二代双源CT低管电压、大螺距联合迭代重建技术应用于急诊创伤性骨折的可行性研究

2021-06-24王思凯钟旭萍何其舟

西南医科大学学报 2021年3期

王思凯，张雪，钟旭萍，杨彬，杨琴，何其舟

（西南医科大学附属中医医院：1放射科，2.药剂科，四川泸州 646000）

急诊创伤性疾病具有高发病率和高死亡率的特点，以年轻患者为主，是1～40岁年轻人的主要死亡原因[1]，给急诊医学和公共健康带来了巨大的挑战。对急诊创伤性患者的快速准确诊断和早期治疗至关重要，CT 应用于急诊创伤性疾病检查，提高了诊断的敏感性和减少误诊率，降低患者的死亡率和致残率，同时缩短患者在急诊科停留的时间[2-3]。因CT 的优越性，创伤性患者接受CT检查的人越来越多[4]，而CT检查较常规X线摄片暴露更高的放射剂量，越来越被人们所关注。故本研究以标准扫描程序及滤波反投影重建算法（filtered back-projection，FBP）为金标准，从降低辐射剂量、图像质量和诊断效能方面探讨二代双源CT（dual-source CT，DSCT）低千伏、大螺距联合正炫迭代重建技术（sonogram affirmed itera⁃tive reconstruction，SAFIRE）应用于急诊创伤性骨折的可行性。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以因急诊创伤来我院行CT 检查的23 例患者为研究对象，其中男性14 例，女性9 例，年龄范围37～87 岁，平均年龄为（56.35±12.87）岁。纳入标准：外伤需行CT检查明确是否有骨折的患者。排除标准：1周内未复查患者；病情危重者；孕妇或计划短期内受孕患者；哺乳期女性；内外固定患者；小于18 岁患者。

1.2 CT仪器与扫描参数

采用德国西门子二代DSCT扫描仪，每位患者均按以下A、B 两种扫描程序扫描，首次检查采用标准扫描程序（A）/复查时采用低剂量扫描程序（B）：管电压120 kv/100 kv（脊柱、肋骨、骨盆、髋关节）、100 kv/80 kv（四肢），螺距1.0/3.0，Kernel系数B70/I70，重建算法FBP/SAFIRE（迭代强度为2级）。A、B扫描程序均采用管管电流自适应调节（CARE Dose 4D，参考值210 mAs），准直器宽度为128 mm×0.6 mm。

1.3 CT图像重建与分析

图像重建包含轴位及冠失状位图像，重建层厚和间距均为3 mm，将重建图像传至PACS 系统进行影像诊断及图像质量评分。

由2名有经验的中级以上影像医师在不知道扫描程序及重建方案的的情况下，于PACS系统进行图像质量评分和诊断效能的评价。图像质量评分以两名医师所记录的平均分为最终值，并记录在轴位上出现伪影的层数。图像质量采用Likert 5分制评分法[5]：1分，解剖结构及病灶模糊，伪影多，不能诊断；2分，噪声大，解剖结构及病灶显示不清楚，细节不足以被发现；3分，大部分解剖结构及病灶可以满足诊断，但少数图像不能进行诊断，轻度伪影；4分，显示结构、细节及病灶较清楚，能够评价，但不是特别好；5分，显示细节及病灶清晰，对比良好，能够简单明了地评价，无伪影。2名影像医师记录每位患者骨折的数量和部位，若出现不一致时，由两名医师协商达成一致。

1.4 CT扫描时间和放射剂量

记录A、B扫描程序的扫描时间和放射剂量（CT容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）、放射剂量长度乘积（dose-length product，DLP），由CT 扫描仪提供。

1.5 统计学分析

应用SPSS 17.0 软件进行统计学分析，计量资料以（）表示。两个样本均数的比较采用t 检验。使用Kappa 检验图像主观评分的一致性，Kappa 值≤0.2表示差，0.21～0.40 表示一般，0.41～0.60 表示中等，0.61～0.80 表示好，0.81～1.0 表示非常好。以P＜0.05 差异具有统计学意义。

