徐 凱，朱 亮，薛華丹，李 平，孫照勇，杜 瑤，王 沄，金征宇

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

·Force CT專欄 論著·

基于定位像的自動管電壓選擇技術(shù)與常規(guī)固定管電壓技術(shù)在胰腺實性病變成像中的比較

徐 凱，朱 亮，薛華丹，李 平，孫照勇，杜 瑤，王 沄，金征宇

中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 北京協(xié)和醫(yī)院放射科，北京 100730

目的比較基于定位像的自動管電壓選擇技術(shù)和固定管電壓技術(shù)在胰腺實性病變成像中的圖像質(zhì)量和輻射劑量。方法回顧性分析2014年1月至2016年8月在北京協(xié)和醫(yī)院就診經(jīng)術(shù)后病理證實為胰腺實性病變并行術(shù)前雙源CT檢查的113例患者的臨床資料，其中，接受固定管電壓(120 kV)和管電流可調(diào)掃描患者53例(組1)，接受管電壓(管電壓分檔：90、100 kV)和管電流自動調(diào)節(jié)掃描患者60例(組2)。由2名經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)生共同測量患者腹圍，評估動脈期和門脈期圖像的主觀圖像質(zhì)量評分及客觀圖像質(zhì)量參數(shù)，并記錄掃描的劑量參數(shù)。結(jié)果組2的60例患者中，有45例接受90 kV掃描，15例接受100 kV掃描；90 kV 組患者的平均腹圍為(287±24)mm，明顯低于100 kV 組的(328±22)mm (t=0.731，P=0.0008)。組2的平均CT容積劑量指數(shù)為(3.9±1.0)mGy，較組1的(9.0±1.9)mGy降低了56.7%(t=17.5，P=0.0003)；平均劑量長度乘積為(109±38)mGy·cm，較組1的(276±83)mGy·cm降低了60.5%(t=14.0，P=0.0007)。組2動脈期及門脈期圖像的背景噪聲標準差分別為(6.4±0.9)和(6.4±1.0)HU，均明顯高于組1的(5.6±1.4)(t=-3.757，P=0.0003)和(5.5±1.4)HU(t=-3.828，P=0.0006)。組2動脈期的胰腺病灶、腹主動脈和門脈期的胰腺病灶、門靜脈主干的信噪比分別為18.8±9.3、76.0±19.3和17.4±6.7、33.1±7.2，均明顯高于組1的13.1±8.7(t=-3.379，P=0.001)、56.5±22.6(t=-2.268，P=0.025)和14.1±8.1(t=-2.283，P=0.024)、28.9±8.8(t=-2.613，P=0.009)。結(jié)論基于定位像的第3代雙源CT自動管電壓選擇技術(shù)應(yīng)用于胰腺實性病變時，可減低輻射劑量，而圖像質(zhì)量與第2代雙源CT固定管電壓技術(shù)大致相當。

