320排容積CT肘關(guān)節(jié)優(yōu)化體位掃描技術(shù)的應(yīng)用

李雅芳，張進慧，徐如林，周建軍

1.復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院廈門醫(yī)院 放射科，福建 廈門 361000；2.佳能醫(yī)療系統(tǒng)（中國）有限公司 CT科研合作部，廣東 廣州 510627；3.復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院 放射科，上海 200032

引言

骨關(guān)節(jié)病變在臨床中較常見，其主要包括外傷性或非外傷性病變，其中最常見為肘關(guān)節(jié)創(chuàng)傷[1]。既往臨床常借助X線平片診斷骨關(guān)節(jié)病變，但由于肘關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，常規(guī)X線難以清晰顯示，具有一定局限性。多層螺旋 CT（Multisliecs Helieal CT，MSCT）因具有快速掃描、多方位成像、后處理技術(shù)強大等特點，且能清晰顯示關(guān)節(jié)解剖細(xì)節(jié)等，極大地提高了肘關(guān)節(jié)創(chuàng)傷檢出率，可為疾病治療方案的制定和效果判斷提供重要參考[2]。提高CT圖像質(zhì)量對臨床診斷具有重要作用。目前影響CT圖像質(zhì)量因素較多，包括CT分辨率、噪聲、X線劑量、掃描體位等[3]，臨床診斷對肘關(guān)節(jié)螺旋CT掃描體位的要求較高，受肘關(guān)節(jié)解剖位置影響及CT機掃描的特點，常規(guī)體位由于受到胸腹部等厚密度組織的干擾，多不能獲得理想的圖像而不利于診斷[4]，因此需優(yōu)化體位掃描，以提高CT圖像質(zhì)量?；诖?，本研究通過與常規(guī)體位掃描比較，探討一種CT肘關(guān)節(jié)優(yōu)化體位掃描方法，旨在獲得更好的圖像質(zhì)量，并降低受檢者輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年1月至2022年3月于我院就診的因肘關(guān)節(jié)外傷或非外傷需行CT掃描的42例患者作為研究對象。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有患者均知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 妊娠期女性及年齡＜18歲患者；② 上肢損傷范圍太大，16 cm軸掃無法一次性覆蓋全部病變；③ 觀察組排除患側(cè)上肢活動受限，無法配合優(yōu)化體位檢查方法的患者。根據(jù)不同的體位方式將患者分為觀察組和對照組，每組各21例。觀察組中男性10例，女性11例；對照組中男性14例，女性7例。

1.2 檢查方法

觀察組患者采用站立位，并協(xié)助患者佩戴鉛衣、鉛圍脖，將掃描床頭枕托調(diào)高至檢查定位所需位置，利用定位燈取掃描中心點，患者站于掃描機架后方，身體略前傾將所需檢查肘關(guān)節(jié)置于定位中心點（類似于標(biāo)準(zhǔn)的普通X線肘關(guān)節(jié)正位攝片擺位）。對照組患者采用臥位，并采用標(biāo)準(zhǔn)解剖學(xué)體位，將受檢肘關(guān)節(jié)置于身體一側(cè)，另一上肢抬舉過頭頂。掃描條件：兩組患者均采用16 cm軸掃。觀察組制定一個無需掃描定位像程序：電壓100 kV，電流60 mA，層厚3 mm，層間距3 mm，轉(zhuǎn)速0.5 s，掃描視野和顯示視野均為240 mm，重建矩陣512×512。對照組依據(jù)自動管電流調(diào)節(jié)（CARE Dose 4D）技術(shù) ：電壓 120 kV，電流 100～350 mA，噪聲指數(shù)（Noise Index，NI）為10，掃描視野和顯示視野分別為400 mm 和 240 mm，重建矩陣 512×512，轉(zhuǎn)速 0.5 s/圈。

