徐秋貞,朱海雪,呂燕,邵海磊,陳曉暉,居勝紅

(東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 影像科，江蘇 南京 210009)

·論著·

胸部能譜成像與常規(guī)CT掃描輻射劑量與圖像質(zhì)量對(duì)比研究

徐秋貞,朱海雪,呂燕,邵海磊,陳曉暉,居勝紅

(東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院 影像科，江蘇 南京 210009)

目的探究胸部能譜成像與常規(guī)胸部CT掃描的輻射劑量及圖像質(zhì)量有無(wú)差異。方法前瞻性對(duì)33例因臨床診斷及疑診肺癌的成年患者行胸部CT平掃與增強(qiáng)，增強(qiáng)時(shí)用能譜成像掃描，平掃及增強(qiáng)均通過(guò)胸部不同平面的脂肪組織、肌肉組織進(jìn)行客觀(guān)評(píng)價(jià)圖像噪聲、主觀(guān)評(píng)分，并記錄輻射劑量。采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)比較二者掃描方式的輻射劑量、不同平面70 kev單能量圖像與常規(guī)掃描混合能量客觀(guān)指標(biāo)及主觀(guān)評(píng)分。結(jié)果能譜掃描和常規(guī)掃描的CT劑量指數(shù)、有效劑量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)意義(P>0.05)。能譜掃描70 kev單能量的三個(gè)不同平面水平的脂肪組織、肌肉組織噪聲及圖像質(zhì)量的主觀(guān)評(píng)分對(duì)應(yīng)常規(guī)混合能量掃描差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論胸部CT能譜掃描與常規(guī)掃描的射線(xiàn)劑量相當(dāng)；70 keV單能量圖像的噪聲低于常規(guī)掃描的FBP重建圖像，可在臨床中常規(guī)開(kāi)展應(yīng)用。

能譜成像； 常規(guī)CT； 輻射劑量； 圖像質(zhì)量。

隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，能譜成像以其獨(dú)特的多參數(shù)成像模式及基物質(zhì)圖像技術(shù)等巨大功能性成像優(yōu)勢(shì)躍居為目前CT技術(shù)研究的最新發(fā)展方向。而要將能譜成像廣泛應(yīng)用于臨床，首先需得對(duì)能譜成像和常規(guī)CT的輻射劑量及圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比性的研究，即能譜大信息量的劑量代價(jià)是否可以平衡于其帶來(lái)的成像優(yōu)勢(shì)。而目前，針對(duì)于胸部領(lǐng)域(尤其是臨床研究應(yīng)用)的輻射劑量及圖像質(zhì)量研究文獻(xiàn)不多。

本研究前瞻性的對(duì)能譜成像和常規(guī)CT進(jìn)行圖像質(zhì)量及輻射劑量的對(duì)比研究，探究能譜成像與常規(guī)掃描在輻射劑量及圖像質(zhì)量上是否存在差異，從而評(píng)估能譜成像在胸部領(lǐng)域的臨床普及性應(yīng)用的可能性。

1 材料與方法

1.1 患者資料

前瞻性研究33例于2015年2月至9月期間因臨床診斷及疑診肺癌的成年患者進(jìn)行胸部CT平掃與增強(qiáng)(所有受試患者均對(duì)本研究知情同意)，掃描范圍從下頸部至膈底，男16例、女17例；年齡26～85歲，中位年齡65歲，體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)19.1～29.4 kg·m-2，平均為(23.6±2.8)kg·m-2。

1.2 儀器及方法

應(yīng)用能譜CT(GE Discovery CT750HD)對(duì)患者進(jìn)行按預(yù)先設(shè)置的胸部平掃、能譜增強(qiáng)序列掃描，掃描范圍及FOV均一致，平掃使用常規(guī)的螺旋掃描，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度為0.4 s/周，螺距0.984∶1管電壓120 kVp，層厚、層距均為5 mm，NI(噪聲指數(shù))值固定為12.15，50～600 mA自動(dòng)毫安調(diào)節(jié)。能譜成像采用管電流壓80、140 KVP瞬時(shí)切換，管電流默認(rèn)值600 mA, 轉(zhuǎn)速0.8 s/周。增強(qiáng)掃描采用碘海醇(300 mg I·ml-1)，用量1.5～2.0 ml·kg-1，注射速率2.0～2.5 ml·s-1，造影劑注射后30 s掃描，能譜CT圖像重建70 keV的層厚、層距均為5 mm單能量圖像用于分析，圖像重建算法均采取標(biāo)準(zhǔn)算法。

1.3 圖像分析

1.1.1 輻射劑量 記錄常規(guī)胸部CT平掃及能譜增強(qiáng)的輻射劑量，容積CT劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)及有效劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product，DLP)，并計(jì)算有效輻射劑量(effective dose,ED)。

