胸部CT检查中iDose4迭代重建联合管电流自动调节技术的应用

信 瑞,孙海峰,刘纯岩,刘建华,刘 洋,曲丹华

(吉林大学第二医院 1.放射科;2.呼吸与危重症医学科，吉林 长春130041)

计算机断层扫描(CT)技术的发展使得CT机体积更大、分辨率更高、噪音更低，但这也增加了辐射暴露的风险[1]。在快速发展的多层螺旋CT领域，为了提高图像质量、诊断准确性，辐射剂量的问题可能已经被忽视了[2]。近年来，国内外主要医疗公司引入的迭代技术受到了各临床医院的关注，飞利浦2011年引入的第四代迭代技术，即iDose4迭代技术就是其中之一[3]。本研究目的是使用飞利浦256层螺旋CT结合iDose4迭代重建与管电流自动调节技术来评估图像质量和辐射剂量。

1 材料与方法

1.1 一般材料

回顾性分析2019年5月至2019年7月在我院行256层胸部CT扫描的患者60例。其中第一组30例使用iDose4迭代重建与管电流自动调节技术行进胸部CT非增强扫描。男性患者13例，女性患者17例，年龄范围52-71岁，平均年龄64.56±9.78岁，平均身体质量指数(BMI)20.53 kg/m2。第二组30例使用常规固定管电压和管电流方法。男性患者16例，女性患者14例，年龄范围58-69岁，平均年龄61.23±6.35岁，平均BMI为 20.65 kg/m2。两组患者的年龄，体重，身高以及BMI均无统计学差异(P>0.05)。纳入标准包括咳嗽、呼吸困难、发热、根据临床医生的建议或影像学检查发现异常的患者,这些患者进行非增强的胸部CT检查。排除不能配合检查和年龄小于18岁同时要求身体质量指数在18.5 kg·m2

1.2 仪器设备与扫描方法

使用飞利浦256层Brilliance iCT256。扫描部位设置为胸部CT检查，扫描范围为标准的从肺尖到肋膈角。所有患者均取仰卧位、头先进头尾方向扫描，双臂上举举过头顶。语音自动指令指示所有患者在成像过程中深呼吸并屏住呼吸。所有患者都在腹股沟处使用了铅屏蔽。第一组扫描条件如下：管电压120 Kv，管球旋转速度0.5秒，螺距为1，管电流自动调节开启，层厚与层间距为5 mm，使用iDose4迭代重建技术。第二组扫描条件如下：管电压120 Kv，管球旋转速度0.5秒，螺距为1，管电流250 mAs,层厚与层间距为5 mm。

1.3 图像质量评价

降主动脉的选择我们手工绘制了一个大约120 mm2的感兴趣圆形区域(ROI)，ROI的选择标准应该尽量避开软斑块、钙化及条状伪影，从而获得降主动脉CT衰减值的平均值(Hu)，并以其标准差为背景噪声。肌肉组织的选择在椎体旁肌肉绘制一个大约25 mm2圆形感兴趣区避开肌间隙并记录其CT衰减值。每个CT衰减值都可以通过改变感兴趣位置的方式测量4次并取其平均值。肺窗宽度(WW)=1150 HU，窗位(WL)=-550HU，纵隔窗宽度(WW)= 400HU,窗位(WL)=35HU，显示图像。图像评估由两名在放射线科工作10年以上工作人员独立阅片。观察者可以根据实际情况修改设置，以获得更清晰的图像。对所有图像进行评估，以明确肺窗中的支气管和血管，以及纵隔窗中的纵隔、肺血管、胸壁和主动脉。采用3分制[5]对主观图像质量进行定量评价。3分：优秀，无模糊或人为干扰诊断;2分：中度、中度模糊或噪声，图像评价受到轻微限制;1分：不能接受，支气管及血管边缘模糊，噪音过大或无法诊断。

1.4 有效剂量评价

每次扫描结束后，记录CT机自动生成剂量长度乘积(DLP)和容积CT剂量指数(CTDIvol)。同时公式根据DLP×W等于患者的有效剂量(ED)，单位为mSv，W为组织权重因子。胸部的组织权重因子为 0.014 mSv/mGy[6,7]，计算患者的有效剂量。

