雙源CT在兒童顳骨檢查中低劑量掃描條件的研究

張廣文，張勁松，李劍，劉叢偉，吳志斌，劉豹，王棟

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雙源CT在兒童顳骨檢查中低劑量掃描條件的研究

張廣文，張勁松，李劍，劉叢偉，吳志斌，劉豹，王棟

【摘要】目的：探索兒童顳骨雙源CT掃描中，低管電壓、低管電流及正弦確定迭代重建（SAFIRE）技術(shù)降低輻射量的能力及對圖像質(zhì)量的影響。方法：將120例行顳骨高分辨率CT（HRCT）檢查的兒童，按就診時間隨機分為常規(guī)劑量組A組（120 k V，180 m As，濾波反投影重建）及低劑量組B組（120 k V，110 m As，SAFIRE技術(shù)）、C組（100 k V，110 m As，SAFIRE技術(shù)）、D組（100 k V，80 m As，SAFIRE技術(shù)），每組30例。統(tǒng)計比較4組的平均CT值、噪聲、對比噪聲比（CNR）、信噪比（SNR）、劑量長度乘積（DLP）、有效劑量（ED）、圖像質(zhì)量評分，P＜0 .05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)果：經(jīng)組間方差分析，4組平均CT值無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（F= 1 .02，P＞0 .05）；噪聲、CNR、SNR、DLP、ED和圖像質(zhì)量評分差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（F= 43 .57、55 .60、16 .50、406 .15、50 .80、154 .07，P均＜0 .05）。與A組相比，B、C、D組噪聲分別降低36 .9 %、26 .0 %、16 .3 %；DLP分別降低39 .5 %、60 .9 %、71 .6 %；ED分別降低25 .5 %、50 .6 %、65 .6 %。結(jié)論：應(yīng)用低管電壓（100 k V）、低管電流（80 m As）及迭代重建技術(shù)進行兒童顳骨HRCT掃描，在滿足臨床診斷需求的圖像質(zhì)量前提下，可有效降低輻射量。

【關(guān)鍵詞】兒童；顳骨；體層攝影術(shù)，X線計算機；迭代重建；輻射劑量

作者單位：710032 西安，第四軍醫(yī)大學(xué)附屬西京醫(yī)院放射科

高分辨率CT（high resolution co m puted to m ography，HRCT）能夠清晰地顯示顳骨的精細結(jié)構(gòu)，在耳部疾病的診斷中具有很高的應(yīng)用價值，但其在兒科疾病應(yīng)用中存在的較高輻射量應(yīng)引起足夠重視。研究表明，每吸收1 Sv的輻射量，罹患癌癥死亡風(fēng)險在1歲以內(nèi)為14 %，中年人為5 %，60歲以上人群低于2 %［1］，因此降低兒童所受輻射量尤為重要。本研究旨在通過降低管電壓、管電流及迭代重建技術(shù)，探討兒童顳骨雙源CT檢查的低劑量掃描條件。

材料與方法

1 .研究對象

搜集我院2014年3月- 2014年7月因耳部疾病需行顳骨HRCT檢查的兒童120例（男64例，女56例），年齡1～14歲，平均（5 .24±1 .21）歲。120例中，CT診斷無異常65例，耳部疾病55例。按就診時間先后順序分為4組，分別為常規(guī)劑量A組，低劑量B、C、D組，每組30例。本實驗經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，受檢者家屬知情并簽署知情同意書。

2 .設(shè)備及方法

采用Siemens So mato m Definition Flash CT掃描儀。掃描參數(shù)：A組管電壓120 k V，管電流180 m As，應(yīng)用濾波反投影（filtered back projection，F(xiàn)BP）重建；B組管電壓120 k V，管電流110 m As；C組管電壓100 k V，管電流110 m As；D組管電壓100 k V，管電流80 m As；B、C、D組均應(yīng)用正弦確定迭代重建（sinogra m affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）技術(shù)（制造商推薦使用等級為3［2］）。各組其它掃描參數(shù)相同：掃描范圍由乳突尖至鼓室蓋上緣，球管旋轉(zhuǎn)時間1 .0 s，準(zhǔn)直128×0 .6 m m，矩陣512×512，螺距0 .8，層厚1 .0 m m，間距1 .0 m m，窗寬4000 HU，窗位700 HU，視野250 m m×250 m m。

