陳海波 施丹 余日勝

頸部低劑量CT檢查實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用

陳海波 施丹 余日勝

目的 評(píng)價(jià)山羊及人體頸部多層螺旋CT的輻射劑量和圖像質(zhì)量，探尋頸部多層螺旋CT的最佳低劑量掃描條件。方法通過(guò)CT機(jī)的輻射劑量預(yù)測(cè)軟件并結(jié)合文獻(xiàn)，選取10組低劑量掃描條件（140kV-50mA、140kV-30mA、120kV-100mA、120kV-50mA、120kV-30mA、90kV-200mA、90kV-150mA、90kV-100mA、90kV-50mA、90kV-30mA）。掃描3只山羊的頸部，采用雙盲法對(duì)CT圖像質(zhì)量（骨質(zhì)）進(jìn)行評(píng)分，篩選滿足診斷要求的掃描條件。另將180例頸椎CT檢查的患者隨機(jī)分成9組，每組20例，用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)篩選出的條件進(jìn)行掃描，對(duì)軟組織和骨質(zhì)CT圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。結(jié)果CT輻射劑量與管電壓、管電流變化呈線性正相關(guān)；CT輻射劑量變化的斜率隨管電壓或管電流的增大而增大。除90kV-30mA以外，其他9組掃描條件的骨質(zhì)圖像均能滿足診斷要求。人體檢查時(shí)掃描劑量高者圖像質(zhì)量評(píng)分高，各組圖像的骨質(zhì)評(píng)分均高于軟組織評(píng)分。120kV-100mA、90kV-200mA組軟組織圖像質(zhì)量良好、骨質(zhì)圖像質(zhì)量?jī)?yōu)；140kV-50mA、140kV-30mA、120kV-50mA、90kV-150mA、90kV-100mA組軟組織圖像基本不影響診斷，骨質(zhì)圖像質(zhì)量良好；120kV-30mA、90kV-50mA組軟組織圖像影響診斷，骨質(zhì)圖像基本不影響診斷。結(jié)論采用低管電壓、相對(duì)略高的管電流，能獲得滿足診斷要求的圖像，且輻射劑量更低。頸部CT檢查時(shí)，滿足診斷要求的軟組織掃描條件為90kV-100mA，若僅需觀察頸部的骨質(zhì)情況，可選用更低的掃描條件90kV-50mA。

頸部 輻射劑量 體層攝影術(shù) X線計(jì)算機(jī)

隨著CT技術(shù)的高速發(fā)展，CT在放射診斷中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。受檢者的輻射劑量也逐漸增加。公眾輻射相關(guān)知識(shí)和自我防護(hù)意識(shí)的提高使得優(yōu)化掃描方案、在輻射劑量盡可能低的條件下獲得能夠滿足診斷的影像受到了越來(lái)越多學(xué)者的重視[1-3]。甲狀腺、晶狀體在頸部檢查中會(huì)受到直接或間接輻射，而且這些器官均對(duì)X線有較高敏感性[4-6]。文獻(xiàn)報(bào)道的低劑量掃描技術(shù)較多為降低管電流，鮮有對(duì)管電壓變化進(jìn)行研究[7-9]。本文研究在不同管電壓和管電流的低劑量掃描條件下，觀察頸部多層螺旋CT圖像的質(zhì)量變化，探尋滿足診斷要求的頸部多層螺旋CT低劑量掃描參數(shù)。

