張 鵬,都基權(quán),許 韞,焦 健

目前，對胸部CT低劑量的研究較多[1-4]，對腹部CT低劑量研究相對較少，主要原因為腹部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，臟器密度差異大，簡單調(diào)制掃描條件容易造成圖像質(zhì)量嚴重下降，影響診斷。近年來，自動管電流調(diào)制技術(shù)(automatic tube current modulation, ATCM)被廣泛關(guān)注，ATCM是基于人體解剖差異，根據(jù)X線衰減變化智能自動調(diào)節(jié)管電流的技術(shù)，在腹部低劑量應(yīng)用中具有較強的適用性。筆者通過探討ATCM對部隊查體時腹部CT圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響，旨在了解其應(yīng)用于腹部CT低劑量掃描中的價值。

1 對象與方法

1.1 對象 隨機抽取2018-09至2019-09部隊查體時180名官兵，入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)20～24 kg/cm2; (2)男性，年齡18～35歲；(3)自愿參與并簽署知情同意書。排除伴有脂肪肝等基礎(chǔ)疾病或腹部術(shù)后者。隨機分成兩組進行腹部CT掃描，對照組40名；實驗組140名。本研究通過醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 方法 所有受檢者均使用 Discovery 750HD CT(美國GE公司)行腹部掃描?；颊呷⊙雠P位，足先進，掃描范圍自肝下緣至恥骨聯(lián)合上緣水平，平均掃描視野20 cm。(1)對照組：采用常規(guī)條件掃描，管電壓120 kV,固定管電流400 mA、機架轉(zhuǎn)速0.6 s/rot,螺距0.984,掃描FOV50 cm,掃描準(zhǔn)直0.625 mm×64層，標(biāo)準(zhǔn)重建算法；(2)實驗組：使用ATCM技術(shù)掃描，合計140名，本技術(shù)中噪聲指數(shù)(noise index, NI)是圖像噪聲參數(shù)，數(shù)值越高表示輸出圖像清晰度越低，因NI對圖像質(zhì)量和輻射劑量有直接影響，為了解其相互關(guān)系，根據(jù)NI值將實驗組分為14個小組，每組10名。管電流采用ATCM技術(shù)，NI值0～5之間時各項指標(biāo)相同，本研究自NI設(shè)置為5開始，其中NI值設(shè)置為5～30，共14個檔次，管電流范圍10～400 mA。其他掃描參數(shù)與對照組相同。

1.3 觀察指標(biāo)及評價方法

1.3.1 圖像客觀評價方法 掃描結(jié)束后分別記錄各組掃描方案的輻射劑量指標(biāo)：容積CT劑量指數(shù)(volumetric ct dose index, CTDIvol)、劑量長度積(dose length product, DLP) ，并參考相關(guān)文獻[5]中標(biāo)準(zhǔn)，計算個體化劑量估計值(size-specific dose estimates, SSDE)、有效劑量(effective dose, ED)，SSDE=轉(zhuǎn)換因子×CTDIvol, ED=k×DLP,轉(zhuǎn)換因子以腹橫徑為基準(zhǔn)查表為1.5，k為0.015 mSv/(mGy-1·cm)。測量各組圖像中闌尾、腰大肌及皮下脂肪CT值，分別以CTA、CTPM、CTF表示，以CTF的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD)作為背景噪聲值[6]，利用公式SNR=CT值/SD計算得到闌尾和腰大肌信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)，分別以SNRA、SNRPM。以上指標(biāo)的平均值以CTDIvolm、DLPm、SSDEm、EDm、CTAm、CTPMm、CTFm、SDm、SNRAm、SNRPMm表示。

1.3.2 圖像主觀評價方法 由兩名從事醫(yī)學(xué)影像診斷工作15年以上醫(yī)師對兩組圖像資料進行主觀評價并記錄評分。評分方法采用5分制[7]： (1)5分，邊緣75%以上清晰可見且徑線可測量；(2)4分，邊緣50%～75%清晰可見且徑線可測量；(3)3分,邊緣50%顯示不清且徑線不可測量；(4)2分,邊緣難以辨認；(5)1分,未顯示目標(biāo)。

2 結(jié) 果

2.1 兩組輻射劑量結(jié)果對比 對照組與實驗組輻射劑量結(jié)果見表1。隨著NI值的增大，各項輻射劑量指標(biāo)逐漸下降，自NI值從6開始，每增加2個單位，各輻射劑量減少10%～30%，自NI值22開始輻射劑量下降趨勢明顯減緩， NI值5～22時CTDIvol下降明顯(87.33%)；而NI值22～30時下降緩慢(37.72%)。兩組CTDIvolm、DLPm、SSDEm、EDm的檢驗值F分別為3.14、8.75、1.82、7.34，實驗組較對照組有明顯輻射劑量減少，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，表1)。實驗組NI值與CTDIvol、DLP的Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示(r=-0.919，P<0.05)，呈顯著性負相關(guān)，當(dāng)NI值增大時輻射劑量逐漸減少。

2.2 圖像質(zhì)量評價結(jié)果 兩組CT圖像質(zhì)量從客觀評價指標(biāo)上看，兩組SD、SNRA、SNRPM的檢驗值F分別為1.22、2.93、5.38，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。但主觀評價發(fā)現(xiàn)，兩組圖像評分對比檢驗值(F=1.34，P=0.176)，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。2位影像科醫(yī)師對各組CT圖像質(zhì)量評分的一致性分析結(jié)果顯示：Kappa=0.675，有較強的一致性(表2)。

