进行胸部CT检查时,女性乳腺对X射线的暴露不可避免,过量吸收和累积X射线会增加诱发乳腺癌的风险^[1]。目前,常用的减低胸部CT扫描辐射剂量的方法有降低管电压、降低管电流和自动曝光技术等^[2],但是,这些方法都不能特异性地保护乳腺区域^[3]。

器官剂量调制(organ dose modulation,ODM)是一项新的辅助扫描技术,通过改变敏感器官区域的管电流,实现对敏感器官的保护作用。笔者前瞻性探讨ODM技术对乳腺区域管电流、图像质量和辐射剂量的影响,旨在提高ODM技术在女性胸部CT扫描中的临床应用价值。

1. 临床资料:前瞻性收集郑州大学第一附属医院2014年12月至2015年9月,根据临床需要行胸部CT检查的女性患者112例,按照检查的先后顺序分为两组:对照组56例,年龄21~77岁,平均年龄(52.9±12.8)岁,体质量指数(BMI)18.67~29.14 kg/m²,平均为(23.7±2.7)kg/m²;试验组56例,年龄22~74岁,平均年龄(50.4±10.8)岁,体质量指数(BMI)19.10~29.04 kg/m²,平均为(24.1±2.4)kg/m²。两组患者的年龄和体质量指数差异均无统计学意义(P > 0.05),两组患者具有可比性。患者均签署知情同意书,试验经过医院伦理委员会批准。

2.CT扫描设备及参数:使用美国GE公司能谱CT(Discovery CT)扫描仪进行螺旋CT扫描。扫描参数:管电压120 kVp,自动管电流调制,自动毫安120~650 mA,噪声指数NI=14,层厚、层间距均5 mm,螺距1.531,转速0.7 s/周。

3.扫描方案:所有患者均取仰卧位、双手臂上举成标准位固定^[4]。扫描范围从肺尖至肺底,扫描前,患者去除身上金属物品并进行呼吸训练。对照组患者采用常规胸部平扫;试验组患者平扫时扫描正侧位双重定位相,在定位相上打开ODM技术后将ODM区域框放置在乳腺区域。两组图像均采用滤波反投影(filtered back projection,FBP)技术联合自适应迭代统计重建技术(adaptive statistical iterative reconstruction,ASIR),迭代比例为30%。重建后图像传输到ADW4.6后处理工作站上进行测量评估。

4.记录两组管电流及评估辐射剂量:记录mA值列表上前、左、后、右4个方向上管电流值,计算两组乳腺区在4个方向上的平均管电流。记录两组平扫时由机器自动计算得到的容积CT剂量指数(volume CT dose index,CTDI_vol)和剂量长度乘积(dose-length product,DLP),并计算有效剂量(effective dose,E),E=k·DLP,根据2003年英国的调查报告(NRPBW67),k＝0.014 mSv·mGy^-1·cm^-1[2]。

5.图像质量分析

(1) 客观评价:由1名具有3年胸部诊断经验的放射科医师对两组的图像进行测量。在乳腺层面双侧均匀的肺实质内对称地画两个感兴趣区(ROI),每个ROI约36 mm²,记录ROI内的CT值均数和标准差,并取两侧的平均值。在乳腺层面前胸壁脂肪内放置ROI,ROI约9 mm²,记录前胸壁脂肪CT值的标准差(SD),SD代表图像背景噪声。

(2) 主观评分:由2名分别具有2年胸部诊断经验的放射科医师在不知晓患者分组的情况下共同对图像质量进行评估。每例患者取乳腺层面,分别观察肺窗(窗宽1 200、窗位-700)和纵隔窗(窗宽350、窗位40),根据小气道、肺血管和纵隔内结构及病灶显示的清晰度和有无伪影对图像按照5分制进行评分。5分为图像非常清晰,无伪影;4分为图像清晰,有轻度伪影;3分为图像较清晰,有伪影,尚可诊断;2分为图像模糊,伪影较大;1分为图像模糊,伪影大,不能诊断。二者意见不一致时,需再次阅片并最终达成一致。

6.统计学处理:数据用x± s表示。采用SPSS 16.0软件对数据进行统计分析。两组患者间的年龄、体质量指数、管电流、辐射剂量及图像质量客观评价指标采用独立样本t检验,图像质量主观评分采用Mann-Whitney U非参数秩和检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

1.两组患者不同方向管电流和辐射剂量比较:结果见表 1。对照组前、后方向上管电流相等,而试验组患者前、后方向上管电流差异有统计学意义(t=-18.701,P < 0.01)。两组患者之间不同方向的管电流差异均有统计学意义(t=11.71~20.22,P < 0.01)。试验组较对照组CTDI_vol减低18%(t=3.58,P < 0.05),E减低20%(t=3.55,P < 0.05)。

