國(guó)內(nèi)外主流CT設(shè)備腹部平掃圖像質(zhì)量與輻射劑量的比較

王莉 ，曹丹，葉蘊(yùn)銳，林夢(mèng)妍，麥芷君，施昭，唐春香，周長(zhǎng)圣 ，盧光明，張龍江

1.南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬金陵醫(yī)院/東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院放射診斷科，江蘇南京210002；2.南方醫(yī)科大學(xué)南京臨床醫(yī)學(xué)院，廣東廣州510515

引言

近年來(lái)，CT成像技術(shù)在臨床中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大范圍掃描，是醫(yī)療診斷和精準(zhǔn)治療不可或缺的工具[1]。隨著CT應(yīng)用的增加，受檢者會(huì)承受更多的輻射劑量，因此不同設(shè)備的檢查劑量是所有使用者最關(guān)心的問(wèn)題之一[2-4]。既往研究報(bào)道，輻射劑量與癌癥患病率具有一定的相關(guān)性[5-7]。所以使用盡可能低的輻射劑量得到可接受的圖像質(zhì)量是臨床與受檢者關(guān)注的重點(diǎn)，也是近年來(lái)CT設(shè)備制造商重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一[8-10]。低劑量CT既能保證圖像質(zhì)量，又能降低受檢者的輻射劑量，在國(guó)內(nèi)外早已成為研究熱點(diǎn)[11-13]。國(guó)外低劑量CT設(shè)備較國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，以國(guó)外CT設(shè)備為參照來(lái)考察國(guó)產(chǎn)CT，有利于發(fā)現(xiàn)其與國(guó)外CT產(chǎn)品在技術(shù)性能、臨床功能、圖像質(zhì)量、輻射劑量以及影像數(shù)據(jù)管理等方面的差異，尋找國(guó)產(chǎn)CT的不足之處，進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)?；诖?，本研究比較國(guó)內(nèi)（東軟128層CT，簡(jiǎn)稱A品牌CT）與國(guó)外（雙源64層CT，簡(jiǎn)稱B品牌CT；雙源128層CT，簡(jiǎn)稱C品牌CT）主流CT腹部平掃的圖像質(zhì)量和輻射劑量。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究通過(guò)東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院倫理委員會(huì)審批后進(jìn)行，審批編號(hào)為2016NZKYKS-004-01?；颊邿o(wú)知情同意。回顧性收集東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院2018年5月8日至2019年10月31日于A品牌CT（NeuViz 128精睿CT，中國(guó)）、B品牌 CT（Siemens Somatom Definition，德國(guó)）和C品牌CT（Siemens Definition Flash，德國(guó)）完成的腹部CT平掃，使用簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣方法，各選取100例受檢者。A品牌CT中男82例，女18例；年齡 18～72歲，平均年齡（31.5±13.0）歲。B 品牌 CT 中男 53例，女47例，年齡11～69歲，平均年齡（45.5±13.3）歲。C品牌CT中男70例，女30例，21～98歲，平均年齡（60.6±14.5）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)腹部手術(shù)史、病變范圍小不影響興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）測(cè)量，排除標(biāo)準(zhǔn)：胸腹部連掃或腹盆腔連掃，輻射劑量是胸腹或腹盆腔之和的受檢者。

1.2 掃描設(shè)備與參數(shù)

受檢者通常采取仰臥位，先掃腹部定位片，在定位片上確定掃描范圍，自膈頂至髂前上棘連線水平。主要性能參數(shù)：A品牌CT，準(zhǔn)直器128×0.625 mm，重建層厚1 mm，重建間隔1 mm，管電壓120 kV，管電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，螺距：1.0。B品牌CT，準(zhǔn)直器64×0.6mm，重建層厚1mm，重建間隔1mm，管電壓120 kV，管電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，螺距：1.2。C品牌CT，準(zhǔn)直器128×0.6 mm，重建層厚1 mm，重建間隔1 mm，管電壓120 kV，管電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，螺距：1.2。

