陳雯雯，巢 華，肖鐵臣，景 晶，張 進(jìn)

常州市第四人民醫(yī)院CT室，江蘇 常州 213001

·論著·

低輻射劑量結(jié)合低對比劑用量在肝臟占位CT掃描中的應(yīng)用研究

陳雯雯，巢 華，肖鐵臣，景 晶，張 進(jìn)

常州市第四人民醫(yī)院CT室，江蘇 常州 213001

目的：探討三維自適應(yīng)迭代劑量降低(adaptive iterative dose reduction 3D，AIDR 3D)迭代重建技術(shù)結(jié)合低對比劑用量在肝臟病灶掃描中的應(yīng)用。方法：前瞻性地將60例肝臟占位患者隨機(jī)分為兩組，每組30例，A組(常規(guī)組)采用濾過反投影(filtered back projection，F(xiàn)BP)重建+常規(guī)對比劑用量(1.5 mL/kg)，B組(雙低劑量組)采用AIDR 3D重建+低對比劑用量(1.0 mL/kg)。對兩組圖像主觀噪聲、總體質(zhì)量及是否達(dá)到診斷要求，按1～5分(1分最差，5分最優(yōu))予以評分。定量計算兩組圖像的有效輻射劑量、圖像噪聲、信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)、對比度噪聲比(contrast-tonoise ratio，CNR)。計量資料采用完全隨機(jī)設(shè)計的獨立樣本t檢驗及秩和檢驗，計數(shù)資料采用完全隨機(jī)設(shè)計的非參數(shù)檢驗(Mann-Whitney test)。結(jié)果：B組有效劑量較A組降低約32.1%；主觀評估中，B組圖像質(zhì)量評分與A組相似，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)；客觀評估中，B組圖像噪聲低于A組，CNR與SNR高于A組(P＜0.05)。結(jié)論：低對比劑劑量結(jié)合AIDR 3D重建技術(shù)，在降低CT輻射劑量及減少造影劑用量的條件下，仍可得到符合診斷標(biāo)準(zhǔn)的圖像。

對比劑；計算機(jī)斷層掃描；輻射劑量；圖像質(zhì)量

近年來，隨著CT診斷技術(shù)飛速發(fā)展，設(shè)備不斷更新，有關(guān)低輻射劑量的研究手段越發(fā)多樣，很多方法旨在探討在保證影像質(zhì)量、達(dá)到診斷目的基礎(chǔ)上采用相對低劑量。在用于肝臟內(nèi)病灶檢出和定性的CT增強(qiáng)檢查中，造影劑(碘劑)的使用會對受檢者的腎功能產(chǎn)生一定損傷，這一損傷與造影劑的劑量、化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)密切相關(guān)[1-4]。本研究擬前瞻性探討三維自適應(yīng)迭代劑量降低(adaptive iterative dose reduction 3D，AIDR 3D)迭代重建技術(shù)結(jié)合低對比劑用量在肝臟病灶掃描中降低輻射劑量、降低對比劑劑量的可行性。

1 資料和方法

1.1 患者資料

收集常州市第四人民醫(yī)院2016年5月—2016年7月臨床擬診肝臟占位或占位復(fù)查的患者60例。男性36例、女性24例；年齡38～92歲，中位年齡62歲。將60例患者隨機(jī)分為兩組，每組30例。實驗經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)并在其監(jiān)督下進(jìn)行。所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器、掃描方法及分組

1.2.1 儀器及掃描方法

使用TOSHIBA公司Aquilion PRIME能譜CT?；颊呷⊙雠P位，足先進(jìn)，掃描范圍自肝頂至雙腎下緣。增強(qiáng)掃描采用Medrad Stellant雙筒高壓注射器，以3.5 mL/s的流率經(jīng)肘前靜脈注入非離子等滲對比劑威氏派克(含320 mg I/mL)，對比劑注射結(jié)束后以相同注射流率追加注射30 mL生理鹽水。腹主動脈CT值達(dá)180 HU后延時5 s開始動脈期掃描，動脈期結(jié)束后延時30 s開始門脈期掃描，平掃與增強(qiáng)掃描條件相同。