1.3 評價方法

1.3.1 圖像質(zhì)量客觀評價

測量并記錄每例患者肘關(guān)節(jié)橫斷位肱骨內(nèi)外上髁至鷹嘴窩附近層面的脂肪和肌肉的CT值，以同層面空氣CT值的標(biāo)準(zhǔn)差（Standard Deviation，SD）值作為背景噪聲，計算兩組患者圖像的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）、對比噪聲比（Contrast to Noise Ratio，CNR）。

1.3.2 圖像質(zhì)量主觀評價

由兩名經(jīng)驗豐富的放射科主治醫(yī)師進行雙盲讀片，并對圖像質(zhì)量進行評分。以軟組織的分辨率、肘關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)和病灶顯示的清晰度進行評分。① 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)顯示清晰，軟組織分辨率高，對病變的大小、位置、邊緣均可清晰顯示，圖像無噪聲，計為3分；② 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)顯示較清晰，軟組織分辨率較高，對病變的大小、位置、邊緣顯示比較清晰，噪聲低，計為2分；③ 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)顯示一般，軟組織分辨率較低，對病變的大小、位置、邊緣顯示一般，噪聲略粗，計為1分；④ 肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)顯示不清晰，軟組織分辨率低，對病變的大小、位置、邊緣顯示模糊，噪聲大，計為0分。≥1分的圖像被認(rèn)為符合診斷要求。

1.4 觀察指標(biāo)

比較兩組圖像的主觀得分、圖像的SNR、CNR及單次掃描的容積 CT 劑量指數(shù)（Volume CT Dose Index，CTDIvol）、劑量 -長度乘積（Dose Length Product，DLP）。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 兩組患者一般資料比較

兩組年齡、性別分布、體質(zhì)量均無統(tǒng)計學(xué)意義差異（P＞0.05），具有可比性，見表1。

表1 兩組患者一般資料比較（n，±s）

表1 兩組患者一般資料比較（n，±s）

指標(biāo) 觀察組 對照組 χ2/t值 P值性別（男/女) 10/11 14/7 2.000 0.500年齡/歲 39.55±15.29 40.44±14.39 -0.153 0.880體質(zhì)量/kg 60.22±6.72 66.16±8.01 0.512 0.615

2.2 兩組患者CT掃描圖像質(zhì)量比較

2.2.1 兩組患者CT掃描圖像質(zhì)量客觀評價結(jié)果

觀察組肘關(guān)節(jié)CT掃描圖像的SNR和CNR分均顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組患者CT掃描圖像SNR和CNR比較（±s）

表2 兩組患者CT掃描圖像SNR和CNR比較（±s）

組別 例數(shù) SNR CNR觀察組 21 6.7±2.9 21.3±8.3對照組 21 13.9±3.4 55.0±13.7 t值 4.647 6.328 P值 0.002 0.004

2.2.2 兩組患者CT掃描圖像質(zhì)量客觀評價結(jié)果

在兩組圖像均滿足診斷要求的情況下（≥1分），觀察組圖像質(zhì)量評分為（2.95±0.22）分，高于對照組的（2.38±0.81）分，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表3。

表3 兩組患者圖像質(zhì)量客觀評分情況（n）

2.3 兩組患者X線輻射劑量情況

觀察組和對照組的CTDIvol分別為2、（9.5±4.9）mGy，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=4.55，P=0.002）；DLP分別為31.7、（155.7±47.2）mGy·cm，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=6.21，P=0.001）。

2.4 兩組患者CT掃描圖像比較

采用優(yōu)化掃描方法（觀察組）無外來物或其他部位干擾，噪聲低，圖像密度分辨率明顯提高，三維重建圖像銳利（圖1a～d）。采用常規(guī)掃描方法（對照組）肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)顯示較清晰，噪聲略粗，分辨率下降，有輕微條索狀偽影（圖 1e～h）。