1.1.2 客觀(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo) 通過(guò)后處理工作站GSI2.0AW461進(jìn)行圖像處理及分析，通過(guò)compared工具將常規(guī)CT平掃與能譜成像的70 keV的單能量圖像的三個(gè)不同平面即肱盂關(guān)節(jié)水平、主動(dòng)脈弓水平、肋膈角水平的脂肪組織、肌肉組織進(jìn)行評(píng)價(jià)，興趣區(qū)面積為102.1 mm-2，并對(duì)之進(jìn)行對(duì)應(yīng)CT值及標(biāo)準(zhǔn)SD的測(cè)量(圖像噪聲)，每例重復(fù)測(cè)三次，取平均值作最終測(cè)量值。

1.1.3 主觀(guān)評(píng)價(jià) 由兩名工作8年以上放射科醫(yī)師采用雙盲法對(duì)各部位圖像進(jìn)行評(píng)分，并檢驗(yàn)一致性，將結(jié)果取均值作為最終主觀(guān)評(píng)分值，比較二者的圖像質(zhì)量。具體評(píng)分方法采用5級(jí)制評(píng)分，標(biāo)準(zhǔn)為：5分：優(yōu)秀，對(duì)比鮮明，細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)清晰，圖像銳利。4分：良好，對(duì)比度、圖像銳利度略差，細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)比較清晰；3分：可以診斷，基本解剖結(jié)構(gòu)正常，噪聲略大，但仍在可接受范圍內(nèi)；2分：影響診斷，結(jié)構(gòu)難以辨認(rèn)；1分：無(wú)法診斷，圖像噪聲及偽影嚴(yán)重。3分以上者均滿(mǎn)足診斷要求。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

運(yùn)用SPSS19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)比較二者掃描放射的輻射劑量，獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較各部位70 kev單能量圖像與常規(guī)掃描混合能量客觀(guān)指標(biāo)，采用秩和檢驗(yàn)比較二者不同部位的主觀(guān)評(píng)分，并檢驗(yàn)一致性，然后取均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 輻射劑量對(duì)比結(jié)果

常規(guī)胸部CT平掃與能譜成像模式中的動(dòng)脈期劑量指數(shù)分別為(11.1±3.9)和(10.3±0.0) mGy，有效劑量分別為(5.3±1.90)和(5.0±0.68) msv，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為1.14和0.92，P>0.05) (表1)。

表1常規(guī)CT平掃與能譜成像的劑量指數(shù)及有效劑量

比較序列劑量指數(shù)CTDIvol(mGy)有效劑量ED(msv)常規(guī)CT平掃11.07±3.95.3±1.90能譜70kev成像10.3±0.05.0±0.68P值0.2630.365T值1.140.92

結(jié)果顯示，在常規(guī)CT平掃與能譜成像中，二者的輻射劑量及圖像噪聲指數(shù)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即兩者之間的輻射劑量及圖像質(zhì)量相當(dāng)。

2.2 圖像質(zhì)量對(duì)比

在常規(guī)CT平掃與能譜成像動(dòng)脈期的圖像質(zhì)量參數(shù)的對(duì)比中，所取得三個(gè)平面對(duì)應(yīng)的9個(gè)興趣區(qū)所得SD值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；(表2)。

比較序列肱盂關(guān)節(jié)水平主動(dòng)脈弓水平肋膈角水平A1A2B1B2C1C2常規(guī)CT平掃噪聲(SD)14.4±3.710.5±2.011.1±4.310.1±1.614.9±7.410.9±2.6能譜70kev成像噪聲(SD)13.4±3.010.7±1.610.2±3.79.7±2.413.5±6.69.6±2.9P值0.2310.6350.3830.0690.4150.062

注：表中A1- 2分別代表平肱盂關(guān)節(jié)水平的脂肪組織、肌肉組織噪聲，B1- 2分別代表平主動(dòng)脈弓水平的脂肪組織、肌肉組織區(qū)噪聲， C1- 2分別代表平肋膈角水平的脂肪組織、肌肉組織區(qū)噪聲

2.3 主觀(guān)評(píng)分結(jié)果

肱盂關(guān)節(jié)水平、主動(dòng)脈弓水平及肋膈角水平平掃主觀(guān)評(píng)分分別為4.93±0.26 、5.0±0.0、 4.86±0.35，能譜掃描相對(duì)應(yīng)的平面評(píng)分分別為4.80±0.41、4.4±0.51、4.93±0.26, 2 名醫(yī)師的一致性評(píng)估采用 Kappa檢驗(yàn)。Kappa值為0.76 ，P=0.59>0.05。

