低剂量斜冠状位容积扫描法CT在骶髂关节中的应用

冯其金，黄宏杰，佘德君，张宇阳，曹代荣

福建医科大学附属第一医院医学影像科，福建 福州 350000；*通信作者 曹代荣 dairongcao@163.com

骶髂关节是临床常见的检查部位，与X线和MRI相比，CT对骨质改变的诊断准确性更高[1-2]。常规骶髂关节CT检查电离辐射较高，有效剂量（effective dose，ED）为6.56 mSv[3]。强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是骶髂关节临床检查最常见的病因，好发于青壮年，骶髂关节CT检查容易导致毗邻的生殖腺暴露于电离辐射中，定期检查危害大[4]。既往研究使用斜冠状位螺旋CT扫描，明显降低辐射剂量，有效避开生殖腺[5]。但螺旋CT存在过扫描和超线束效应等问题，导致辐射增加[6]，而容积扫描法扫描速度快、曝光时间短、辐射剂量低，目前容积扫描法CT在骶髂关节中的应用鲜有报道。因此，本研究拟对比佳能320排CT骶髂关节低剂量轴位螺旋扫描、低剂量斜冠状位螺旋扫描、低剂量轴位容积扫描及低剂量斜冠状位容积扫描，以获得临床最佳的低剂量扫描方案。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性收集2020年9月—2021年1月福建医科大学附属第一医院行骶髂关节CT检查患者。纳入我院风湿科拟诊为AS患者131例。排除标准：①妊娠期女性；②骶髂关节骨折、肿瘤、感染性病变；③骨盆脊柱手术史，其中骨科植入物术后19例，骨折3例，肿瘤2例，感染性病变3例，最终纳入104例，按照随机数字表法分为A组轴位螺旋扫描组、B组斜冠位螺旋扫描组、C组轴位容积扫描组、D组斜冠状位容积扫描组，每组26例。本研究经我院医学伦理委员会批准（闽医大附一伦理医研〔2020〕308号），所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用佳能320排（Aquilion ONE）扫描仪。A组和B组采用螺旋扫描，扫描参数：管电压120 kV，管电流50 mAs，焦点：小焦点，准直宽度64 mm ×0.5 mm，螺距0.641；自适应迭代重建。C组及D组采用容积扫描，扫描参数：管电压120 kV、管电流50 mAs，焦点：小焦点，采集层厚0.5 mm，采集长度1/4～1/2容积，无螺距，自适应迭代算法重建。轴位扫描时，患者取仰卧位，足先进，扫描范围从头至足端覆盖整个骶髂关节。斜冠状扫描时，患者足先进，腰部垫高，使骶骨长轴尽量垂直扫描床，机架往头端倾斜20°～30°，尽可能与骶骨后缘平行，从前往后覆盖整个骶髂关节。每组数据均重建斜冠状位及斜轴位2 mm骨窗图像（图1）。

1.3 辐射剂量 记录患者每次扫描的剂量长度乘积（dose length product，DLP），根据公式（1）计算ED。

其中k为转换因子，取0.015[6]。

1.4 图像分析 运用佳能Vitrea FX工作站应用统一的窗宽（2 000 Hu）和窗位（600 Hu）进行图像分析。由2位分别具有11年及6年骨肌影像诊断经验的医师采用双盲法独立评价，2名观察者测量的平均值用于统计分析。

1.4.1 图像主观质量评价 采用4分法评价：①关节结构及骶孔显示是否清晰；②噪声；③线束硬化伪影。4分（优秀）：关节及骶孔清晰显示，无噪声及线束硬化伪影；3分（良好）：图像见少量噪声或线束硬化伪影，关节结构显示清晰；2分（合格）：图像噪声或线束硬化伪影较多，关节结构显示欠佳，但仍可满足诊断；1分（差）：图像噪声及图像线束伪影严重，图像质量差，关节结构难以分辨，无法进行诊断。

1.4.2 图像客观质量评价 对比噪声比（CNR）的计算公式为：CNR=（CT值第一骶骨－CT值腰大肌）/SD噪声。CT值第一骶骨为斜冠状位骶髂关节的第一骶骨水平骨髓的CT值，CT值腰大肌为腰大肌最大层面CT值，空气的标准差（SD）为SD噪声。每个区域测量2个ROI，所有ROI均为15 cm2，避开骨皮质、关节间隙、骨质硬化及可疑骨髓异常区域。

1.4.3 分级 采用1984年修订的纽约分类标准诊断骶髂关节炎分级[7]：0级为正常；1级为可疑异常；2级为局限性骨侵蚀或骨硬化；3级为中重度骶髂关节炎，出现骨侵蚀、骨硬化、关节间隙增宽或狭窄、部分强直一项或多项；4级为完全强直。

1.5 统计学方法 采用SSPS 22.0 软件。采用Shapiro-Wilk检验评价计量资料是否符合正态分布，符合正态分布的计量资料以±s表示，不符合正态分布的计量资料以M（Q1，Q3）表示。采用χ2检验、方差分析或非参数Kruskal-Wallis比较4组一般资料、图像主观及客观评分和辐射剂量的差异；组间两两比较采用Nemengyi法。以P＜0.05为差异有统计学意义。采用组内相关系数（ICC）评价2名观察者客观评分结果的一致性，采用加权Kappa检验评价2名观察者主观评分及分级诊断结果的一致性。