1.3 輻射劑量

記錄受檢者的CT容積劑量指數(shù)（CT Dose Index Volume，CTDIvol）[14]和劑量長(zhǎng)度乘積（Dose Length Product，DLP）。計(jì)算掃描長(zhǎng)度（Scan Length，SL）=DLP/CTDIvol，有效劑量（Effective Dose，ED）=DLP×權(quán)重因子k［0.015mSv/（mGy·cm）］[3]。

1.4 圖像質(zhì)量評(píng)估

1.4.1 客觀圖像質(zhì)量評(píng)估

1.4.2 主觀圖像質(zhì)量評(píng)估

由2名具有放射診斷5年以上經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師采取盲法獨(dú)立對(duì)腹部平掃圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，設(shè)定窗寬400 HU，窗位35 HU。依據(jù)李克特量表（Likert Scale）[15]5分制對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分：1分（差），圖像噪聲較大，偽影較重，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，完全不能滿足診斷要求；2分（較差），圖像噪聲較大，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能滿足診斷要求；3分（一般），圖像噪聲較大，部分組織結(jié)構(gòu)顯示欠清，基本可以滿足診斷要求；4分（較好），圖像噪聲尚可，組織結(jié)構(gòu)顯示清楚，能滿足診斷要求；5分（好），圖像噪聲小，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對(duì)比良好，完全滿足診斷要求。評(píng)分不一致的由兩名評(píng)分者商議后得出最終結(jié)果。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正態(tài)分布的計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，非正態(tài)分布的計(jì)量資料用中位數(shù)[四分位間距]。正態(tài)分布資料整體比較采用單因素ANOVA方差分析，兩兩比較采用LSD分析。非正態(tài)分布資料整體比較采用非參數(shù)檢驗(yàn)Kruskal-WallisH，兩兩比較采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。2名放射科醫(yī)師主觀評(píng)分整體作為分類數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)Kappa分析，其1～5分值作為連續(xù)性變量采用單因素方差分析和LSD分析。00.8表明極好的一致性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 受檢者掃描參數(shù)和輻射劑量的比較

3種CT機(jī)型腹部CT平掃的受檢者掃描參數(shù)和輻射劑量比較，見(jiàn)表1。A品牌CT的SL較B和C品牌CT長(zhǎng)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），B品牌CT與C品牌CT的SL比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值為0.271）。A品牌CT的CTDIvol、DLP、ED較B和C品牌CT高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），B品牌CT與C品牌CT的CTDIvol、DLP、ED比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P 值分別為 0.396、0.890、0.837）。

2.2 圖像質(zhì)量的比較

2.2.1 客觀圖像質(zhì)量評(píng)估

整體比較顯示脾臟CT值在三種品牌CT中差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。A品牌CT的肝臟及豎脊肌CT值與B品牌CT比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值分別為0.120、0.157）。A品牌CT的胰腺CT值高于B品牌CT，腎臟及腹主動(dòng)脈CT值低于B品牌CT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。A品牌CT肝臟和豎脊肌CT值高于C品牌CT，腎臟和腹主動(dòng)脈CT值低于C品牌CT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），胰腺CT值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值分別為0.161）。B品牌CT與C品牌CT比較肝臟和豎脊肌CT值高，腎臟CT值低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），胰腺和腹主動(dòng)脈CT值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值分別為0.895、0.433）。A品牌CT的噪聲高于B品牌CT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），與C品牌CT比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值為0.791）。A品牌CT的肝臟、脾臟、胰腺、腎臟、腹主動(dòng)脈及豎脊肌SNR高于B和C品牌CT，C品牌CT高于B品牌CT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表2。

2.2.2 主觀圖像質(zhì)量評(píng)估

A品牌CT的肝臟、脾臟、胰腺、腎臟、腹主動(dòng)脈及豎脊肌的主觀評(píng)分高于B品牌和C品牌CT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。B品牌CT與C品牌CT的主觀評(píng)分比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表3。兩名評(píng)分者對(duì)A品牌CT的主觀評(píng)估具有極好的一致性（Kappa值>0.8），對(duì)B品牌和C品牌CT的主觀評(píng)估具有較高的一致性（0.6