第3代雙源CT；胰腺實性病變；自動管電壓選擇技術(shù)；固定管電壓技術(shù)；圖像質(zhì)量；輻射

ActaAcadMedSin，2017,39(1)：88-94

胰腺實性病變多種多樣，包括胰腺癌、胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、實性假乳頭狀瘤、胰母細胞瘤、胰腺淋巴瘤、轉(zhuǎn)移瘤、腫塊性胰腺炎(自身免疫性胰腺炎、局灶性慢性胰腺炎)等[1]。胰腺癌是胰腺最常見的惡性腫瘤，近年發(fā)病率明顯上升，預(yù)測至2030年將成為第2位的致死性腫瘤。因此，早期檢出、早期診斷對胰腺癌患者的預(yù)后可發(fā)揮重要作用[2]，而良好的影像學圖像對胰腺病變的檢出至關(guān)重要。隨著近20年影像診斷技術(shù)的不斷進步，CT在疾病的檢出、分期及臨床決策中發(fā)揮了越來越重要的作用[3]。然而，隨著CT的應(yīng)用，關(guān)于輻射劑量所致的健康問題也隨之被提出，某些癌癥發(fā)病率與輻射劑量可能存在潛在的關(guān)系[4]，這就要求我們在保證圖像質(zhì)量的前提下盡量降低輻射劑量。目前有多種降低輻射劑量的CT技術(shù)，如：X射線束準直、過濾、自動管電流調(diào)節(jié)(automatic tube current modulation，ATCM)、低管電壓技術(shù)[5]，其中，低管電壓技術(shù)在降低輻射劑量方面優(yōu)勢顯著，但其圖像質(zhì)量難以獲得保證，近期出現(xiàn)的自動管電壓選擇(automatic tube voltage selection，ATVS)技術(shù)則解決了這一難題[6- 7]。ATVS是根據(jù)患者體形及掃描目的自動調(diào)節(jié)管電壓，選擇最優(yōu)的管電壓，并對管電流進行相關(guān)補償，可以在降低輻射劑量的同時保證圖像質(zhì)量[8- 9]。本研究比較了基于定位像的ATVS和固定管電壓技術(shù)在第3代雙源CT胰腺實性病變成像中的圖像質(zhì)量和輻射劑量，明確了ATVS在胰腺實性病變中的臨床應(yīng)用價值，以期為今后的臨床應(yīng)用提供參考。

資料和方法

資料來源1名經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師回顧性連續(xù)收集2014年1月至2016年8月在北京協(xié)和醫(yī)院就診經(jīng)術(shù)后病理證實為胰腺實性病變(胰腺癌及胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤)的患者152例，其中，行術(shù)前CT檢查患者118例，包括接受接受固定管電壓(120 kV)和管電流可調(diào)掃描患者55例，管電壓和管電流自動調(diào)節(jié)掃描患者63例。排除病理為胰腺實性腫瘤而CT表現(xiàn)以囊性成分為主的患者(囊性成分≥75%)5例。共入組113例患者，其中，接受固定管電壓(120 kV)和管電流可調(diào)掃描患者53例(組1：胰腺癌35例，胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤18例)，接受管電壓和管電流自動調(diào)節(jié)掃描患者60例(組2：胰腺癌34例，胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤26例)(圖1)。

CT掃描方法組2的60例患者接受第3代雙源CT(SOMATOM Definition Force;Siemens Healthcare,Forchheim,Germany)掃描，掃描的標準化參數(shù)是參考管電壓120 kV，參考管電流110 mA；采用CARE kV技術(shù)，即管電壓根據(jù)定位相自動調(diào)節(jié)(分為80、90、100、110 kV檔)，管電流自動調(diào)節(jié)；螺距0.6，探測器準直192×0.6 mm，重建層厚5 mm，Kernel值br40。組1的53例患者接受第2代雙源CT(SOMATOM Defintion Flash;Siemens Healthcare,Forchheim,Germany)掃描，掃描的標準化參數(shù)是固定管電壓120 kV，參考管電流210 mA；僅對管電流進行自動調(diào)節(jié)；螺距0.6，探測器準直128×0.6 mm，重建層厚5 mm，Kernel值B30f。先行平掃后再行增強掃描，增強時使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈注射碘普羅胺(370 mg I/ml)1.5 ml/kg，隨后追加40 ml生理鹽水，鹽水注射速度與對比劑相同。限定對比劑總注射時間在30 s以內(nèi)，根據(jù)對比劑總量設(shè)定注射流率。觸發(fā)掃描點設(shè)置在膈肌水平的腹主動脈，當腹主動脈CT值達到120 HU 后觸發(fā)掃描，觸發(fā)掃描后延遲7 s開始掃描動脈期，動脈期結(jié)束后延遲25 s進行門脈期掃描。