圖1 兩組患者CT掃描圖像情況

3 討論

肘關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，鷹嘴窩、肱骨小頭之間存在一定的重疊性，冠狀突均為不規(guī)則曲面，X線平片檢查時結(jié)構(gòu)重疊多，因此易造成誤診或漏診，同時肘關(guān)節(jié)損傷患者經(jīng)常伴隨疼痛、畸形癥狀，診斷難度較大[5]。MR雖然能清楚顯示肘關(guān)節(jié)軟組織等情況，但其掃描時間長，部分人群不耐受，近年來，MSCT的普及使得肘關(guān)節(jié)CT掃描率逐漸增高，已被認(rèn)為是診斷骨折最廣泛且可靠的方法[6]。MSCT屬于容積掃描，利用獲得的原始橫斷位圖像還可進行后處理，能更清晰的顯示一些重疊結(jié)構(gòu)的相互關(guān)系和細(xì)微的損傷，真實反映骨折的部位和類型以及骨折線的走形、移位情況,為臨床治療提供更多的信息，從而幫助醫(yī)生制定更精確的治療方案[7]。

肘關(guān)節(jié)站立位CT掃描以往使用不多，因此鮮見文獻(xiàn)報道。因320排CT可以一次覆蓋16 cm寬的掃描范圍，利用無定位像掃描，無需隨檢查床移動，這樣保證圖像的均勻，減少影響圖像質(zhì)量的因素，以往也有文獻(xiàn)提到類似的站立體位[8]，但是由于探測器寬度的限制導(dǎo)致Z軸覆蓋肘關(guān)節(jié)的范圍不夠，只能采用螺旋掃，因此患者需隨檢查床移動，對于老人、兒童較難配合，容易造成運動偽影導(dǎo)致重復(fù)掃描，同時不利于保證檢查的安全性。有研究認(rèn)為，應(yīng)用此方法時患者需采用俯臥或側(cè)臥，患肢高舉過頭，自然平伸，頭偏向健側(cè)[8-9]，但很多人頭頂無法完全偏離肘關(guān)節(jié)的中心平面，因此無法實現(xiàn)單純的肘關(guān)節(jié)掃描，并且容易增加敏感器官晶狀體接受射線照射的概率。佳能320排CT利用其寬體探測器的優(yōu)勢，不用定位像，檢查床不動，快速軸描，球館旋轉(zhuǎn)1圈僅需0.5 s就能完成掃描，簡單易行，可以防止上肢移動影響圖像質(zhì)量。本研究中觀察組中21例患者的肘關(guān)節(jié)掃描成功率均為100%，且均未出現(xiàn)因運動偽影或其他原因?qū)е碌闹貜?fù)掃描，說明佳能320排CT在優(yōu)化肘關(guān)節(jié)掃描方法上具有重要作用。

優(yōu)化掃描方法相比于行仰臥常規(guī)體位掃描，在掃描層面內(nèi)存在肺組織、脊柱肋骨等時，掃描視野需增加至L，由于同層面內(nèi)存在多種組織，胸腹部厚度較大，無法避免產(chǎn)生部分容積效應(yīng)和偽影，掃描本身相對偏離掃描中心，也導(dǎo)致了圖像噪聲較大，影像清晰度，銳利度均較差，特別是肥胖患者。同時采用此站立位的方法，由于僅將肘關(guān)節(jié)置于掃描野內(nèi)，可以實現(xiàn)單純的肘關(guān)節(jié)掃描，所以掃描視野可以設(shè)為S，在分析全病變組織的情況下，盡量選擇接近掃描范圍的小掃描野，可以提高圖像質(zhì)量[10]，并且消除了常規(guī)體位胸腹部等厚度高的組織對肘關(guān)節(jié)圖像質(zhì)量的影響，無其他干擾因素，有利于更清晰顯示肘關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)，明顯提高了圖像密度分辨率和SNR，軟組織密度顯示清晰，三維重建圖像較銳利，能清晰觀察關(guān)節(jié)面及關(guān)節(jié)間隙情況。