3 .評價指標(biāo)及方法

客觀質(zhì)量評價：選取晶狀體顯示良好平面，于雙側(cè)玻璃體內(nèi)及眼球前方空氣區(qū)域各劃定大小約5 m m2的感興趣區(qū)（ROI），測量CT值及噪聲值，取其平均值。噪聲值為玻璃體CT值的標(biāo)準(zhǔn)差（SD），由機器自動生成。分別根據(jù)公式（1）、（2）計算信噪比（SNR）和對比噪聲比（CNR）。

主觀質(zhì)量評價：由2名主治醫(yī)師采用3分法對顳骨軸位圖像質(zhì)量進行評分。評分標(biāo)準(zhǔn)：各觀察結(jié)構(gòu)顯示清晰，骨質(zhì)邊緣光滑、銳利，病變顯示清晰，計3分；各觀察結(jié)構(gòu)顯示尚可，骨質(zhì)邊緣欠銳利，病變顯示清晰，不影響診斷，計2分；各觀察結(jié)構(gòu)顯示模糊，出現(xiàn)偽影，病變顯示不清晰，影響診斷，計1分。評價不一致時由上級主任醫(yī)師進行分析，并達成共識。觀察結(jié)構(gòu)包括：聽小骨、水平半規(guī)管、耳蝸螺旋板、面神經(jīng)管迷路段，前庭窗等。

輻射量：檢查后記錄容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）和劑量長度乘積（DLP），并計算有效劑量（ED），其中DLP（m Gy·cm）= CTDIvol（m Gy）×Length（cm）；ED（m Sv）= DLP（m Gy·cm）×k［m Sv／（m Gy· cm）］，k為換算因子［3］（表1）。

表1　不同管電壓、年齡組的頭頸部ED換算因子k

4 .統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS22 .0軟件，單因素方差分析法比較4組的平均CT值、噪聲、SNR、CNR、圖像質(zhì)量評分、DLP、ED，多重比較采用SNK-q檢驗，P＜0 .05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

1 .圖像客觀質(zhì)量評價結(jié)果

4組CT值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F= 1 .02，P＞0 .05）；噪聲、CNR、SNR差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（F= 43 .57、55 .60、16 .50，P均＜0 .05）；其中A、B組間噪聲、SNR、CNR差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（q = 10 .97、5 .13、9 .44，P均＜0 .05）；A、C組間SNR差異無統(tǒng)計學(xué)意義（q = 1 .58，P均＞0 .05），而噪聲和CNR差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（q = 7 .83、8 .84，P均＜0 .05）；A、D組間SNR無統(tǒng)計學(xué)差異（q = 1 .58，P＞0 .05），而噪聲和CNR均具有統(tǒng)計學(xué)差異（q = 4 .87、11 .47，P均＜0 .05）；B、C組間噪聲、SNR、CNR差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（q = 3 .14、3 .54、4 .38，P均＜0 .05）；B、D組間噪聲、SNR、CNR差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（q = 6 .11、6 .71、7 .00，P均＜0 .05）；C、D組間噪聲、SNR、CNR差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（q = 2 .97、3 .17、2 .63，P均＜0 .05）。與A組相比，B、C、D組噪聲分別降低36 .9 %、26 %、16 .3 %（表2）。

表2　4組的CT值、噪聲、CNR、SNR比較分析結(jié)果

2 .輻射量比較

4組DLP、ED差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（F= 406 .15、50 .80，P均＜0 .05）；其中DLP和ED在A、B組間（q = 17 .82、4 .47），A、C組間（q = 27 .46、8 .84），A、D組間（q = 32 .26、11 .47），B、C組間（q = 9 .64、4 .38），B、D組間（q = 4 .80、7 .00），C、D組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（q = 4 .80、2 .63，P均＜0 .05）。與A組相比，B、C、D組CTDIvol、DLP、ED分別降低38 .7 %、61 .3 %、71 .9 %；39 .5 %、60 .9 %、71 .6 %；25 .5 %、50 .6 %、65 .6 %（表3）。