1 資料和方法

1.1 一般資料 （1）實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：8月齡公山羊3只，體重均＞35kg（購(gòu)于杭州茅廊巷農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)），處死后（避免活體山羊重復(fù)掃描可能造成的輻射損傷）取下頭頸部，進(jìn)行冰塊低溫冷藏，6h內(nèi)進(jìn)行頸部CT檢查，對(duì)10組掃描條件的骨質(zhì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。（2）人體頸部掃描：選擇2010-03—2012-07在我院行頸椎多層螺旋CT檢查的患者180例（主要觀察骨質(zhì)情況），其中男80例，女100例，年齡20～49（39.4±7.5）歲。采用計(jì)算機(jī)區(qū)組隨機(jī)分組法將患者分為9組，每組20例，各組間性別、年齡差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 模擬掃描 通過(guò)CT機(jī)上的預(yù)測(cè)功能，模擬各種掃描條件、多個(gè)掃描范圍的輻射劑量：容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）。文獻(xiàn)報(bào)道，人體頸部低劑量掃描的條件管電壓均為120kV，管電流軟組織60～100mA、骨質(zhì)30～50mA[7-9]。本研究選取輻射劑量≤120kV-100mA的掃描條件，共10組作為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)掃描參數(shù)：140kV-50mA、140kV-30mA、120kV-100mA、120kV-50mA、120kV-30mA、90kV-200mA、90kV-150mA、90kV-100mA、90kV-50mA、90kV-30mA。對(duì)各組CT（軟組織和骨質(zhì)）圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。

1.2.2 掃描方法 采用PHILIPS Brilliance 16層螺旋CT機(jī)對(duì)山羊及患者頸部進(jìn)行掃描。掃描參數(shù)：層厚1mm、層距0.5mm，螺距0.938∶1?；颊邟呙钑r(shí)胸腹及會(huì)陰部通過(guò)鉛衣、鉛橡皮進(jìn)行防護(hù)。

1.2.3 圖像評(píng)價(jià) 由2位經(jīng)驗(yàn)豐富的高年資影像診斷醫(yī)師采用雙盲法對(duì)不同掃描條件的動(dòng)物和患者圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)只評(píng)價(jià)骨質(zhì)，患者評(píng)分分軟組織、骨質(zhì)兩部分。軟組織評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（軟組織窗窗寬250、窗位50）：軟組織層次清晰，圖像顆粒均勻，解剖結(jié)構(gòu)顯示良好（4分，優(yōu)）；軟組織層次較清晰，圖像顆粒較均勻，解剖結(jié)構(gòu)顯示較好（3分，良）；軟組織層次欠清楚，圖像顆粒欠均勻，解剖結(jié)構(gòu)欠清楚，但不影響診斷（2分，中）；軟組織層次不清楚，圖像顆粒粗大，解剖結(jié)構(gòu)模糊，影響診斷（1分，差）。骨質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（骨窗窗寬2 000、窗位500）：骨皮質(zhì)邊緣銳利，骨小梁清晰，無(wú)偽影（4分，優(yōu)）；骨皮質(zhì)邊緣欠銳利，骨小梁欠清楚，有少許偽影（3分，良）；骨皮質(zhì)邊緣不銳利，骨小梁欠清楚，有偽影，但不影響診斷（2分，中）；骨皮質(zhì)邊緣毛糙，骨小梁模糊，偽影較多，影響診斷（1分，差）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件。各組掃描條件的模擬輻射劑量和圖像質(zhì)量評(píng)分均采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)，對(duì)評(píng)分與輻射劑量進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。

2 結(jié)果

2.1 模擬掃描結(jié)果 不同掃描條件和掃描范圍的輻射劑量見(jiàn)表1。輻射劑量與管電壓、管電流呈線性正相關(guān)。CT輻射劑量變化的斜率隨管電壓或管電流的增大而增大。

表1 不同掃描條件和范圍的CT模擬輻射劑量

2.2 山羊頸部掃描結(jié)果 10組掃描條件的圖像（骨窗）見(jiàn)圖1，評(píng)分見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，90kV-30mA組圖像不能滿足骨質(zhì)診斷要求，余9組均能滿足診斷要求。