1.2.2 參數(shù)

管電壓120 kV，自動管電流調(diào)節(jié)(sure exposure 3D，最大管電流400 mA，最小管電流40 mA)，X線管旋轉(zhuǎn)速度0.75 s/圈，矩陣512×512，準(zhǔn)直器40 mm×1.0 mm，重組層厚5 mm，層間距5 mm，以上參數(shù)兩組一致。噪聲指數(shù)(noise index，NI)在常規(guī)劑量組中為7.5，低劑量組中為9[5]。

1.2.3 分組

根據(jù)重建算法及對比劑劑量，將患者分為常規(guī)組(A組)和雙低劑量組(B組)。A組行濾過反投影(filtered back projection，F(xiàn)BP)+常規(guī)對比劑用量(1.5 mL/kg)掃描，NI=7.5；B組行AIDR 3D+低劑量對比劑用量(1.0 mL/kg)掃描，NI=9.0 (表1)。

表1 掃描參數(shù)及重建方法

1.3 圖像后處理

A組門靜脈期掃描采用FBP重建算法生成圖像，B組采用AIDR 3D重建算法生成圖像。

1.4 圖像質(zhì)量評價

⑴主觀評價：由2名具有10年以上腹部閱片經(jīng)驗的診斷醫(yī)師采用雙盲法，分別對兩組圖像進(jìn)行獨立評價，統(tǒng)一圖像的窗寬和窗位。圖像質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)參考Schonfeld等[6]的5級評分法。5分：圖像非常好，噪聲控制好，無偽影，達(dá)到用于臨床診斷的標(biāo)準(zhǔn)；4分：圖像好，噪聲和偽影少，達(dá)到用于臨床診斷的標(biāo)準(zhǔn)；3分：圖像一般，有一些噪聲和(或)偽影，不影響診斷；2分：圖像較差，有嚴(yán)重噪聲和(或)偽影，影響診斷；1分：檢查失敗，圖像噪聲和(或)偽影太大，無法診斷。閱片者意見不統(tǒng)一時，經(jīng)第3名專家進(jìn)行評分后采用多數(shù)者評分值。

⑵客觀評價：由1名具有5年以上腹部CT閱片經(jīng)驗的影像診斷醫(yī)師采用雙盲法，定量測量兩組圖像肝實質(zhì)、右側(cè)豎脊肌、前腹壁皮下脂肪中央均勻區(qū)域的CT均值及其標(biāo)準(zhǔn)差[7]，測量時盡量避開大血管和硬化偽影明顯的區(qū)域。感興趣區(qū)(region of interest，ROI)面積為(100.00±6.8) mm2。每個ROI測3次，取均值。以肝實質(zhì)CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)作為圖像噪聲。圖像的對比度噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)運(yùn)用公式CNR=(ROI肝臟-ROI肌肉)／SD背景

[8]計算。其中ROI肝臟為肝實質(zhì)Ct值均值；ROI肌肉為右側(cè)豎脊肌CT值均值；SD背景為前腹壁皮下脂肪SD平均值。圖像的信噪比(signal-tonoise ratio，SNR)運(yùn)用公式SNR=ROI肝臟／SD肝臟計算。

1.5 掃描劑量

采用容積CT劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)，CT劑量長度乘積(dose length product，DLP)及有效輻射劑量(effective dose，ED)評價患者的輻射劑量。記錄掃描過程中CTDIvol及DLP值。采用公式：ED=DLP×k，計算患者有效輻射劑量，其中k=0.015 mSv/(mGy·cm)[9]。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