2 结果

A、B扫描程序间相关指标比较（见表1）。与A扫描程序比较，B 扫描程序的CTDIvol、DLP 明显降低，扫描时间明显缩短，差异具有统计学意义（P＜0.05）。A、B扫描程序图像质量评分均≥4分，均达到诊断要求，两组比较差异无统计学意义（P ＞0.05）。均检出所有骨折，共计65 处骨折，部分典型病例如图1～4 所示。A 扫描程序中24 层图像存在运动伪影，B扫描程序图像无伪影。两名医生对图像质量评分的一致性好，K=0.664。

表1 A、B扫描程序间相关指标的比较

图1 47岁男性车祸伤患者L3椎体前中柱爆裂骨折CT扫描图像

图2 63岁女性摔伤患者S5椎体骨折CT扫描图像

图3 62岁男性高坠伤患者左侧第6、7肋骨无错位性骨折CT扫描图像

图4 73岁男性摔伤患者右侧第5肋骨局部不全性骨折CT扫描图像

3 讨论

据美国原子能机构估计，医疗辐射是人类第二大辐射来源，占比达到36%，其中CT是医疗辐射的最主要来源[6]。辐射不仅有诱导癌症发生的风险，而且可诱导产生遗传缺陷，尤其对于年轻人的危险最大[7]，所以尽量减少CT 放射剂量而保证符合临床诊断的图像质量是放射学重要的目标，目前临床工作中降低放射剂量的方法有多种，如降低管电压、管电流，增大螺距，改变重建算法等。

放射剂量与管电压的平方成正比，与管电流成线性关系，所以降低管电压减少放射剂量比降低管电流更加高效，所以本研究采用降低管电压和CARE Dose 4D进行研究。降低管电压最大的弊端是增加图像噪声和降低图像的对比度，因此各制造商为了降低放射剂量的同时保证或提高图像质量，推出了各种迭代重建算法。既往研究者[8-10]分别采用了适应性统计迭代重建（adaptive statistical iterative re⁃construction，ASIR）、“iDose 4”迭代重建和SAFIRE迭代重建在胸腹部的研究表明迭代重建较FBP重建能降低图像噪声增加图像质量。迭代重建本身不能降低放射剂量，而是通过改善图像质量弥补低管电压、低管电流、增大螺距等降低图像质量的影响，从而实现降低放射剂量的目的。二代DSCT推出的新一代正炫迭代重建技术（SAFIRE），采用的是原始数据的噪声模型技术，利用原始数据反复插入进行噪声修正，达到降低噪声和保持图像锐利度目的，同时将其中部分图像的线束伪影、环形伪影、硬化伪影等剔除，从而保持或提高空间分辨率，提高图像的信噪比和对比噪声比[11-12]。刘俊忠、Becce F 等[10-13]分别采用降低管电流联合SAFIRE技术在胸部及颈部CT检查的研究表明，不仅降低放射剂量并且获得了满足临床诊断的图像质量。陈丹、Sun 等[14-15]分别采用降低管电压联合SAFIRE技术在胸主动脉CT成像和急诊腹盆部CT 检查中均获得了满意的图像质量且明显降低了放射剂量。

增大螺距不仅能降低放射剂量，而且能缩短扫描时间，但增大螺距会降低Z 轴上的空间分辨率和增加图像噪声从而降低图像质量。二代DSCT机架内装有两套球管和两套对应的128 层探测器系统，最大螺距可达到3.2，扫描速度可达到46 cm/s，即Flash扫描模式，是二代DSCT 独有的扫描模式。本研究采用3.0 螺距扫描，较标准螺距的扫描时间缩短约84.75%，与李雪等[16]报道基本一致。缩短扫描时间的最大优点是减少运动伪影，本研究中标准扫描程序中有24层图像存在运动伪影，而大螺距扫描组无运动伪影。李雪等[16]采用大螺距扫描主动脉根部出现搏动伪影几率5～15%明显低于常规扫描程序80%的运动伪影。另外缩短扫描时间也可减轻患者在检查过程中的痛苦，尤其为生命垂危的重症患者赢取了更多的抢救时间，快速明确诊断也为患者的对症治疗指明方向。

低剂量扫描程序图像质量评分略低于标准扫描程序，可能原因是平常时候工作中习惯用FBP 重建算法，但图像质量评分不具有统计学差异且检出所有骨折部位，具有相同的诊断效能。

本研究存在的局限：样本数量较少；未对软组织的图像噪声、信号噪声比及对比噪声比做研究；未做实质性脏器损伤情况的对照研究。