隨著MSCT的發(fā)展，在圖像質(zhì)量越來越好的同時，也存在電離輻射增加的潛在風(fēng)險，所以合理的控制輻射劑量也成為研究的焦點，準(zhǔn)直器寬度、掃描時間、電壓、電流、掃描范圍等參數(shù)均會影響影響輻射劑量，管電壓與X線輻射劑量呈冪指數(shù)關(guān)系，因此降低管電壓是降低輻射劑量最有效的方法之一[11-12]，而在實際應(yīng)用中，劑量降低往往會使圖像質(zhì)量變差，如何兼顧圖像質(zhì)量和輻射劑量是MSCT劑量管理研究的重點，本研究從肘關(guān)節(jié)掃描體位的改變出發(fā)，以提高CT原始圖像質(zhì)量，同時由于此體位的投照優(yōu)勢，在掃描野內(nèi)只有肘關(guān)節(jié)無其他外來物干擾，所以在掃描參數(shù)上也做出了調(diào)整，Kim等[13]認(rèn)為，超低劑量CT方案和常規(guī)CT在腕部和踝關(guān)節(jié)等末梢關(guān)節(jié)的主觀圖像評分、客觀圖像噪聲和診斷性能均無明顯差異，而肘關(guān)節(jié)與腕、踝關(guān)節(jié)組織厚度接近，參照該研究的低劑量參數(shù)設(shè)定，本研究觀察組電壓100 kV，電流60 mA使得單次掃描的CTDIvol低至2 mGy。對于常規(guī)體位，由于掃描偏中心和胸部肋骨脊柱等組織對圖像產(chǎn)生的干擾偽影，圖像噪聲大，提高密度分辨率和控制噪聲的有效方法為提高探測器效率與X射線劑量[14]，所以如果降低常規(guī)體位掃描管電壓和管電流，即使可以減少輻射劑量，但同時也會使圖像噪聲更加大，密度分辨率更低。這也與Kim等[13]在肩關(guān)節(jié)使用低劑量CT方案會使圖像質(zhì)量顯著降低的結(jié)果相符。

CT機房內(nèi)的輻射場具有一定的空間分布規(guī)律，不同的型號、掃描參數(shù)、機房面積高度等均會使室內(nèi)劑量分布場有略微不同[15]，CT掃描時以機架孔徑中心為原點，水平面和立面的等劑量線呈8字型分布[16]。有研究報道[17]，用熱釋光劑量計（Thermoluminescence Dosimeter，TLD）測量CT掃描時機房內(nèi)的輻射場，輻射場分布曲線顯示測量值最大出現(xiàn)在掃描孔徑內(nèi)，掃描孔中心層面直接接受X線的照射；其次是機架后方的輻射劑量高于離中心同等距離的檢查床側(cè)。陳基煒等[18]的研究表明，在模體的中心和周邊5個孔洞放熱釋光劑量片TLD與CT設(shè)定的CTDIvol的誤差低于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值，一致性較高。故與常規(guī)掃描體位相比，站立位不僅機架后方的輻射場小于掃描孔徑內(nèi)，而且可讓患者佩帶鉛衣、鉛圍脖來做好輻射防護，同時也避免了胸腹部等其他無關(guān)的軟組織受到X線的直接照射，進一步減少了電離傷害。

本研究的不足之處在于樣本量較少，并且如果上肢損傷范圍太大，軸掃無法一次性覆蓋病變的情況未進行討論，未來應(yīng)進一步進行大樣本研究，以為臨床提供更科學(xué)的依據(jù)。

4 結(jié)論

利用佳能320排CT的寬體探測器對肘關(guān)節(jié)采取站立位掃描法，擺位簡單，患者容易接受，且可優(yōu)化圖像質(zhì)量，更好地顯示病變情況，同時輻射劑量低，并且能對非檢查部位進行更全面的輻射防護以提高MSCT掃描的安全性，值得臨床運用。