應(yīng)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。所得計量資料均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，符合正態(tài)分布者采用完全隨機(jī)設(shè)計的獨立樣本t檢驗，不符合正態(tài)分布者采用秩和檢驗。計數(shù)資料(各組間主觀評分)采用完全隨機(jī)設(shè)計的非參數(shù)檢驗(Mann-Whitney test)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 患者一般資料

60例受檢者均順利通過檢查，無不良反應(yīng)發(fā)生。兩組受檢者一般資料差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。

2.2 輻射劑量評價

B組患者的CTDIvol、DLP、ED均明顯低于A組，差異有顯著統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.01)。B組患者的ED較A組降低約32.1% (表2)。

2.3 圖像質(zhì)量主觀評價

B組的圖像質(zhì)量評分與A組相似，無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05)（表3、圖1、圖2）。

2.4 圖像質(zhì)量客觀評價

B組的肝實質(zhì)圖像噪聲低于A組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)；B組肝實質(zhì)CNR與肝實質(zhì)SNR高于A組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)(表4)。

表2 兩組CTDIvol、DLP和ED比較

表3 兩組圖像主觀評分比較

圖1 A組肝血管瘤與肝轉(zhuǎn)移瘤影像表現(xiàn)

圖2 B組肝血管瘤與肝轉(zhuǎn)移瘤影像表現(xiàn)

表4 兩組圖像噪聲、CNR、SNR比較

3 討 論

聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會在其報告中指出，CT年檢查輻射劑量占所有放射學(xué)檢查的34%或更高，大大增加了罹患放射相關(guān)疾病的風(fēng)險。有研究表明，1.5%～2.0%的腫瘤可能因CT產(chǎn)生的高放射劑量而引起[10]。此外，腹部器官之間密度差異較小，組織對比不明顯，常規(guī)掃描需較大輻射劑量才能滿足臨床診斷的需要。因此，在保證圖像質(zhì)量的前提下盡量降低患者輻射劑量，具有重要臨床意義。由于受到FBP重建方法的局限性的影響，進(jìn)一步降低掃描劑量將明顯增加圖像噪聲，從而降低圖像質(zhì)量[11-13]。迭代重組算法通過對低劑量掃描的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重組，彌補(bǔ)了噪聲升高導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，在降低輻射劑量的同時可保證圖像質(zhì)量[14-15]。本研究顯示，應(yīng)用AIDR 3D迭代重建技術(shù)的雙低劑量組(B組) CTDIvol、DLP、ED均明顯低于常規(guī)組(A組)，有效劑量降低約32.1%，與Gervaise等[7]、張進(jìn)等[16]研究相仿。

造影劑總量是造影劑腎病的基礎(chǔ)高危因素之一。目前，CT使用的碘造影劑用量一般需根據(jù)患者體重計算(1.5～2.0 mL/kg)，約90%經(jīng)腎臟排泄，從而加重了腎臟負(fù)擔(dān)。較大劑量的造影劑增加了造影劑腎病的發(fā)生概率，當(dāng)造影劑總量＜100 mL時，造影劑腎病的發(fā)生率顯著降低[17]。國內(nèi)有研究表明[18]，在肝臟CT增強(qiáng)掃描中采用1.0～1.1 mL/kg體重對比劑劑量可達(dá)到診斷目的，本研究依此標(biāo)準(zhǔn)定量雙低劑量組(B組)對比劑的劑量。

