使用低剂量方案进行CT结肠成像的比较研究：辐射剂量、图像质量和成像结果的评估

刘祥春，付 宇，何 刊，郭 钰，王鸣飞，张惠茅

(吉林大学第一医院 放射线科,吉林 长春130021)

结直肠癌(CRC)是全球第三大常见的恶性肿瘤，也是癌症死亡的第四大原因[1]。2015年中国恶性肿瘤中结直肠癌的发病率和死亡率均排名第五位[2]。CT结肠成像(CTC)是一种广泛接受的结直肠疾病诊断工具，它可以通过非侵入性成像方式检测出重要的结直肠病变[3-6]。但同时，CT检查过程中的射线辐射损伤也受到越来越多的关注。如何在满足临床诊断准确性的前提下，降低辐射剂量，是目前研究的热点之一。

因此，本研究的目的是探讨优化的低剂量扫描方案在CT结肠成像中可行性，以期实现满足疾病诊断的前提下尽可能地降低辐射剂量。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究已通过吉林大学第一医院伦理委员会同意。入组标准：1)标准体重患者，BMI：19-25 kg/m2。2)当天行内镜检查的患者。排除标准：1)急性腹痛患者。2)无法配合注气检查的患者。从2016年6月-11月，共20人入组(男性11人，女性9人；年龄49-80岁，平均年龄66.04±7.18岁；BMI 19.5-24.9 kg/m2)。

1.2 方法

1.2.1CTC检查前准备、注气方案及扫描方案 检查前一天晚餐流质饮食。每餐不超过600 ml。清肠方法：检查前一天晚饭后2 h，1盒舒泰清加温水750 ml。检查当日早3点-4点间，2盒舒泰清加温水1 500 ml，直至排出水样清便。检查当天检查前禁食，可饮水。检查前告知并签署知情同意书。检查前15 min肌注山莨菪碱。缓解紧张情绪。监测患者心率、血压、血氧饱和度等生命体征，测量患者身高、体重、体表面积等数据。结肠注气方案：a、左侧卧位，缓慢注入空气约为2-3 L；b、俯卧位扫描定位像，评估结肠充盈情况，若充盈不佳，给予补气，若充盈尚可，进行俯卧位CT扫描；c、仰卧位扫描定位像，评估结肠充盈情况，若充盈不佳，给予补气，充盈良好后，进行仰卧位CT平扫。

CT扫描方案如下：(1)俯卧位(低剂量组)：120kv，25mAs，iDose4-4；(2)仰卧位(标准剂量组)：120 kv，50mAs，FBP；其他扫描参数俯卧及仰卧位相同，具体如下：检测器：64 mm×0.625 mm;螺距：0.8;管球旋转时间：0.5 s;层厚：3.0 mm;重建：1.0毫米;矩阵：512×512;过滤功能：Stander B;扫描范围：从膈肌顶部到耻骨联合。记录CT剂量指数(CT dose index，CTDI),剂量长度乘积(Dose-Length Product，DLP)，有效辐射剂量(Effective Radiation Dose)。

1.2.2CTC图像质量评价 图像质量评价包括客观评价及主观评价。客观评价包括噪声、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。由1名具有5年腹部工作经验的放射科医生在PACS工作站(Agfa Healthcare,Taiwan)上进行测量。ROI位置如下：结肠脾曲肠腔、直乙交界处肠腔、肝右叶实质、左侧及右侧腹壁的皮下脂肪、双侧腰大肌、双侧本底空气区。勾画ROI时应避免较大的伪影、血管。记录每个ROI的 SD值及CT值。SNR及CNR计算公式如下：SNR=CT值/SD值；CNR=(腰大肌CT值-皮下脂肪CT值)/双侧本底空气SD平均值。

主观评分由2名具4-5年工作经验的放射医生完成。对结肠壁的图像进行主观评分评价。主观评分为0-4分：0分，没有诊断价值；1分，严重的伪影，无法准确做出诊断；2分，中度的诊断性能或有中度的伪影，3分，诊断效能较高或只有轻度伪影；4分，无伪影，并能准确诊断小于5 mm的病灶。

1.2.3CTC图像诊断效能评价 图像诊断效能评价由1名腹部放射科专家完成，完成3D阅片(3D，Zio workstation,Japan)及2D阅片，记录结肠及结肠外病灶的大小、形态、位置。

肠镜检查由1名内镜科专家完成，记录病变的大小、形态、位置。

1.3 统计分析

2 结果

2.1 低剂量CT结肠成像辐射剂量分析

如表1所示，仰卧位使用标准剂量方案(120 kv，50 mAs，FBP)，平均有效辐射剂量为2.85 mSv。 在俯卧位使用低剂量方案(120 kv和25 mAs，iDose4-4)，平均有效剂量显着降低至1.41 mSv。 使用俯卧位低剂量方案的CTDIvol值和DLP也明显低于仰卧位标准方案(P<0.01)。总体而言，与标准剂量方案相比，俯卧位低剂量方案的剂量减少了49%。

