等中心双低CT扫描联合迭代重建技术在肩关节创伤中的应用研究

廖焕元，林盛义，程启彬 (广东省珠海市香洲区第二人民医院放射科，广东 珠海 519060)

肩关节骨折是临床常见病，多层CT肩关节成像(MSCT)是目前临床诊断肩关节骨折的常见方法之一。近年来随着公众对放射辐射危害认识的提高，CT辐射成为关注的焦点[1-3]。研究显示，等中心CT扫描联合迭代重建技术能够降低辐射剂量[1-2]。本文通过对怀疑肩关节骨折患者进行常规剂量、低剂量MSCT扫描，对比两组图像质量，探讨低千伏、低毫安联合迭代重建技术在降低肩关节创伤MSCT成像辐射剂量的可行性。

1 资料与方法

1.1一般资料：选取我院2016年11月30日～2019年6月30日怀疑肩关节骨折患者78例为研究对象，其中72例检查出骨折，随机分成A组、B组，A组管电压120 kV，管电流150 mAs ，B组管电压90 kV，管电流100 mAs，男52例，女26例，平均年龄(30.21±17.30)岁。纳入标准：年龄≥18岁，明显外伤病史，肩关节骨折手术、肩关节复位或CT诊断骨折并随访证实患者；排除标准：肩关节肿瘤患者。本研究经我院伦理委员会批准。

1.2MSCTA检查方法、图像处理及分析：采用飞利浦 16层螺旋CT机，准直16 mm× 0. 75 mm, FOV 180 mm ，矩阵为 512×512 ，层厚 0.75 mm ，螺距0.6 。扫描范围肩峰至肩胛骨下水平10 mm，仰卧，两手心向上，连续扫描，水平定位线为腋中心，A组身体正中线作为垂直定位线，B组锁骨的中心线作为垂直定位线。对A组行滤波反投影法，B组行迭代重建，两组图像层厚、间隔均为0.725 mm。飞利浦工作站行MPR、VR、CPR重建。图像分析包括客观指标(噪声、SNR 、CNR)及主观指标(评分)。由1位主治医师测量横断面图像中骨皮质CT值(CT骨)及胸部前壁正常软组织CT值(CT软)和肺组织CT值(CT肺)及标准差(SD，SD肺)，测量3次取平均值，噪声= SD肺均值，信噪比(SNR)= CT肺/ SD肺均值，对比信噪比(CNR)=(CT骨- CT软)/SD肺。主观指标：由2位高年资影像诊断主治医生，对其行独立评价。采用4分法对肩关节骨质、软组织显示情况进行评分：4分：图像质量很好；3分：图像质量好，轻微伪影；2分：图像质量一般，明显伪影，但仍能做出较正确诊断；1分：图像质量较差或极差，诊断困难甚至无法正确诊断(见图1～4)。

同一患者，男62 岁，图1噪声 136.71、SNR13.61、CNR 6.83 、CT骨- CT软1 246.11

图1横断面FBP重建图2冠状面FBP重建

图3-4同一患者，男55岁，主观评分为4分，客观评分图3噪声 140.6、SNR7.25、CNR 12.98、CT骨- CT软1681.6

图3横断面迭代重建图4冠状面迭代重建

1.3统计学分析：采用SPSS18.0软件对数据进行统计。两组的噪声、SNR、CNR、主观评分，采用方差分析进行比较，两组间比较采取SNK法。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

72例肩关节创伤患者，A组36例：单纯肩关节脱位8例，脱位并肱骨骨折1例，肱骨骨折5例，锁骨骨折21例，肩胛骨体部粉碎性骨折1例。B组36例，单纯肩关节脱位7例，脱位并关节盂骨折1例，锁骨骨折24例，肱骨骨折4例。

A组、B组平均噪声、SNR、CNR等比较，见表1。B组CNR客观图像质量优于A组；采用4分法评价肩关节创伤图像质量，A组肩关节创伤为4分，B组骨质评分(3.91±0.28)分，两组主观图像无差别，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表1 两组噪声、SNR、CNR、CT骨- CT软、主观评分比较