在圖像質(zhì)量主觀評價中，B組圖像質(zhì)量評分類似于A組，噪聲和偽影較少，病灶顯示清晰，可達(dá)到用于臨床診斷的標(biāo)準(zhǔn)。B組中1例圖像評分為2分，圖像較差，噪聲較多，影響診斷，結(jié)合患者一般資料(男性，身高170 cm，體重50 kg)，注射對比劑劑量50 mL，考慮此例患者圖像噪聲較高與其體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)偏低、輻射劑量及對比劑劑量偏少有關(guān)。由于AIDR 3D具有“自適應(yīng)”的功能，可通過將迭代結(jié)果與上一次處理進(jìn)行比對，空間分辨率下降時停止迭代，還原上一次結(jié)果，從而使此例患者圖像仍可符合診斷的要求。同時也提示應(yīng)探索最低對比劑劑量標(biāo)準(zhǔn)，避免因體重及BMI過低導(dǎo)致圖像質(zhì)量降低而影響診斷。圖像質(zhì)量客觀評價中，B組噪聲低于A組，CNR及SNR高于A組，與徐姝等[8]、Gervaise等[7]、Hara等[19]、Prakash等[20]、陳疆紅[21]及張進(jìn)等[16]研究一致。AIDR 3D可前瞻性地整合到掃描計劃中，在圖像數(shù)據(jù)空間和投影數(shù)據(jù)空間均進(jìn)行迭代，在不降低空間分辨率和密度分辨率的情況下去除噪聲，避免因降噪而使圖像模糊；且其重建速度快，可滿足臨床對掃描速度的需求。

綜上所述，低對比劑劑量結(jié)合AIDR 3D重建技術(shù)可用于肝臟病變掃描，降低CT輻射劑量，減少對比劑用量。

本研究存在一定的局限性：① 樣本量偏少；② 最低對比劑劑量標(biāo)準(zhǔn)仍需探索；③ 減少對比劑劑量對腎功能的影響有待進(jìn)一步研究。

[1] METTLER F A JR, THOMADSEN B R,BHARGAVAN M, et al. Medical radiation exposure in the U.S. in 2006: preliminary Results [J]. Health Phys,2008, 95(5): 502-507.

[2] VALENTIN J. International Commission on Radiation Protection. Managing patient dose in multidetector computed tomography (MDCT): ICRP Publication 102[J]. Ann ICRP, 2007, 37(1): 1-79.

[3] MCCOLLOUGH C H, BRUESEWITZ M R, KOFLER J M JR. CT dose reduction and dose management tools:overview of available options [J]. Radiographics, 2006,26(2): 503-512.

[4] KALRA M K, MAHER M, TOTH T L, et al. Radiation from “extra” images acquired with abdominal and/or pelvic CT: effect of automatic tube current modulation [J].Radiology, 2004, 232(2): 409-414.

[5] NYMAN U, AHL T L, KRISTIANSSON M, et al.Patient-circumference-adapted dose regulation in body computed tomography: a practical and flexible formula [J].Acta Radiol, 2005, 46(4): 396-406.

[6] SCHONFELD S J, LEE C, BERRINGTON DE GONZALEZ A. Medical exposure to radiation and thyroid cancer [J]. Clin Oncol, 2011, 23(4): 244-250.

[7] GERVAISE A, OSEMONT B, LOUIS M, et al.Standard dose versus low-dose abdominal and pelvic CT: Comparison between filtered back projection versus adaptive iterative dose reduction 3D [J]. Diagn Interv Imaging, 2014, 95(1): 47-53.

[8] 徐姝, 侯陽, 郭啟勇. 應(yīng)用迭代重建技術(shù)的低劑量增強(qiáng)CT評估肝臟腫瘤的可行性 [J]. 中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2011, 27(8): 1633-1636.

[9] MARIN D, NELSON R C, SCHINDERA S T, et al.Low-tube-voltage, high-tube-current multidetectorabdominal CT: improved image quality and decreased radiation dose with adaptive statistical iterative reconstruction algorithm—initial clinical experience [J].Radiology, 2010, 254(1): 145-153.

[10] BRENNER D J, HALL E J. Computed tomography: an increasing source of radiation exposure [J]. N Engl J Med,2007, 35(7): 2277-2284.

[11] KATSURA M, MATSUDA I, AKAHANE M, et al.Model-based iterative reconstruction technique for radiation dose reduction in chest CT: comparison with the adaptive statistical iterative reconstruction technique [J].Eur Radiol, 2012, 22(8): 1613-1623.