表3　4組CTDIvol、DLP、ED比較結(jié)果

3 .圖像質(zhì)量評分

A、B、C、D組圖像主觀評分分別為（2 .95±0 .11）、（2 .95±0 .13）、（2 .88±0 .09）、（2 .46±0 .12）分。經(jīng)方差分析，4組主觀質(zhì)量評分差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F= 154 .07，P＜0 .05）；而A、B組間、A、C組間及B、C組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（q = 0、1 .41、1 .41，P均＞0 .05）；A、D組間、B、D組及C、D組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（q = 17 .97、17 .97、16 .56，P均＜0 .05）。

4 .圖像顯示情況

分別從A、B、C、D組圖像中選一幅顯示蹬骨前后弓的軸位圖像進行展示，4幅圖像均為右側(cè)顳骨局部放大圖（圖1～4）。

討 論

CT低劑量研究一直是業(yè)界研究的一個熱門方向，隨著掃描速度的加快，探測器靈敏度的提高，重建軟件的更新，低劑量掃描條件亦隨之改變。降低輻射量的方法包括降低管電壓及管電流、大螺距掃描、調(diào)整掃描層厚、層距、選擇適宜的掃描視野等［4］。增加螺矩可減少曝光時間，從而降低輻射量，但螺距過大可導(dǎo)致Z軸分辨力下降，從而影響圖像質(zhì)量［5］，同時容易造成微小病灶的漏檢。另外，既往文獻報道在顳骨HRCT掃描中增加螺距，對降低輻射量無明顯作用［6］。本研究采取降低管電壓及管電流的方式，并參照既往文獻［1，3，6-10］，將最低管電壓設(shè)定為100 k V，最低管電流設(shè)定為80 m As，而掃描螺距與常規(guī)參數(shù)一致。通常降低管電壓及管電流在降低輻射量的同時，亦會降低圖像質(zhì)量（主要為噪聲及偽影的增加）。SAFIRE技術(shù)是西門子基于圖像空間迭代重建技術(shù)推出的第二代迭代重建算法，對投影數(shù)據(jù)空間和圖像數(shù)據(jù)空間均進行迭代重建，去除噪聲，得到校正圖像，并投影至原始數(shù)據(jù)域，如此反復(fù)多次進行迭代重建，得到最接近真實狀況的圖像［11］，因此可以在一定程度上降低噪聲、減少偽影，彌補降低管電壓及管電流所帶來的圖像質(zhì)量下降［12］。SAFIRE技術(shù)包括1～5等級，等級越高，圖像噪聲越低，但重建后圖像有明顯的修飾感，所以一般推薦等級適中的重建強度［2］。楊石平等［8］研究發(fā)現(xiàn)，顳骨HRCT掃描中，低管電壓結(jié)合SAFIRE技術(shù)與常規(guī)電壓、FBP重建相比，可以降低輻射量，也可得到滿意的圖像質(zhì)量，本研究在此基礎(chǔ)上繼續(xù)探究能提供參考價值的適宜管電壓及管電流。

D組（100 k V，80 m As，SAFIRE技術(shù)）相對于A組（120 k V，180 m As，F(xiàn)BP重建）噪聲降低16 .3 %，然而D組主觀圖像質(zhì)量評分［（2 .46±0 .12）分］低于A組［（2 .95±0 .03）分］。通常來說，圖像噪聲降低，圖像質(zhì)量應(yīng)該提高，但D組較A組圖像噪聲降低，主觀圖像質(zhì)量評分也降低，出現(xiàn)了主觀判斷與客觀指標(biāo)不一致的情況，可能是因為SAFIRE技術(shù)基于噪聲模型，按統(tǒng)計學(xué)最優(yōu)原則進行重建，其噪聲及偽影特性不同于FBP重建的圖像，而放射科醫(yī)師習(xí)慣觀察FBP重建的相對高噪聲背景圖像，所以出現(xiàn)了主觀評分較低的情況［9］。故評判圖像質(zhì)量優(yōu)劣應(yīng)從主觀感受及客觀指標(biāo)兩方面進行綜合分析。雖然D組圖像質(zhì)量評分與其他組差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義，但其均值大于2分，表示各觀察結(jié)構(gòu)顯示尚可，病變顯示清晰，不影響診斷；而且D組圖像的SNR與常規(guī)劑量A組比較無統(tǒng)計學(xué)差異，所以D組圖像質(zhì)量是符合臨床診斷需求的。

