低輻射劑量迭代技術(shù)在顱腦螺旋CT三維成像中的臨床應(yīng)用

鄧波紅，張任華，黃和平，孫毅（郴州市第一人民醫(yī)院：.放療中心；.影像中心，湖南43000）

多層螺旋CT由于其掃描速度快、密度分辨率好、空間分辨率高，能在第一時間明確有無外傷、出血、顱骨骨折及病變的范圍和部位等，已成為顱腦外傷和急性病變患者的首選影像學(xué)檢查手段[1]。為減小CT電離輻射對人體造成的傷害，低劑量CT掃描已成為研究的焦點(diǎn)，目前顱腦CT掃描以聽眥線（OML）的橫斷面（非螺旋）最為常見，多見報道低劑量與常規(guī)劑量均采用非螺旋CT掃描的對比研究[1?3]，鮮見在顱腦CT中應(yīng)用低輻射劑量的自適應(yīng)迭代重建技術(shù)（ASiR）螺旋掃描與常規(guī)劑量濾波反投影重建（FBP）非螺旋掃描的對比研究。本研究旨在評價低輻射劑量結(jié)合ASiR在顱腦螺旋CT掃描技術(shù)中的臨床應(yīng)用價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集郴州市第一人民醫(yī)院2016年7月至2017年6月接受顱腦CT掃描成像的可疑病變患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡18歲以上；（2）頸部無外傷、金屬固定術(shù)；（3）眼睛和鼻咽部無占位性病變；（4）無嚴(yán)重心、肝、腎功能不全者。最終納入230例行顱腦CT掃描患者，其中男129例，女101例；年齡18～89歲，平均（46.41±17.50）歲；按照不同的掃描成像技術(shù)分為Ⅰ、Ⅱ兩組，各115例。Ⅰ組：常規(guī)劑量非螺旋掃描組，男65例，女 50例；年齡 18～86 歲，平均（46.10±16.57）歲。Ⅱ組：低輻射劑量迭代技術(shù)螺旋掃描組，男64例，女51例；年齡 19～89 歲，平均（46.72±18.45）歲。兩組患者年齡及性別等比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 檢查方法 所有患者取仰臥位，顱腦兩側(cè)對稱進(jìn)行CT平掃，掃描部位以外做屏蔽防護(hù)，合作患者（不配合者先做鎮(zhèn)靜）平靜呼吸狀態(tài)下掃描，掃描時囑患者閉眼、下頜內(nèi)收。先做矢狀面定位片（100 kV，10 mA），掃描范圍自顱底OML至顱頂（外傷患者包括顱底骨和頂骨），均采用矩陣 512×512，螺距 0.984∶1，進(jìn)床速度39.4 mm/r，視野 230～250 mm2，管電壓 120 kV，窗寬100 HU，窗位45 HU。Ⅰ組：使用GE Brightspeed ct13掃描儀，非螺旋掃描，顱腦幕下（小腦）層厚和層距均為5 mm，管電流220 mA，顱腦幕上層厚和層距均為10 mm，管電流200 mA，均采用FBP重建。Ⅱ組：應(yīng)用GE Dis?covery CT750HD寶石CT掃描儀，為ASiR重建技術(shù)，容積掃描，層厚和層距均為5 mm，管電流100 mA，在CT掃描原始數(shù)據(jù)中選取50%進(jìn)行ASiR重建，掃描后再重建層厚、層距均為1.25 mm。CT平掃后可疑病變患者，掃描范圍包括第一頸椎和頂骨，即行動脈期增強(qiáng)掃描：掃描范圍及參數(shù)均與平掃相同，均經(jīng)肘靜脈注射非離子型對比劑碘普羅胺（300 mgI/mL），采用雙筒高壓注射器，增強(qiáng)劑量1.0 mL/kg，總量60～80 mL，注射流率3 mL/s，生理鹽水前后各20 mL，延遲掃描時間為25 s。記錄單次掃描容積CT劑量指數(shù)（CTDIvol）、總劑量?長度乘積（DLP）。所有圖像傳送至GE AW4.2工作站進(jìn)行后處理，腦組織窗、骨窗觀察，對Ⅱ組的再重建圖像行多平面重組（MPR），可疑顱內(nèi)血管病變增強(qiáng)和顱腦外傷均需再進(jìn)行最大密度投影（MIP）、容積重組（VR）。