2.2 低剂量CT结肠成像图像质量评价

2.2.1图像客观评分 图像噪声(SD)及信噪比(SNR)(表2)：肝右叶及左腹壁SD值低剂量组较标准组略高，直乙交界处、结肠脾曲及右腹壁SD值低剂量组较标准组略减低，但无统计学差异。 结肠脾曲、左右腹壁SNR值低剂量组较标准剂量组略高，直乙交界处、肝右叶SNR值低剂量组较标准剂量组略低，但无统计学差异。图像对比噪声比(CNR)低剂量组较标准剂量组略高，但无统计学差异。(低剂量组21.32±5.82 vs.标准剂量组19.54±3.11;P=0.06)。

表1 标准剂量及低剂量结肠CT成像辐射剂量比较

*有效辐射剂量=DLP* k;k=0.015

表2 标准剂量组与低剂量组关于图像噪声(SD)和信噪比(SNR)的对比分析

2.2.2主观评分 评估标准剂量组及低剂量组结肠壁的主观评分，低剂量组主观评分为3.3±0.25，标准剂量组主观评分为3.5±0.35，P=0.783，无统计学差异。观察者间一致性分析良好(kappa 0.4-0.75)。

2.2.3CTC成像结果 在肠道内病变检出方面，如表3所示，20例患者中内镜共发现息肉12枚(最大径约为0.2-0.7 cm)，低剂量及标准剂量CTC检查共发现病灶11枚，其中1名患者息肉位于乙状结肠，为0.2 cm大小扁平息肉，低剂量及标准剂量CTC均未检出。低剂量扫描在息肉检出方面，与标准剂量效能大致相同，同时图像质量亦可满足诊断需求。

在肠道外病变检出方面，低剂量及标准剂量组均诊断囊肿9枚，胆囊结石7枚，无差异，如图1所示。

3 讨论

CT结肠成像(CTC)广泛应用于结肠病变的筛查，它可以非侵入性的检测结直肠腔内外病变。然而，CTC检查过程中会产生一定的辐射损伤。但如果一味追求降低辐射剂量，图像噪声增强，这可能导致诊断的准确性降低。因此，如何尽量降低CTC的辐射剂量同时保证影像质量是低剂量CTC的关键。

表3 内镜、标准剂量及低剂量结肠CT成像肠道息肉检查

图1 58岁女性患者。(A)和(C)为在低剂量扫描方案(120 kvp，25 mAs)下获得的轴位CTC图像。 (B)和(D)为在标准剂量扫描方案(120 kvp，50 mAs)下获得的轴位CTC图像。 (A)和(B)显示肝脏中的囊肿(箭头)。 (C)和(D)显示胆囊结石(箭头)。在两个扫描方案中均可检测到上述病变。

目前，在临床上有多种迭代重建算法降低图像噪声，提高图像质量[7]。已经有一些关于CTC低剂量方案的研究报道[8-11]，然而，这些研究很少同时评估结肠外结构，而临床患者需要同时尽量评价肠道及腹肠道外情况。最近开发的iDose4(Philips Healthcare)是一种较新的混合迭代重建算法，该软件允许通过调整“iDose4级别”以降低图像噪声，iDose4级别越高，降噪效果越明显，在腹部推荐采用iDose4-4级改善图像质量。通过本研究，我们初步探索了同时评价肠道及肠道外的低剂量CTC扫描方案。

我们的研究表明，低剂量方案较标准剂量方案的有效辐射剂量减少了49%(P<0.001)。低剂量CTC图像在iDose4-4重建下较标准剂量组，客观评分、主观评分及病灶检出方面均无明显差别，同时图像质量亦可满足诊断需求。

在息肉检出方面，低剂量扫描方案可以检出大部分息肉，达到与标准剂量扫描方案相似的诊断水平。本研究中低剂量及标准剂量扫描方案中1枚小于0.2 cm扁平息肉均未检出，然而，据文献报道，CT结肠成像并不需要常规检出小于5 mm的病变[12]。因为小于5 mm息肉基本无恶变倾向，即使内镜下发现，亦多建议定期随访[13]。在肠道外病变检出方面，低剂量可以实现与标准剂量组相似的检出效能。

本项研究也有一些局限性，本研究仅包括20名患者，使用iDose4的低剂量方案中结肠腔内和腔外病变检测的准确性仍需要在较大的样本中进一步验证。

总之，低剂量CT结肠成像可以在满足疾病诊断的前提下，有效降低辐射剂量。