CT圖像質(zhì)量評價

主觀評價：由2名具有5年以上工作經(jīng)驗的影像診斷醫(yī)師采用5分制法對 5 mm層厚圖像質(zhì)量進行獨立評估。圖像質(zhì)量的標準為能識別出不同的組織類型，檢出或排除胰腺占位的信心水平。評分標準采用5分制：(1)5分：解剖結(jié)構(gòu)和細節(jié)清晰，沒有偽影，能夠簡單明了診斷；(2)4分：解剖結(jié)構(gòu)和細節(jié)較清楚，有輕微的偽影，圖像噪聲略增高，但能夠診斷；(3)3分：大部分解剖結(jié)構(gòu)和細節(jié)可以顯示清楚，圖像有適度的噪聲及偽影，局部圖像質(zhì)量不能明確診斷；(4)2分：解剖結(jié)構(gòu)和細節(jié)不清楚，不足以診斷，胰腺是否有占位性不能排除；(5)1分：解剖結(jié)構(gòu)和細節(jié)模糊，圖像噪聲及偽影嚴重，不能用于診斷[10]?；颊叩倪\動偽影不計算在內(nèi)。

圖1 患者入組流程圖

Fig 1 The flow chart of patients grouping

客觀評價：以上2名放射科醫(yī)師在PACS系統(tǒng)上選擇層厚5 mm的動脈期及門脈期的軸位圖像，獨立進行測量。動脈測量腹腔干水平腹部外空氣CT值測量的標準差(standard deviation，SD)作為背景噪聲，并測量腹主動脈、肝臟、胰腺正常實質(zhì)、胰腺病灶的CT值，用于計算信噪比(signal to noise ratio，SNR)。門脈期測量背景噪聲及肝臟、脾臟、胰腺正常實質(zhì)、胰腺病灶、門靜脈主干的CT值。測量胰腺實質(zhì)時將面積相當?shù)母信d趣區(qū)(region of interest，ROI)分別置于胰頭、體、尾部，避開病變區(qū)域及血管，求取3個部位的平均值為最終測量值。胰腺病變的ROI盡量包括大部分病變區(qū)域，肝臟、脾臟分別選擇第一肝門及脾門層面，ROI面積為80～100 mm2，避開血管結(jié)構(gòu)，分散放置3個ROI，取3個部位的平均值為最終測量值。測量ROI時盡可能避開大血管、病灶和硬化偽影明顯的區(qū)域，同一臟器在動脈期和門脈期進行測量時，ROI的大小、形狀和位置盡可能保持一致。所有數(shù)據(jù)均測量3次并取其平均值[10]。根據(jù)記錄的CT值及SD，按以下公式計算SNR：SNR=CTROI/SD空氣。

CT劑量參數(shù)記錄機器掃描自動生成的CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)、劑量長度乘積(dose-length product，DLP)。組1及組2組間劑量百分差=(CTDIvol組1-CTDIvol組2)×100/CTDIvol組1。

統(tǒng)計學處理采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件，符合正態(tài)分布的組1和組2各亞組間患者的體質(zhì)量、年齡及不同部位SNR間的比較采用獨立樣本t檢驗，兩組的性別構(gòu)成比及疾病構(gòu)成比間的比較采用χ2檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。以kappa(κ)值表示2個放射科醫(yī)師間主觀圖像質(zhì)量評價的一致性：(1)優(yōu)：κ>0.81；(2)好：κ=0.61～0.80；(3)可：κ=0.41～0.60；(4)一般：κ=0.21～0.40；(5)差：κ<0.20[11]。

結(jié) 果

組間一般情況比較兩組患者在性別構(gòu)成比[25∶28比31∶29；χ2=0.228，P=0.633]、年齡[(59±12.4)歲比(54±16.2)歲；t=-1.562，P=0.121]、腹圍[(292±22.2)cm比(297±29.5)cm；t=0.976，P=0.331]、疾病構(gòu)成[18∶35比26∶34；χ2=1.039，P=0.308]方面差異均無統(tǒng)計學意義。組2 60例患者中，有45例接受90 kV掃描，15例接受100 kV掃描；90 kV組患者的平均腹圍為(287±24)mm，明顯低于100 kV 組的(328±22)mm (t=0.731，P=0.0008)。

