT自动管电流调节技术降低儿童胸部扫描剂量的应用研究［J］．中国医学影像技术，2009，25（9）：1591-1594．

［8］顾思毅．低剂量胸部CT扫描技术研究［D］．苏州：苏州大学,2015．