1.2.2 影像質(zhì)量評價 由3名CT醫(yī)生對所有顱腦CT平掃影像質(zhì)量進(jìn)行評價，著重觀察第四腦室平面（小腦）、鞍上池平面（顳葉）、第三腦室平面（額葉）、松果體平面（丘腦）、側(cè)腦室體和顱頂平面（頂葉）。（1）客觀評價：噪聲測定，選擇平掃最大截面于小腦、顳葉、額葉、丘腦和頂葉設(shè)置類圓形感興趣區(qū)（ROI），面積約為60 mm2，測量3次時取平均CT值，包括顱腦病變組織，噪聲為平均CT值的標(biāo)準(zhǔn)差（SD）。（2）主觀評價：根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)采用4分制獨(dú)立對各圖像質(zhì)量評分。1分，影像層次不清晰，偽影較重，噪聲值高，各腦組織分辨不清，整體效果差，不能達(dá)到診斷要求，需重新掃描；2分，影像層次尚可，可見偽影，噪聲值較低，尚能顯示各腦組織，整體效果一般，基本可以診斷；3分，影像層次較清晰，偽影少，噪聲值低，各腦組織顯示良好，整體影像能滿足診斷要求；4分，影像層次清晰，無偽影，噪聲值低，各腦組織顯示佳，整體影像效果優(yōu)，完全滿足診斷要求。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。計量資料以表示，兩組均數(shù)的比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；計數(shù)資料以構(gòu)成比表示，采用χ2檢驗(yàn)；采用Kappa檢驗(yàn)評價3名CT醫(yī)生主觀評分的一致性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組平均輻射劑量的比較 有效劑量mSv=DLP*K，K值在顱腦CT掃描是0.002 1[4]。Ⅰ組的平均有效劑量是（1.97±0.09）mSv，Ⅱ組的平均有效劑量是（0.72±0.16）mSv，降低率達(dá) 63.45%（1.22/1.97），CTDIvol和 DLP的降低率分別為 84.74%（127.43/150.37）和63.44%（595.94/939.32），差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。見表 1。

表1 兩組平均輻射劑量的比較（±s）

表1 兩組平均輻射劑量的比較（±s）

組別Ⅰ組Ⅱ組F P CTDIvol（mGy）150.37±4.34 22.94±4.69 0.592＜0.001 DLP（mGy）939.32±42.71 343.38±74.90 38.284＜0.001有效劑量（mSv）1.97±0.09 0.72±0.16 38.284＜0.001

2.2 兩組影像質(zhì)量比較 兩組顱腦CT平掃圖像噪聲的客觀評價見表2，圖像質(zhì)量顯示能力評分見表3，其中Ⅰ組和Ⅱ組各有1例均評差為1分（運(yùn)動偽影）。3名醫(yī)生影像質(zhì)量評分的一致性較好（Kappa=0.71）。兩組影像質(zhì)量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 兩組顱腦CT掃描圖像噪聲的客觀評價（±s）

表2 兩組顱腦CT掃描圖像噪聲的客觀評價（±s）

組別Ⅰ組Ⅱ組t P小腦5.34±0.64 5.60±0.85 6.885 0.051顳葉3.36±0.36 3.46±0.38 0.426 0.077丘腦2.99±0.48 3.14±0.66 8.422 0.068額葉3.20±0.45 3.36±0.58 3.716 0.055頂葉3.01±0.49 3.18±0.77 17.639 0.065

表3 兩組顱腦掃描圖像質(zhì)量顯示能力評分（±s，分）

表3 兩組顱腦掃描圖像質(zhì)量顯示能力評分（±s，分）

組別Ⅰ組Ⅱ組t P醫(yī)生甲3.47±0.62 3.42±0.72 3.541 0.061醫(yī)生乙3.48±0.63 3.46±0.75 3.192 0.075醫(yī)生丙3.50±0.64 3.34±0.74 4.347 0.075