D組與A組相比，ED降低65 .6 %，其降低輻射量的能力非常突出，這對于處在發(fā)育期的兒童是非常有利的。相較于Nauer等［1］的研究，本研究D組管電壓（100 k V）高于前者（80 k V），管電流（80 m As）略低于前者（90～110 m As），而D組的DE為（0 .176± 0 .01）m Sv，低于前者［（0 .25～0 .30）m Sv］，筆者認為其原因可能是機器性能差異所致，包括硬、軟件的進步。

本實驗不足之處：①受試對象年齡＜14歲，所含年齡組較為寬泛，由于各組病例數(shù)較少（每組30例），未進一步按照年齡組分組，給予不同的掃描參數(shù)，有待進一步研究探討；②不同廠商的機器重建算法、硬件性能等不同，而本研究基于Siemens So mato m Definition Flash CT，所以應(yīng)用范圍有一定局限性。

綜上所述，應(yīng)用低管電壓（100 k V）、低管電流（80 m As）及SAFIRE技術(shù)進行兒童顳骨HRCT掃描時，可在滿足臨床診斷需求的情況下，最大限度地降低患兒所受輻射量。

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·兒科影像學(xué)·

The optimized low dose scanning protocolin children's temporal bone examination with dual-source CT

ZHANGGuang-wen，ZHANGJin-song，LIJian，et al.Department of Radiology，Xijing Hospital，F(xiàn)ourth Military Medical University，Shanxi 710032，P.R.China

【Abstract】Objective：To explore the use of low tube voltage，low tube current and sinogram affirmed iterative reconstruction（SAFIRE）technique in reducing the radiation dose on scanning objects and its influence on image quality in children's tem poral bone examination with dual-source CT.Methods：For high resolution CTscan of tem poral bone，120 cases of children patients were divided according to date of clinical examination rando mly，into four groups：the conventional dose group，Group A（120k V，180 m As，filtered back projection reconstruction technique），low dose group，Group B（120k V，110 m As，SAFIREtechnique），Group C（100k V，110 m As，SAFIREtechnique），and Group D（100k V，80 m As，SAFIREtechnique），with 30 cases in each group .Statistical analysis and co m parison were made of the average CTvalue，noise，CNR，SNR，CTDIvol，DLP，EDand subjective evaluation score .Results：By the analysis of inter-group variance，there were no statistical differences in mean CTvalue am ong the four groups（F= 1 .02，P＞0 .05），w hile differences in noise，CNR，SNR，DLP，EDand subjective evaluation score were statistically significant（F= 43 .57，55 .60，16 .50，406 .15，50 .80，154 .07，respectively；P＜0 .05）.Co m pared with group A，noise reduction in group B，Cand Dwere 6 .9 %，26 %，16 .3 %，respectively . Reduction of CTDIvol，DLP，EDin group B，Cand Dwere 38 .7 %，61 .3 %，71 .9 %；39 .5 %，60 .9 %，71 .6 %；25 .5 %，50 .6 %，65 .6 %；respectively .Conclusion：The use of low tube voltage，low tube current and SAFIREtechnique for HRCTtem poral bone scan can effectively reduce the radiation dose in patients on the basis of meeting the needs ofimage quality for clinical diagnosis .

【Key words】Child；Tem poral bone；To m ography，X-ray co m puted；Iterative reconstruction；Radiation dosage

收稿日期：（2015-07-24 修回日期：2015-10-24）

通訊作者：張勁松，E-mail：zhangjs＠fm m u .edu .cn

作者簡介：張廣文（1986 -），男，甘肅平?jīng)鋈耍≡横t(yī)師，主要從事腹部MRI診斷及應(yīng)用工作。

DOI：10 .13609／j.cnki.1000-0313 .2016 .02 .018

【中圖分類號】R814 .42

【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】1000-0313（2016）02-0171-04