組間劑量比較組2的平均CTDIvol為(3.9±1.0)mGy，較組1的(9.0±1.9)mGy降低了56.7%(t=17.5，P=0.0003)；平均DLP值為(109±38)mGy·cm，較組1的(276±83)mGy·cm降低了60.5%(t=14.0，P=0.0007)。在組2的患者中，90 kV亞組的CTDIvol和DLP值分別為(3.5±0.8)mGy和(94±25.0)mGy·cm，分別較組1降低了61.1%(t=18.0，P=0.0006)和66.0%(t=14.2，P=0.0008)；100 kV亞組的CTDIvol和DLP值分別為(5.3±0.5)mGy和(157±25.4)mGy·cm，分別較組1降低了41.1%(t=7.3，P=0.0004)和43.1%(t=5.4，P=0.0009)。

組間主觀圖像質(zhì)量比較兩名放射科醫(yī)師兩組的主觀評分具有較好的一致性(κ≥0.837)，兩組患者的動脈、門脈期圖像主觀評分均值均≥4.55分(表1，圖2、3)。

組間客觀圖像質(zhì)量比較組2動脈期及門脈期圖像的背景噪聲SD分別為(6.4±0.9)和(6.4±1.0)HU，均明顯高于組1的(5.6±1.4)HU (t=-3.757，P=0.0003)和(5.5±1.4)HU(t=-3.828，P=0.0006)。組2動脈期的胰腺病灶、腹主動脈和門脈期的胰腺病灶、門靜脈主干的SNR分別為18.8±9.3、76.0±19.3和17.4±6.7、33.1±7.2，均明顯高于組1的13.1±8.7(t=-3.379，P=0.001)、56.5±22.6(t=-2.268，P=0.025)和14.1±8.1(t=-2.283，P=0.024)、28.9±8.8(t=-2.613，P=0.009)(表2)。

表1 動脈期和門脈期主觀圖像質(zhì)量Table 1 Subjective image quality in the arterial and portal phases

表2 客觀圖像質(zhì)量Table 2 Objective image quality

SNR：信噪比；SD：標準差

SNR：signal to noise ratio；SD：standard deviation

CTDIvol：CT容積劑量指數(shù)；DLP：劑量長度乘積

CTDIvol：CT dose index volume；DLP：dose-length product

圖2 腹圍為331 mm的胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤患者的增強CT圖像：組1患者，管電壓為120 kV，管電流196 mA，CTDIvol為13.25 mGy，DLP為378 mGy·cm，動脈期(A)和門脈期(B)；組2患者，管電壓為90 kV，管電流為156 mA，CTDIvol為4.51 mGy，DLP為106.2 mGy·cm，動脈期(C)和門脈期(D)；組2較組1的CTDIvol降低了65.9%，DLP降低了71.9%，兩個患者的主觀圖像質(zhì)量均為5分

Fig 2 The enhanced CT images in two patients with pancreatic neuroendocrine tumors,the body diameter were both 331 mm: the patient of group 1 was examined on dual-source CT at 120 kV，196 mA，CTDIvolwas 13.25 mGy，DLP was 378 mGy·cm，the arterial phase(A) and the portal phase(B)；the patient of group 2 underwent dual-source CT with topogram-based automatic tube potential selection and automated mA modulation，at 90 kV，156 mA,CTDIvolwas 4.51 mGy，DLP was 106.2 mGy·cm，the arterial phase(C) and the portal phase(D)；compared with group 1，CTDIvolwas reduced by 65.9% and DLP was reduced by 71.9% in group 2, the subjective image quality of two patients were five points