3 討 論

隨著多層螺旋CT技術(shù)的迅速發(fā)展，廣泛地應(yīng)用于臨床，顱腦患者日益增多，臨床需求的影像質(zhì)量越來越高。如臨床診治腦出血及腦梗死時必需進(jìn)行多次復(fù)查常規(guī)CT掃描[5]，尤其對疑難病變?nèi)孕瓒啻沃貜?fù)掃描，每次掃描均伴有一定的輻射劑量，且隨著次數(shù)的增加而累加[6?7]?？蒀T電離輻射會對人體造成傷害，是目前醫(yī)學(xué)輻射的主要來源[8?9]，對患者輻射劑量的增加可能誘發(fā)各種惡性腫瘤[10]。輻射劑量的公眾個人限值是1年1 mSv，是依據(jù)國際放射防護(hù)委員會1990年發(fā)布的60號文件規(guī)定。因此，如何控制每次CT掃描在保證影像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度地降低輻射劑量而成為目前研究的熱點(diǎn)[11?13]。近年來，迭代重建算法能夠有選擇地識別并去除影響噪聲，其降噪能力使之能在較低劑量條件下獲得較好的影像質(zhì)量[14]。ASiR相比FBP可以降低影像噪聲，保證影像質(zhì)量，使進(jìn)一步降低輻射劑量成為可能[15]。有文獻(xiàn)報道，與FBP比較，ASiR的輻射劑量降低 32%～65%，影像質(zhì)量無下降[16?17]。

本研究結(jié)果顯示，Ⅱ組與Ⅰ組輻射劑量比較，Ⅱ組輻射劑量降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01）。CTDIvol的降低率（84.74%）明顯高于文獻(xiàn)報道的其他部位的研究結(jié)果（32%～65%），DLP和有效劑量的降低率（63.44%、63.45%）也一樣符合研究結(jié)果，是充分利用顱腦的穩(wěn)定性，以及體積相對小、輻射劑量相對減少，有效輻射劑量[（0.72±0.16）mSv]低于國際標(biāo)準(zhǔn)1 mSv。

雖然Ⅱ組影像質(zhì)量顯示能力評分及噪聲影響略低于Ⅰ組，但兩組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。Ⅱ組不但在進(jìn)行不同平面的窗寬、窗位（腦組織窗、骨窗）觀察不同組織結(jié)構(gòu)有明顯優(yōu)勢，如超薄層重建、多平面重組的冠狀面（圖1A）和矢狀面（圖1B），亦可進(jìn)行顱骨、增強(qiáng)后顱內(nèi)血管的VR和MIP成像，而且沒有重復(fù)掃描增加輻射劑量。同樣，Ⅱ組在顱腦幕下第四腦室平面（小腦）、鞍上池平面（顳葉）、第三腦室平面（額葉）、松果體平面（丘腦）、側(cè)腦室體和顱頂平面（頂葉）等圖像質(zhì)量顯示依然良好，尤其在幕下的小腦和腦干區(qū)，以往由于明顯降低劑量會導(dǎo)致大量的亨氏偽影和噪聲而無法保證圖像質(zhì)量，但本研究Ⅱ組并未出現(xiàn)大量偽影和噪聲（除兩組各有1例均不配合而導(dǎo)致運(yùn)動偽影外），只是Ⅱ組的噪聲（圖1C）略高于Ⅰ組（圖2），但圖像質(zhì)量依然良好，能滿足診斷要求，這樣彌補(bǔ)了低劑量所造成的噪聲影響，從而保證了整體影像質(zhì)量。使顱腦螺旋CT掃描成像能更合理地應(yīng)用低輻射劑量技術(shù)，符合臨床診斷要求，為其病變的治療，以及術(shù)前、術(shù)后的評估，提供更完整、更準(zhǔn)確地顱腦的各組織結(jié)構(gòu)圖像。

本研究的應(yīng)用遵循了CT低劑量技術(shù)ALARA優(yōu)化原則，即在保證獲取良好CT圖像質(zhì)量且滿足臨床診斷的需求的同時，盡可能合理地降低受檢者的檢查劑量[18]。本研究的不足之處：沒有對不同的顱腦體積大小、管電壓及不同的迭代重建等級與對照組進(jìn)行對比研究，對多次復(fù)查CT掃描患者的輻射劑量未進(jìn)行累計研究，還需進(jìn)一步的深入?？傊?，在顱腦螺旋CT成像中應(yīng)用低劑量迭代技術(shù)能夠顯著地降低輻射劑量和影像噪聲，而且保證了影像質(zhì)量，亦可以替代常規(guī)劑量的顱腦非螺旋CT成像，具有較好的臨床應(yīng)用價值。