[12] SCHINDERA S T, NELSON R C, YOSHIZUMI T,et al. Effect of automatic tube current modulation on radiation dose and image quality for low tube voltage multidetector row CT angiography: phantom study [J].Acad Radiol, 2009, 16(8): 997-1002.

[13] REID J, GAMBERONI J, DONG F, et al. Optimization of Kvp and mAs for pediatric low-dose simulated abdominal CT: is it best to base parameter selection on object circumference? [J]. AJR, 2010, 195(4): 1015-1020.

[14] NAKAURA T, NAKAMURA S, MARUYAMA N,et al. Low contrast agent and radiation dose protocol for hepatic dynamic CT of thin adults at 256-detector row CT: effect of low tube voltage and hybrid iterative reconstruction algorithm on image quality [J]. Radiology,2012, 264(2): 445-454.

[15] SINGH S, KALRA M K, HSIEH J, et al. Abdominal CT:comparison of adaptive statistical iterative and filtered back projection reconstruction techniques [J]. Radiology, 2010,257(2): 373-383.

[16] 張進(jìn), 陳雯雯, 肖鐵臣, 等. 基于迭代重建技術(shù)的低輻射劑量和低對比劑劑量在肝臟增強(qiáng)CT中的應(yīng)用研究 [J].臨床放射學(xué)雜志, 2015, 34(6): 992-996.

[17] 舒小鋼, 查云飛. 低劑量對比劑CTU的可行性研究 [J].臨床放射學(xué)雜志, 2012, 31(4): 567-570.

[18] HARA A K, PADEN R G, SILVA A C, et al. Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT: feasibility study [J]. AJR, 2009, 193(3): 764-771.

[19] PRAKASH P, KALRA M K, KAMBADAKONE A K, et al. Reducing abdominal CT radiation dose with adaptive statistical iterative reconstruction technique [J].Invest Radiol, 2010, 45(4): 202-210.

[20] 陳疆紅, 賀文, 趙麗琴, 等. 適應(yīng)性統(tǒng)計迭代重建技術(shù)減低胸部劑量CT圖像噪聲的效果 [J]. 中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2011, 27(12): 2398-2402.

Application of low radiation dose in combination with low dose contrast medium in CT scans of hepatic lesions

CHEN Wenwen, CHAO Hua, XIAO Tiechen, JING Jing, ZHANG Jin (Department of CT Room, Changzhou Fourth People’s Hospital, Changzhou 213001, Jiangsu Province, China)

Objective:To investigate the image quality and radiation dose of adaptive iterative dose reduction 3D (AIDR 3D) iterative reconstruction technique and low dose contrast medium in enhanced CT scans of focal liver lesions.Methods:A total of 60 patients underwent hepatic enhanced CT scans were randomly divided into two groups. Group A adopted filtered back projection (FBP) reconstruction and conventional dose contrast medium (1.5 mL/kg), and group B adopted AIDR 3D reconstruction and low dose contrast medium (1.0 mL/kg). Qualitative ranking of noise, image quality and whether meet the requirements of diagnosis were graded [a scale of 1-5 (1 worse, 5 (best)]. The radiation dose, imaging noise, signal-to-noise ratio (SNR), contrast-tonoise ratio (CNR) were quantitatively measured.Results:The effective dose (ED) in group B decreased 32.1% compared to group A. In group B, the score of image quality was similar to group A (P＞0.05), the image noise was lower, CNR and SNR were higher compared with group A (P＜0.05).Conclusion:Low dose contrast medium combined with AIDR 3D reconstruction technology can be used for CT scans of the hepatic lesions.

Contrast medium; Computed tomography; Radiation dose; Image quality

ZHANG Jin E-mail: ZJZJ125@163.com

R445.3

A

1008-617X(2017)03-0231-05

2016-08-18

2016-09-20）

張進(jìn) E-mail：ZJZJ125@163.com