圖3 腹圍均為346 mm的胰腺癌患者的增強CT圖像:組1患者，管電壓為120 kV，管電流150 mA，CTDIvol為10.37 mGy，DLP為349 mGy·cm，動脈期(A)和門脈期(B)；組2患者，管電壓為100 kV，管電流為130 mA，CTDIvol為5.26 mGy，DLP為164.8 mGy·cm，動脈期(C)和門脈期(D)；組2較組1的CTDIvol降低了49.3%，DLP降低了52.8%，2例患者的主觀圖像質(zhì)量均為5分

Fig 3 The enhanced CT images in two patients with pancreatic cancers, the body diameter were both 346 mm: the patient of group 1 was examined on dual-source CT at 120 kV，150 mA, CTDIvolwas 10.37 mGy，DLP was 349 mGy·cm，the arterial phase(A) and the portal phase(B)；the patient of group 2 underwent dual-source CT with topogram-based automatic tube potential selection and automated mA modulation，at 100 kV，130 mA,CTDIvolwas 5.26 mGy，DLP was 164.8 mGy·cm，the arterial phase(C) and the portal phase(D);compared with group 1，CTDIvolwas reduced by 49.3% and DLP was reduced by 52.8% in group 2， the subjective image quality of two patients were five points

討 論

自動管電壓選擇技術(shù)是根據(jù)患者體質(zhì)量及研究目的獲得患者最優(yōu)化的管電壓及管電流組合的軟件，實現(xiàn)在保證圖像質(zhì)量的同時，最大限度減低輻射劑量[12- 13]。國內(nèi)已有研究評估自動管電壓技術(shù)在肺及肝臟等部位的應(yīng)用價值，均顯示其可在保證圖像質(zhì)量的前提下明顯降低輻射劑量。本研究則評估了自動管電壓選擇技術(shù)在胰腺實性病變中的應(yīng)用，結(jié)果顯示，基于定位像的自動管電壓選擇技術(shù)應(yīng)用于胰腺實性病變時，其輻射劑量降低更顯著，90 kV的管電壓較標準管電壓掃描，CTDIvol降低了61.1%，DLP降低了66.0%。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，90 kV與100 kV兩亞組間患者腹圍存在明顯差異，這表明患者的腹圍與自動選擇管電壓間存在一定的相關(guān)性，隨著腹圍的增加，管電壓有增加的趨勢。

Eller等[12]研究發(fā)現(xiàn)，采用自動管電壓選擇技術(shù)獲得的圖像質(zhì)量與標準管電壓120 kV無明顯差異，而自動管電壓選擇組的SNR明顯高于標準管電壓120 kV組；其中，自動管電壓選擇組中有9% 選擇了80 kV，75%選擇了100 kV，16%選擇了120 kV，僅 1 例選擇140 kV。而在Frellesen等[14]的研究中，自動選擇管電壓比例：100 kV為82%，120 kV為12%，140 kV為6%，100 kV為最常見的選擇。本研究自動管電壓選擇組60例患者中，75%選擇了90 kV，25%選擇了100 kV，其中90 kV為最常選擇的管電壓，提示我國患者自動選擇的管電壓檔更低，更有利于降低輻射劑量，推測這與我國患者體質(zhì)量指數(shù)普遍相對較小有關(guān)。此外，本研究結(jié)果顯示，盡管自動管電壓選擇組的圖像噪聲明顯高于固定管電壓組，但兩組的主觀評分并無明顯差異，與以往研究相同。

本研究存在以下不足：(1)兩組患者在兩代不同的CT機器上掃描，有不同的技術(shù)要求，但本研究已經(jīng)盡量保證其參數(shù)的一致性，盡管其準直器寬度不一致，但這些不一致因素不足以單獨解釋其輻射劑量的大幅度降低；(2)本研究沒有對兩組圖像的對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)進行比較，因病灶CNR影響因素較多，除與圖像質(zhì)量、醫(yī)生經(jīng)驗有關(guān)以外，還與病變本身的性質(zhì)有很大關(guān)系。