圖1 顱腦螺旋CT平掃圖像

圖2 顱腦非螺旋CT平掃圖像

[1]孫濤，張廉良，韓善清.CT低劑量掃描技術(shù)在顱腦外傷患者檢查中的應(yīng)用[J].江蘇醫(yī)藥，2016，42（15）：1655?1658.

[2]馮戰(zhàn)友，陳偉，王慧，等.腦梗死及腦血腫患者復(fù)查中采用CT低劑量掃描的可行性[J].中國醫(yī)學(xué)創(chuàng)新，2017，14（14）：24?27.

[3]張培功，殷志杰，李祥林，等.成人顱腦CT低劑量掃描參數(shù)的優(yōu)化研究[J].濱州醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2011，34（1）：8?11.

[4]American Association of Physicists in Medicine.（AAPM）report 96.the measurement，reporting，and management of radiation dose in CT[M].New York：AAPM，2008：121?146.

[5]王子玉.CT低劑量掃描在成人腦梗死及腦血腫復(fù)查中的應(yīng)用價值[J].中西醫(yī)結(jié)合心血管病電子雜志，2016，4（4）：1?2.

[6]莊火金.高血壓性腦出血患者CT低劑量掃描參數(shù)的優(yōu)化研究[J].中國醫(yī)藥科學(xué)，2013，3（5）：135?137.

[7]NISHIZAWA M，TANAKA H，WATANABE Y，et al.Model?based itera?tive Reconstruction for detection of subtle hypoattenuation in early cere?bral infarction：a phantom study[J].Jpn J Radiol，2015，33（1）：26?32.

[8]SCHAUER DA，LINTON OW.National council on radiation protection and measurements report shows substantial medical exposure increase[J].Radiology，2009，253（2）：293?296.

[9]ALBERTJM.RadiationriskfromCT：implicationsforcancerscreening[J].AJR Am J Roentgenol，2013，201（1）：W81?87.

[10]BERRINGTON DE GONZáLEZ A，DARBY S.Risk of cancer from diag?nostic X?rays：estimates for the UK and 14 other countries[J].Lancet，2004，363（946）：345?351.

[11]鄧春蘭，許順良，肖圣祥，等.迭代重建技術(shù)在低劑量腎動脈CT血管造影檢查中的應(yīng)用[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志，2014，34（3）：228?230.

[12]曾憲春，劉菊，韓丹，等.80 kVp掃描聯(lián)合基于原始數(shù)據(jù)的迭代重建技術(shù)在兒童副鼻竇CT檢查中的應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2015，31（9）：1406?1409.

[13]張任華，鄧波紅，周海軍，等.迭代重建技術(shù)在肥胖病人腎上腺CT成像中的應(yīng)用[J].國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志，2016，39（5）：477?480.

[14]馬晶晶，袁濤，全冠民.低劑量CT肺動脈成像技術(shù)進(jìn)展[J].國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志，2015，38（6）：557?561.

[15]CO SJ，MAYO J，LIANG T，et al.Iterative reconstructed ultra high pitch CT pulmonary angiography with cardiac bowtie?shaped filter in the acute setting：effect on dose and image quality[J].Eur J Radiol，2013，82（9）：1571?1576.

[16]HARA AK，PADEN RG，SILVA AC，et al.Iterative Reconstruction tech?nique for reducing body radiation dose at CT：feasibility study[J].Am J Roentgenol，2009，193（3）：764?771.

[17]LAQMANI A，REGIER M，VELDHOEN S，et al.Improved image quali?ty and low radiation dose with hybrid iterative Reconstruction with 80 kV CT pulmonary angiography[J].Eur J Radiol，2014，83（10）：1962?1969.

[18]ENTRIKIN DW，LEIPSIC JA，CARR JJ.Optimization of radiation dose reduction in cardiac computed tomographic angiography[J].Cardiol Rev，2011，19（4）：163?176.