圖1 3種機(jī)型圖像質(zhì)量對(duì)比

表1 3種品牌CT腹部平掃的受檢者掃描參數(shù)和輻射劑量水平評(píng)估

表2 3種品牌CT腹部平掃圖像質(zhì)量客觀評(píng)估

表3 3種品牌CT腹部圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性

3 討論

本研究通過(guò)A品牌CT與B和C品牌CT腹部平掃輻射劑量、圖像質(zhì)量的對(duì)照研究，發(fā)現(xiàn)A品牌CT腹部平掃圖像質(zhì)量高，完全能滿足臨床診斷要求，但較B和C品牌CT而言輻射劑量高。因此，A品牌CT需從軟硬件上進(jìn)一步改善，從而實(shí)現(xiàn)源頭上的創(chuàng)新和技術(shù)的改良是非常必要的。

隨著CT的廣泛應(yīng)用，電離輻射問(wèn)題愈來(lái)愈受到臨床及生產(chǎn)商的關(guān)注，低輻射劑量CT檢查是大勢(shì)所趨，但過(guò)度追求低輻射劑量勢(shì)必會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響[16]。為了實(shí)現(xiàn)輻射劑量與圖像質(zhì)量間的最佳平衡，2017年中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射學(xué)分會(huì)質(zhì)量管理與安全管理學(xué)組[17]在匯總了國(guó)內(nèi)多中心CT輻射劑量研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了符合中國(guó)國(guó)情的CT輻射劑量診斷參考水（Diagnostic Reference Levels，DRL），其中得出中國(guó)腹部與盆腔輻射劑量之和，CTDIvol和DLP分別為34mGy、1965 mGy·cm。本研究中A品牌CT的CTDIvol和DLP均高于B品牌和C品牌CT，低于中國(guó)國(guó)家水平DRL中腹部輻射劑量。侯超等[18]根據(jù)59521例CT檢查輻射劑量分析建立了醫(yī)院水平的DRL，其中腹部平掃DRL為958.0 mGy·cm。本研究中A品牌CT、B品牌CT和C品牌CT腹部平掃的DLP水平均明顯低于醫(yī)院水平DRL，但A品牌CT的輻射劑量高于B和C品牌CT，因此A品牌CT較B和C品牌CT仍有一定的差距。所以A品牌CT設(shè)備和掃描方案仍需要不斷優(yōu)化與更新，才能達(dá)到輻射劑量與圖像質(zhì)量的最佳平衡。

CT輻射劑量的高低影響噪聲的大小，而噪聲直接影響CT圖像的密度分辨率和空間分辨率。輻射劑量降低必然導(dǎo)致采集信息量減少，密度分辨率下降，即信噪比降低，圖像顆粒度增粗，均勻性減低，圖像質(zhì)量降低，從而導(dǎo)致診斷效能降低[19-21]。本研究中，A品牌CT較雙源CT輻射劑量高，圖像質(zhì)量好。兩名醫(yī)師對(duì)A品牌CT的主觀評(píng)分一致性極好，平均分值接近5分，高于B品牌CT和C品牌CT，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，噪聲小，顆粒度減低，圖像均勻、平滑，完全能滿足臨床診斷要求。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究為回顧性研究，對(duì)于隨機(jī)選擇的受檢者的性別、年齡沒(méi)有控制，選擇的病例可能出現(xiàn)偏倚。最后，A品牌CT的受檢者掃描長(zhǎng)度長(zhǎng)，導(dǎo)致計(jì)算的劑量長(zhǎng)度乘積和有效劑量較大，但當(dāng)使用與掃描長(zhǎng)度關(guān)系不緊密的參數(shù)，如CTDIvol表示輻射劑量可忽略掃描長(zhǎng)度的影響。

總之，A品牌CT腹部平掃的圖像質(zhì)量高于B和C品牌CT，且其輻射劑量低于中國(guó)國(guó)家水平DRL和醫(yī)院水平DRL，完全能滿足臨床診斷要求，但與B和C品牌CT相比輻射劑量高，提示A品牌CT設(shè)備仍需要從軟硬件等進(jìn)行更大的源頭創(chuàng)新，從而有望趕超國(guó)際一流水平，實(shí)現(xiàn)中國(guó)A品牌CT的國(guó)際化。