2.3 患者頸部掃描結(jié)果 根據(jù)篩選出的9組條件對(duì)患者頸部進(jìn)行掃描，所得圖像（軟組織窗和骨窗）見(jiàn)圖2，評(píng)分見(jiàn)表2。結(jié)果顯示：（1）軟組織、骨質(zhì)評(píng)分高低與掃描劑量明顯正相關(guān)（r=0.885、0.983），劑量高者圖像質(zhì)量好、評(píng)分高。各組圖像的骨質(zhì)評(píng)分均高于軟組織評(píng)分。（2）120kV-100mA、90kV-200mA兩組評(píng)分相互之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，與其他各組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這兩組的軟組織圖像質(zhì)量均為良好、骨質(zhì)圖像質(zhì)量均為優(yōu)。（3）140kV-50mA、140kV-30mA、120kV-50mA、90kV-150mA、90kV-100mA 5組評(píng)分相互之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，與其他各組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，這5組軟組織圖像質(zhì)量基本不影響診斷，骨質(zhì)圖像質(zhì)量良好。（4）120kV-30mA、90kV-50mA評(píng)分兩組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與其他各組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這兩組的軟組織圖像質(zhì)量影響診斷，骨質(zhì)圖像質(zhì)量基本不影響診斷。

表2 不同掃描條件圖像質(zhì)量評(píng)分

圖1 山羊頸部不同掃描條件骨窗CT圖像

圖2 各組掃描條件的軟組織窗及骨窗CT圖像（均選用舌骨上緣層面）

3 討論

近年有報(bào)道提出，人群中醫(yī)療輻射量已達(dá)30%～50%，其中CT被認(rèn)為是造成醫(yī)源性輻射的最主要原因[10-11]。輻射損傷的程度與X線照射劑量呈正相關(guān)。世界衛(wèi)生組織（WHO）、國(guó)際放射委員會(huì)（IRCP）以及國(guó)際醫(yī)學(xué)物理組織（IOMP）為此制定了醫(yī)療照射質(zhì)量保證和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，以期用最小的人體損傷代價(jià)獲得最佳的診斷效果。低劑量CT檢查成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，在胸部、鼻竇、眼眶等低劑量CT檢查方面取得了一定的成果[9，12-14]。但目前的大部分文獻(xiàn)只對(duì)降低管電流進(jìn)行了研究，未關(guān)注管電壓變化對(duì)輻射劑量和圖像質(zhì)量的影響。

頸部CT檢查管電壓、管電流的組合達(dá)到18種，甚至更多，如果分組研究所需樣本量大，且有些組合的輻射劑量超過(guò)了日常應(yīng)用，可能會(huì)對(duì)患者造成不必要的傷害。本文結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，篩選出9組掃描條件，減少了樣本量[8]。

為避免因掃描條件過(guò)低、CT圖像質(zhì)量差影響診斷，本文先進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，排除了達(dá)不到診斷要求的掃描條件，避免了患者重復(fù)檢查的可能。

頸部CT檢查大多以觀察軟組織病變?yōu)橹?，但臨床上單獨(dú)觀察骨質(zhì)病變也不少見(jiàn)（如頸椎管狹窄、骨質(zhì)增生或破壞，椎體腫瘤等）。因此，如何降低上述這些骨性病變的輻射劑量仍然非常重要。文獻(xiàn)報(bào)道的頸部骨質(zhì)低劑量掃描條件要低于軟組織掃描條件。本文研究結(jié)果顯示：能滿足診斷要求、且輻射劑量最低的人體頸部軟組織掃描條件為90kV-100mA，若僅需觀察頸部的骨質(zhì)情況，可選用更低的掃描條件90kV-50mA；相同的掃描條件，骨質(zhì)的圖像質(zhì)量要優(yōu)于軟組織?？赡苁且?yàn)楣谴把谏w了部分因掃描劑量降低而造成的圖像噪聲，且計(jì)算機(jī)的邊緣強(qiáng)化軟件可使骨質(zhì)顯示更為清晰銳利。因此本文選擇進(jìn)行頸椎（主要觀察骨質(zhì)情況）檢查的患者，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)同時(shí)重建出骨質(zhì)及軟組織圖像進(jìn)行研究，在保證診斷的前提下達(dá)到了研究目的。