1.5 统计学分析

采用SPSS软件(version 24,SPSS)进行统计分析。年龄、体重、CT衰减值、DLP 、CTDIvol、ED等连续变量以均值±标准差表示，主观图像质量评分使用数据的频率表示。采用独立样本t检验对连续变量进行评价。对所有分析P<0.05显示统计学意义。没有估计观察者内的变异性，因为每个放射科医生只评估一次图像。成像质量分数使用独立性检验。κ值小于0.20被认为是表示轻微的一致;κ值为0.21 -0.40,表示中低等一致;κ值为0.41-0.60,表示中等一致;κ值为0.61-0.80,表示中高等一致;当κ值高于0.81时，表示两者几乎一致。

2 结果

2.1 患者剂量的比较

两组患者在扫描长度无统计学差异，第一组(325.27±31.24)cm对比第二组(327.12±38.28)cm(P=0.073)。第一组CTDIvol(9.81±1.1)mGy 对比第二组CTDIvol(16.9 mGy) (P<0.001)具有明显的统计学差异。第一组的DLP(389.76±45.78)mGy×cm和ED(5.46±0.97)mSv也比第二组的DLP(676.56±42.36)mGy×cm和ED(9.47±0.64)mSv(P<0.01)显著降低,差异均有统计学意义,见表1。

表1 扫描剂量

2.2 两组患者图像的客观比较

降主动脉的平均CT值 第一组(42.23±6.06)Hu，第二组(39.08±6.37)Hu(P=0.071),两组无统计学意义。第一组肌肉组织(52.38±8.15)Hu，第二组(48.82±8.89)Hu(P=0.115),噪音第一组(7.58±1.44)Hu，第二组(7.77±1.35)Hu(P=0.386)均无统计学差异，见表2。

表2 图像CT值

所有扫描的图像都被两位放射科医生评为优秀或中等(图1)。第一组与第二组获得的扫描图像平均质量分数没有显著差异。两位独立阅片者对两组患者的图像主观评估几乎一致，第一组(κ=0.793)，第二组(κ=0.918)。

图1 第一组非增强轴位胸部图像纵隔窗(A)和肺窗(B)，第二组非增强轴位胸部图像纵隔窗(C)和肺窗(D)。显示第一组和第二组在纵隔窗(A和C)和肺窗(B和D)图像质量基本相当。

3 讨论

计算机断层扫描是医学检查上电离辐射的主要来源[7,8]。由于其较高的时间分辨率和密度分辨率，已被广泛接受用于体检，特别是胸部CT[9]。为了减少CT成像过程中的辐射暴露，医学工作者采用了多种方法，包括降低管电压，增加螺距，使用管电流自动调节系统(ATCM)，使用迭代重建算法。其中ATCM系统现在普遍用于减少辐射暴露[10-14]。在保持图像的真实性的前提下,iDose4迭代重建技术可以提高密度分辨率和空间分辨率,同时,结合其独特的过滤函数来减少噪声,从而达到低剂量的高质量图像[15-17]。

低辐射检查一直是CT研究的重点。虽然降低管电压是最简单和最直接的方法，但是较低的管电压会导致图像质量的降低，因为较低的管电压会产生更多软的X光，这可能导致患者受照剂量的增加。同时低管电压只适用于身体质量指数较低的患者[18]。目前，大多数文献报道通过降低管电流来实现患者辐射剂量的降低。尽管管电流可以减少辐射剂量，但也减少了到达探测器的光子数量，从而减少了探测器接收的光子数量，并因此降低了图像质量。值得一提的是虽然CT是一种相对高辐射剂量的模式，但在某些情况下，CT已经取代了高辐射暴露的模式，如肺部血管造影或支气管造影。

在本研究中，我们使用256层螺旋CT进行胸部成像。同时应用iDose4迭代重建结合管电流自动调节技术对患者的辐射剂量和图像质量进行分析。结果表明，在使用与未使用iDoes4结合管电流自动调节技术的情况下图像质量的主观和客观评价没有显著差异。与此同时，使用iDose4结合管电流自动调节技术对成人胸部CT成像具有明显降低剂量的作用。

简而言之，iDose4与自动管电流调节技术相结合，可以有效降低辐射剂量，满足图像质量要求。突破CT低辐射成像的瓶颈，使CT技术得到更好的应用。