綜上，本研究結(jié)果顯示，自動管電壓選擇技術(shù)在胰腺實性病變患者中可以明顯降低輻射劑量，同時圖像質(zhì)量保持在一個較高的診斷水平。我國患者自動選擇的管電壓檔更低，在臨床工作中可常規(guī)應(yīng)用自動管電壓選擇技術(shù)，實現(xiàn)患者的個體化掃描。

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Comparison of Topogram-based Automated Selection of Tube Potential and Fixed Tube Potential in Imaging Solid Pancreatic Lesions

XU Kai，ZHU Liang，XUE Huadan，LI Ping，SUN Zhaoyong，DU Yao，WANG Yun，JIN Zhengyu

Department of Radiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

WANG Yun Tel：010- 69155509，E-mail：wangyun8637@163.com

Objective To evaluate the image quality and radiation exposure in multidetector computed tomography (MDCT) with automated topogram-based tube potential selection，compared to fixed tube potential，in patients with solid pancreatic lesions. Methods The preoperative pancreatic dual-source CT images of 113 patients who were confirmed as solid pancreatic lesions by postoperative pathology in the Peking Union Medical College Hospital from January 2014 to August 2016 were retrospectively analyzed.Among them，53 patients were examined on fixed tube potential at 120 kV，and tube current was automatically modulated (group 1). Sixty patients underwent topogram-based automatic tube potential selection (Tube voltage step：90，100 kV) and automated mA modulation (group 2). Two experienced radiologists measured the body sizes，assessed subjective and objective image quality of arterial phase and portal phase，and recorded radiation parameters including CT dose index volume (CTDIvol) and dose-length product (DLP). Results Of 60 patients in group 2,45 patients were scaned at 90 kV,15 patients were scaned at 100 kV.The average body diameter [(287±24) mm] in 90 kV group was significantly lower than that [(328±22) mm] in 100 kV group(t=0.731，P=0.0008). The mean CTDIvol[(3.9±1.0) mGy] in group 2 was significantly lower than in group 1 [(9.0±1.9) mGy]，reduced by 56.7% (t=17.5，P=0.0003). The average DLP [(109±38) mGy·cm] in group 2 was significantly lower than that in group 1 [(276±83) mGy·cm]，reduced by 60.5% (t=14.0，P=0.0007). In group 2，the standard deviations of images background noise in arterial and portal phase were (6.4±0.9) and (6.4±1.0)HU，respectively，which were significantly higher than those in group 1 [(5.6±1.4)HU，t=-3.757，P=0.0003；(5.5±1.4)HU，t=-3.828，P=0.0006]. In group 2，the signal to noise ratios of pancreatic lesions, abdominal aorta in arterial phase and pancreatic lesions, the portal vein in portal phase were 18.8±9.3，76.0±19.3 and 17.4±6.7，33.1±7.2，which were significantly higher than those in group 1 (13.1±8.7，t=-3.379，P=0.001；56.5±22.6，t=-2.268，P=0.025；14.1±8.1，t=-2.283，P=0.024；28.9±8.8，t=-2.613，P=0.009). Conclusion Compared with fixed tube voltage on the second-generation dual-source CT techniques，topogram-based automatic tube potential selection on third-generation dual-source CT can reduce radiation dose without decreasing image quality in imaging solid pancreatic lesions.

third-generation dual-source CT；solid pancreatic lesions；automatic tube potential selection；fixed tube potential；image quality；radiation

國家自然科學基金(81371608)和衛(wèi)生公益性行業(yè)科研專項項目(201402001、201402019)Supported by the National Natural Sciences Foundation of China (81371608) and the Health Industry Special Scientific Research Project (201402001，201402019)

王 沄 電話：010- 69155509，電子郵件：wangyun8637@163.com

R814.42

A

1000- 503X(2017)01- 0088- 07

10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.01.015

2016- 08- 29)