CT檢查的掃描參數(shù)主要有管電壓、管電流、掃描時(shí)間、層厚、螺距及掃描容積等。輻射劑量隨管電壓、管電流、掃描時(shí)間和掃描容積增加而增大，隨螺距增大而減少。管電壓代表X線的質(zhì)，即X線的穿透力。降低管電壓，主要減低圖像的空間分辨率。管電流代表X線的量，即X線光子到達(dá)探測(cè)器的數(shù)目。管電流降低主要影響低對(duì)比分辨力，使低對(duì)比組織，如腦、肝臟的圖像質(zhì)量明顯下降，而對(duì)高對(duì)比分辨力影響甚小，如對(duì)氣管、肺和骨的影響則不大。李坤成等[15]的研究表明，密度分辨率是影響CT圖像質(zhì)量的主要因素。因此，在相同輻射劑量的情況下，采用低管電壓、高管電流的CT圖像質(zhì)量理論上要優(yōu)于采用高管電壓、低管電流的CT圖像。根據(jù)本文研究，頸部CT檢查，能滿足診斷要求，且輻射劑量最低的軟組織掃描條件為90kV-100mA，其輻射劑量比常規(guī)掃描條件120kV-200mA降低78.06%、比文獻(xiàn)報(bào)道的軟組織低劑量掃描條件 120kV-50mA降低12.82%；如果僅需觀察頸部骨質(zhì)情況，可選用更低的掃描條件90kV-50mA，其輻射劑量比常規(guī)掃描條件120kV-200mA降低89.03%、比文獻(xiàn)報(bào)道的骨質(zhì)低劑量掃描條件120kV-30mA降低26.09%。

綜上所述，相對(duì)略高的管電流雖然增加了進(jìn)入人體X線的量，但低管電壓使其能量更低，因此相對(duì)降低了輻射劑量。采用低管電壓、相對(duì)略高的管電流，能獲得滿足診斷要求的圖像，且輻射劑量更低。CT輻射劑量減低了，人體的吸收劑量或?qū)θ梭w的損傷是否也同樣減低，尚需進(jìn)一步研究。

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Experimental study of low-dose cervical CT scan and its clinical application

ObjectiveTo access the optimal scan conditions of low-dose multi-slice CT on cervical region.MethodsIn the first step,10 groups of low-dose scan conditions(140kV-50mA,140kV-30mA,120kV-100mA,120kV-50mA,120kV-30mA, 90kV-200mA,90kV-150mA,90kV-100mA,90kV-50mA,90kV-30mA)were selected according to the software prediction of CT radiation dose combined with the literature reports.In the second step,the necks of 3 goats were scanned with the conditions above.The quality of images was independently scored by two senior radiologists with double blind method and 9 groups of scan conditions(except 90kV-30mA)met the requirement of diagnosis were selected.In the third step,180 patients undergoing cervical CT scan were randomly divided into 9 groups with 20 cases in each,patients were scanned with the conditions selected in animal experiments.And the quality of images was scored and anylyzed by SPSS 16.0 software.ResultsThe CT radiation dose demonstrated a positive linear correlation with the change of tube voltage and current.The variety slope of CT radiation dose increased with the increasing of tube voltage or the current.The animal experiments demonstrated that 9 groups of conditions all met the requirement of diagnosis except 90kV-30mA.The human cervical CT scan demonstrated that high radiation dose had a high score and bone scores were higher than soft tissue.120kV-100mA and 90kV-200mA obtained good soft tissue images and excellent bone images;140kV-50mA,140kV-30mA,120kV-50mA,90kV-150mA and 90kV-100mA obtained good bone images,and the diagnosis was not influenced by the soft tissue images.120kV-30mA and 90kV-50mA obtained the soft tissue images influencing the diagnosis and the bone images not influencing the diagnosis.ConclusionThe images meeting the requirement of diagnosis can be obtained by adopting low tube voltage and relative high tube current with lower radiation dose.In cervical CT scan,90kV-100mA is the scan condition for soft tissue and 90KV-50mA can be selected to observe the bone only.

Neck Radiation dosage Tomography X-ray computed

2013-02-25）

（本文編輯：楊麗）

310009 杭州，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院放射科（陳海波現(xiàn)在玉環(huán)縣人民醫(yī)院放射科工作）

余日勝，E-mail：yurisheng2003@aliyun.com