3 討 論

單源瞬時(shí)高低kVp瞬間切換為核心的能譜CT成像技術(shù)目前已逐漸應(yīng)用于全身各個(gè)系統(tǒng)[1]。而且對(duì)于肺部疾病的診斷有廣泛的應(yīng)用前景[2]，胸部的能譜CT成像定量研究相較于常規(guī)CT成像可以提供更多的圖像信息[3- 4]因而如果能夠?qū)⒛茏VCT廣泛應(yīng)用于胸部檢查，那么無(wú)論是對(duì)疾病的診斷與鑒別診斷，還是對(duì)臨床治療的相關(guān)指導(dǎo)，都將會(huì)產(chǎn)生十分重大的突破[5]。雖然較早期的有關(guān)研究顯示能譜CT較常規(guī)CT的輻射劑量相對(duì)略高[6]，但隨著CT成像技術(shù)的不斷革新，特別是高效能的降噪算法的出現(xiàn)和不斷完善，使得能譜CT在不增加輻射劑量的同時(shí)獲取更高的圖像質(zhì)量及更多的圖像信息變得更為現(xiàn)實(shí)[7]，已有研究顯示，在腹部相關(guān)領(lǐng)域，能譜CT的輻射劑量與常規(guī)CT并未存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[8- 9]。然而胸部能譜CT臨床輻射劑量與圖像質(zhì)量研究不多，因而，要想將能譜CT的成像技術(shù)廣泛推廣應(yīng)用于胸部檢查，能譜在胸部應(yīng)用中的圖像質(zhì)量及圖像質(zhì)量的臨床對(duì)比研究是十分必要的。

本研究果顯示：在輻射劑量的對(duì)比研究中，通過(guò)自身對(duì)比更好的說(shuō)明了能譜成像與常規(guī)平掃相當(dāng)甚至更低的輻射劑量。而在圖像質(zhì)量的對(duì)比中，不同平面各組的圖像質(zhì)量數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，常規(guī)平掃與能譜成像中選取不同層面所得的圖像噪聲比常規(guī)平掃低，即70 kev單能量有更好的圖像質(zhì)量，與熊祖坤等[10]研究一致，二者的圖像主觀(guān)評(píng)分、圖像噪聲與常規(guī)CT平掃之間無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，本研究的結(jié)果證實(shí)了能譜成像的多信息成像模式并不會(huì)帶來(lái)輻射劑量的增加，而且通過(guò)選取70 kev單能量圖像，可以達(dá)到圖像質(zhì)量與輻射劑量的雙向平衡，為能譜成像在胸部領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

本研究局限性：樣本量較小，此外，本研究由于兩次掃描為不同時(shí)相，質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)受到限制，未進(jìn)行CNR進(jìn)行評(píng)估，且未對(duì)肺內(nèi)病變的顯示做出評(píng)價(jià)。

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Comparativestudyonradiationdoseandimagequalitybetweenspectralimaging&conventionalCTplaininthorax

XUQiu-zhen,ZHUHai-xue,LVYan,SHAOHai-lei,CHENXiao-hui,JUSheng-hong

(DepartmentofRadiology，ZhongdaHospitalAffiliatedtoSoutheastUniversity,Nanjing210009，China)

Objective: To explore the difference between the radiation dose and image quality of chest spectral CT imaging and conventional chest CT scan.Methods33 adult patients diagnosed or suspected with primary bronchogenic carcinoma prospectively underwent non- enhanced CT scan and post- contrast CT scan with spectral imaging scanner. Both types of the scan evaluated the noise objectively, then scored them subjectively through adipose tissue as well as musculature on various levels of the chest. The radiation doses were recorded at the same time. The radiation doses of both types of scans were compared by independent samples T- test, which was also used to compare the objective measures and subjective scores between the 70 kev- monochromatic energy image and mix- energy routine scan.ResultsThere was no significant difference in the CT dose index and the effective dose between the spectral scanning and conventional scanning (P>0.05). There was also no significant difference of image of noise and image quality for the adipose tissue and musculature among the three groups with different levels of 70 kev- monochromatic energy image and mix- energy routine scan (P>0.05).ConclusionFirstly, radiation doses of spectral chest CT is correspondent to routine CT. Secondly, the noise of 70 keV monochromatic energy imaging is lower than that of routine scanning FBP reconstructed images, which means it can be routinely conducted in clinic.

spectral imaging; routine CT; radiation dose; image quality

2016- 00- 00

2017- 00- 00

徐秋貞(1968-)，女，湖北浠水人，醫(yī)學(xué)碩士， 副教授，副主任醫(yī)師，研究方向：胸、腹部影像診斷， E- mail: xuqiuzhen831@sina.com.

徐秋貞,朱海雪,呂燕,等.胸部能譜成像與常規(guī)CT掃描輻射劑量與圖像質(zhì)量對(duì)比研究.東南大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2017,36(5)：837- 840.

R814.2

1671- 6264(2017)05- 0837- 04

10.3969/j.issn.1671- 6264.2017.05.031

(本文編輯：孫茂民)