組別例數(shù)NICTDIvolm(mGy)DLPm(mG4y·cm)SSDEm(mGy)EDm(mSv)對照組40-18.51±0.00455.69±7.6827.77±1.566.84±1.71實驗組1403.08±2.84①75.95±69.99①4.63±4.26①1.14±1.05①1059.09±0.35223.87±3.7413.64±0.593.36±0.911067.95±0.23195.82±2.6211.93±1.332.94±1.031086.52±0.19160.40±3.359.78±2.112.41±0.5810104.60±0.22113.18±1.986.90±1.961.70±0.3210123.26±0.1280.31±2.134.89±1.781.20±0.1610142.45±0.0960.43±3.143.68±2.110.91±0.1110161.93±0.1147.62±3.112.90±1.120.71±0.0810181.58±0.0738.91±2.992.37±1.320.58±0.0510201.31±0.0632.37±2.851.97±0.890.49±0.0610221.14±0.0428.01±2.621.71±0.650.42±0.0210240.98±0.0324.20±2.131.47±0.230.36±0.0310260.87±0.0521.47±1.991.31±0.150.32±0.0110280.78±0.0219.29±2.011.17±0.190.29±0.0010300.71±0.0117.39±1.881.07±0.150.26±0.00

注：與對照組相比，①P<0.05

表2 腹部CT低劑量掃描兩組圖像質(zhì)量評價結(jié)果

注：與對照組相比，①P<0.05

3 討 論

近20年來，CT檢查使用頻率在世界范圍內(nèi)增長超過8倍，國內(nèi)CT使用頻率更高，但其輻射劑量可達到所有醫(yī)用設(shè)備輻射劑量的50%[8]，尤其在大規(guī)模查體中，受檢者所受輻射劑量較大。有效降低CT檢查輻射劑量目前已引起臨床的廣泛重視。低劑量CT的概念由Naidich等[9]1990年首次提出，隨著公眾自身防范意識的加強， CT設(shè)備生產(chǎn)商主要通過降低管電壓、管電流、增大螺距、減小機架轉(zhuǎn)速來降低輻射劑量[10]，使CT設(shè)備本身輻射劑量有一定降低。但原來無論哪種方法條件均是固定模式，在人體不同解剖結(jié)構(gòu)上無法實現(xiàn)圖像信噪比的統(tǒng)一，難以實現(xiàn)既保證圖像質(zhì)量又有效降低輻射劑量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是ATCM技術(shù)出現(xiàn)及CT后處理技術(shù)水平不斷提高，不但圖像質(zhì)量得到很大提高，低劑量CT也開始應(yīng)用于腹部CT檢查中，但對腹部CT低劑量相關(guān)研究較少[11,12]。ATCM技術(shù)是一種智能的調(diào)控管電流方法，是根據(jù)被照射物體對X線衰減特性不同，從三維方向?qū)C器管電流的輸出實時調(diào)制的一項技術(shù)，其可在不同解剖結(jié)構(gòu)層面實現(xiàn)智能自動調(diào)節(jié)管電流，使圖像信噪比保持一致的前提下有效降低輻射劑量，且ATCM技術(shù)引入的NI參數(shù)，當(dāng)適當(dāng)調(diào)大NI值時，可以在保證診斷要求下有效降低輻射劑量[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，ATCM技術(shù)雖使圖像噪聲有一定的提升，但對圖像診斷影響較小，能夠在保證診斷要求同時，有效降低輻射劑量[13-15]。實驗組利用ATCM技術(shù)后腹部單次檢查的SSDEm、EDm為(4.63±4.26)mGy、(1.14±1.05)mSv，與對照組SSDEm、EDm為(27.77±1.56)mGy、(6.84±1.71)mSv對比,下降達到50.9%～96.2%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，證明ATCM技術(shù)是降低腹部CT輻射劑量行之有效的方法。

本研究選取樣本人群均為BMI20～24 kg/cm2，18～35歲男性，體脂含量低，查體規(guī)模大，實際檢查中以急腹癥、急性外傷多見。闌尾是急腹癥中發(fā)病率最高的部位[16,17]，腰肌勞損在軍事訓(xùn)練傷發(fā)病率較高[18]，且是引起新兵下腰痛的重要原因[19]，所以對腹部CT圖像噪聲的對比研究中以闌尾和腰大肌較多。本研究發(fā)現(xiàn)，對比常規(guī)CT腹部掃描和ATCM技術(shù)應(yīng)用后的圖像噪聲，雖然這兩個部位噪聲比有一定程度的減低，圖像質(zhì)量在客觀數(shù)據(jù)上有所下降，但在主觀評價中，兩種檢查方式對闌尾和腰大肌的分辨清晰程度沒有明顯差異，說明在明顯降低輻射劑量基礎(chǔ)上，圖像診斷準(zhǔn)確率不會受到影響。此外，ATCM技術(shù)應(yīng)用便捷，適用性強且CT檢查時間短、診斷速度快，能夠在實際工作中應(yīng)對大規(guī)模的官兵體檢。本研究還發(fā)現(xiàn)在NI值超過22后輻射劑量下降程度有限，圖像質(zhì)量也以相同比率降低。因此，基本證實使用ATCM技術(shù)中將NI值設(shè)定為22可適應(yīng)部隊的大規(guī)模查體。

目前大量研究已經(jīng)表明，CT輻射劑量已被控制得越來越小。本研究發(fā)現(xiàn)，在NI值大于10以上，ED均小于1 mSv,即單次接受腹部CT檢查受檢者吸收不高于1 mSv的輻射劑量，證明使用ATCM技術(shù)CT檢查不會增加放射疾病的風(fēng)險，是安全可靠的。

綜上所述，本研究通過ATCM技術(shù)發(fā)現(xiàn)，其能夠在保證圖像質(zhì)量前提下，有效降低輻射劑量，適用于大規(guī)模查體的腹部檢查，下一步將增加相關(guān)參數(shù)，進行更深入地研究。