2 结果

2.1 患者一般资料 4组患者年龄、性别和体质量指数（BMI）比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性，见表1。

表1 各组患者基本资料和骶髂关节CT检查扫描参数

2.2 辐射剂量 A组、B组、C组、D组患者的DLP、ED比较，差异均有统计学意义（H=92.348，P＜0.01）；两两比较差异均有统计学意义（P＜0.05）；容积扫描法（C、D组）辐射剂量低于螺旋扫描法（A、B组），斜冠状位扫描辐射剂量低于轴位扫描（B组＜A组，D组＜C组），斜冠位容积扫描组（D组）ED最低，仅为0.46 mSv（表2）。

表2 各组患者辐射剂量及两两比较结果[M（Q1，Q3）]

2.3 图像质量评分 4组主观质量评分比较，差异无统计学意义，加权Kappa值均＞0.810（图1、表3）。4组CNR比较，差异无统计学意义，ICC值均＞0.810（表3）。

表3 各组患者主观、客观评分及一致性比较

图1 A.轴位螺旋扫描组，行斜冠状位重组；B.斜冠位螺旋扫描组；C.轴位容积扫描组，行斜冠状位重组；D.斜冠状位容积扫描组

2.4 骶髂关节炎诊断一致性 104例AS患者共208个骶髂关节，2名观察者对4组数据的分级见表4。2名观察者对4组骶髂关节炎分级的加权Kappa系数分别为0.868（95%CI0.7881～0.949）、0.933（95%CI0.876～0.990）、0.923（95%CI0.829～1.000）、0.928（95%CI0.875～0.982），见图2。

图2 A.男，25岁，AS，轴位螺旋扫描斜冠状位重组示双侧骶髂关节面侵蚀并骨质硬化，双侧均符合纽约标准3级；B.女，50岁，AS，斜冠位螺旋扫描示双侧骶髂关节面侵蚀并骨质硬化，双侧均符合纽约标准3级；C.男，33岁，AS，轴位容积扫描斜冠状位重组示双侧骶髂关节面毛糙、侵蚀，双侧髂骨面弥漫性骨质硬化，双侧均符合纽约标准3级；D.男，63岁，AS，斜冠状位容积扫描斜冠状位示双侧骶髂关节多发骨侵蚀、骨质硬化、双侧关节间隙稍增宽，符合纽约标准3级

表4 1984年修改的纽约分类标准对骶髂关节CT影像的评价（个）

3 讨论

降低CT辐射剂量是国内外放射学界研究的热点[8-10]。本研究结果表明结合斜冠状位及容积CT扫描技术能在不影响图像质量及诊断的同时，显著降低骶髂关节辐射剂量，尤其适用于需定期复查的AS患者。

目前，骶髂关节CT通常采用轴位扫描，会覆盖前列腺、卵巢等生殖腺，并与睾丸毗邻，因此常规骶髂关节轴位CT检查对AS患者生育能力的影响不容忽视[11-12]。本研究显示骶髂关节斜冠状位扫描较轴位扫描显著降低辐射剂量，螺旋组降低26.5%，容积扫描组降低23.7%；骶髂关节常规轴位扫描是最常用的体位，但可能不是评估骶髂关节炎的最佳体位，因为这种体位不仅暴露了性腺，同时还导致辐射剂量增加[13]。同时Li等[5]认为斜冠状位扫描的另一个优点是能够更好地观察骶髂关节，有助于早期发现慢性结构损失。

本研究骶髂关节容积扫描组相对于螺旋扫描组剂量明显降低；C组比A组辐射剂量降低了52.5%，D组比B组辐射剂量降低了51.4%。既往研究显示，320排宽体探测器CT容积扫描模式结合迭代重建技术能够大幅降低辐射剂量[14-15]。320排容积CT采用16 cm超宽探测器，其超高速容积扫描技术可在0.35 s内完成整圈扫描[16-18]，同时避免了螺旋扫描时患者位置移动引起的数据误差、图像构成的时间差以及重复扫描所导致的不必要射线辐射[19]。本研究采用容积扫描技术，辐射剂量显著降低。

本研究将骶髂关节斜冠状位技术和容积扫描技术进行融合，其中斜冠状位容积扫描技术的ED仅为0.46 mSv。骶髂关节斜冠状位容积扫描法CT远低于美国的年本底辐射剂量3.0 mSv及常规盆腔CT辐射剂量估计为3～4 mSv[20]。对于无容积扫描的CT机型，也可以采用斜冠状位低剂量螺旋扫描方案，为需要定期随诊检查的患者创造了条件，尤其适用于基层医院。同时，本研究发现2名观察者评估4组低剂量扫描方法对骶髂关节炎的诊断一致性均较好，表明斜冠状位容积扫描技术在显著降低辐射剂量的同时，不会影响对骶髂关节炎的定量评估。

本研究的局限性：①纳入样本量较少，尤其是肥胖患者，今后将对不同体型患者进行大样本研究，以期获得最佳个性化低剂量扫描方案；②缺乏与常规扫描条件组作对照。未来将对常规扫描组与4种低剂量扫描方案进行对比，同时对不同范围的BMI患者进行对比，获得最佳的扫描方案。

总之，与其他低剂量扫描方法相比，低剂量斜冠状骶髂关节容积CT扫描能够显著降低辐射剂量，并能保证临床诊断要求，应考虑作为临床常规检查方案，尤其适用于青壮年AS患者的临床检查。