表2 两组噪声、SNR、CNR评价分数、统计结果

注：与A组比较，①P<0.05

3 讨论

CT检查中辐射剂量高的问题是临床关注的热点问题。文献报道显示100 mSv以下剂量的电离辐射即已具备引发癌症的风险[4]。目前有多种降低辐射剂量的措施，如降低管电流、迭代重建技术等。在本研究中，B组辐射剂量明显较A组辐射剂量低(约为37.5%)，两组图像均能够满足临床诊断需求。

迭代重建技术：假设一个图像模型为起点，计算出预期影像投影，并与实际投影进行对比，每一次迭代都会将采集的数据与计算机仿真的投影数据进行比较，当重建图像和原始投影数据一致时，迭代过程就会中止。在此过程中不断降低图像噪声，经过多次迭代和校正更新重建出高质量和低噪声的图像。已知的信息不仅能够起到平滑图像的作用，还保留了不同结构的对比信息。与常规滤波反投影法相比[5-8]，其本身的成像方式具有降低辐射剂量可行性，迭代重建算法所需的投影数少、具有可在数据不完全和低剂量条件下成像达到高质量图像的优点。

医用X线球管管电压均≤140 kV，射线在此能量范围内，随着X线能量降低，康普顿效应减少，光电效应增加，组织的衰减系数上升，CT值增加，与管电压成反比关系[9]。有学者研究得到管电压对器官组织CT值是有影响的，影响的大小因组织类型不同而不同，低kV组织CT值与高kV组织CT值的差值，随着组织密度的升高，差值越来越明显[10-12]。本研究对肩关节进行低管电压、低管电流CT扫描，A组肩关节骨皮质的CT均值与前方软组织CT均值差值为(1 237.3±52.5)HU； B组肩关节骨皮质的CT均值与前方软组织CT均值差值为(1 685.3±32.8)HU，骨皮质与周围软组织天然对比度好，成为双低CT扫描前提条件，本研究显示低管电流组CNR更高。见表1，图1～4。

本研究采用等中心扫描结合低管电压、低管电流迭代重建技术以降低肩关节创伤中的CT扫描辐射剂量。CT设计制造时，射线束的投射是被定义在CT机架的等中心位置，多层螺旋CT的射线束为锥形，在球管及探测器扫描运动中，机架孔中心位置接受的射线多、质量好，扫描部位位于机架孔中心称为等中心，否则会增加患者的辐射剂量和/或增加图像噪声[2]。本研究结果与闫士举等研究[13]均得到等中心扫描可降低辐射剂量。根据闫士举等研究[13]图像质量相同前提下，与常规扫描辐射剂量相比较，偏离中心越远的靶器官移位到CT扫描机架中心，降低CT扫描辐射剂量的比例越大(见图3～4)。

本研究对76例临床诊断肩关节创伤患者进行分组扫描，常规A组、低剂量B组均采用迭代重建，A组为进行FBP重建的A组，A组、B组两组轴位、矢状位、冠状位、VR重建、CPR重建均能满足临床诊断需求(图1～4)。结果显示， A组与B组对比，剂量约降低62.5%，等中心联合迭代重建图像质量对比信噪比优于常规位置FBP组，其余质量无差别。A组、B组噪声、信噪比无统计学差异，B组CNR优于A组，主观图像质量(评分)、诊断骨折及脱位的准确性均无差异；在常规情况下，随着辐射剂量的降低、图像质量也相应地降低。本研究采用低管电压、迭代算法和等中心CT扫描，图像主观、客观质量未见下降，可见虽然辐射剂量降低造成图像噪声升高、SNR、CNR降低，但是采用迭代重建联合等中心CT扫描足以弥补图像上升的噪声和图像下降的SNR，低管电压CNR更高。两组图像均能够100%诊断肩关节创伤诊断需求。

本研究的局限性：本研究尚未找到在满足临床诊断需求情况下图像质量与辐射剂量之间的平衡点，本研究未与DR等其他检查对比。

综上所述，采用等中心双低CT扫描联合迭代重建技术明显降低肩关节创伤成像的辐射剂量，而对图像质量无影响，能够满足临床诊断需求。迭代重建技术降低辐射剂量效果显著，在肩关节 CT检查中具有较好的应用前景。