表 1(Table 1)

表 1 两组患者乳腺区域不同方向上管电流及辐射剂量(x± s) Table 1 Tube currents in the different direction and radiation dosage in the breast area between two groups (x± s) 组别 例数 管电流(mA) 辐射剂量 前 左 后 右 CTDIvol(mGy) E(mSv) 对照组 56 128±43 162±57 128±43 162±57 5.2±1.5 2.5±0.8 试验组 56 81±27 118±41 109±36 119±42 4.2±1.2 2.0±0.7 t值 20.22 15.86 11.71 16.91 3.58 3.55 P值 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 0.01 0.01   注:CTDIvol.容积CT剂量指数;E.有效剂量

表 1 两组患者乳腺区域不同方向上管电流及辐射剂量(x± s) Table 1 Tube currents in the different direction and radiation dosage in the breast area between two groups (x± s)

2.两组患者图像质量比较:对照组和试验组患者间,乳腺区肺实质CT值、肺实质噪声及图像背景噪声差异均无统计学意义(P > 0.05)。对照组图像质量评分3、4、5分,分别有1、17和38例,试验组分别有1、19和36例,平均分为4.7±0.5和4.6±0.5,两组间评分差异无统计学意义(P > 0.05)。两组图像质量均较好,可满足诊断要求(表 2)。

表 2(Table 2)

表 2 两组患者图像质量比较(HU,x± s) Table 2 The comparison of image quality between two groups(HU,x± s) 组别 例数 肺实质CT值 肺实质噪声 背景噪声 对照组 56 -847±46 26.5±2.5 6.7±1.4 试验组 56 -842±52 27.3±3.5 6.9±1.4 t值 -0.483 -1.394 -0.736 P值 0.630 0.166 0.463

表 2 两组患者图像质量比较(HU,x± s) Table 2 The comparison of image quality between two groups(HU,x± s)

自动管电流是一种采用z轴射线管电流调制的自动曝光控制系统,根据不同层面的体厚而改变对应的毫安。智能管电流是x、y轴空间根据X射线管入射方向和穿过人体厚度的不同来调整对应的毫安,对于每次沿z轴旋转,系统都会根据患者长轴和短轴比计算每个x和y轴方向上的mA值。器官剂量调制(ODM)是特殊的mA模式,在Smart mA基础上强调对位于患者前方的放射敏感器官所在位置,如眼睛和乳腺的保护,通过大幅度减低120°扇角内X射线管电流(mA)来降低敏感器官区域的辐射剂量,并加入ODM算法,同时维持总体图像噪声(标准偏差)^[5]。使用ODM技术的前提是自动和智能管电流同时打开,当智能管电流以x和y方向调制沿z轴的mA时,对于沿z轴的每个位置,系统都会使用ODM的算法,根据患者在扫描架中的方向,以前、左、后、右的患者方向计算mA值,并可读式地呈现在mA表上。以往文献中,没有直观显示保护区域管电流的值^[6],本研究可以直观地比较ODM技术对于保护区域管电流的影响。

本研究结果显示,对于对照组患者不应用ODM技术,前、后两方向上管电流相等均为(128±43)mA,而试验组患者应用ODM技术后,在前方向上管电流明显低于后方向上管电流。试验组患者不同方向的管电流均低于对照组患者。说明ODM技术能显著减低乳腺区域前方向的管电流。胡敏霞等^[7]在体模实验中得到辐射剂量与管电流呈正相关,说明ODM技术的应用能减低乳腺区域的辐射剂量。本研究结果显示,试验组较对照组CTDI_vol、E分别减低17.99%、20%,降低幅度小于以往文献报道^[8]。笔者考虑其主要原因在于,本研究是在自动管电流低剂量的基础上再次减低敏感器官区的辐射剂量,辐射剂量减低幅度会相应减小。图像质量的决定因素是图像噪声,高噪声会影响组织对病变的检出^[9]。本研究结果显示,试验组应用ODM技术后,乳腺层面肺实质噪声及图像背景噪声均较对照组差异无统计学意义,两组间乳腺层面肺实质CT值和主观评价指标的差异均无统计学意义。两组图像质量均较好,可以满足诊断需求,与其他学者的结果一致。

本研究不足主要有:笔者应用辐射剂量表得出扫描剂量,而采用器官表面接受辐射剂量更能准确地反映ODM技术对敏感器官辐射剂量的影响幅度,有待今后进一步测量研究。

综上所述,在女性胸部CT扫描中应用ODM技术,可以在不改变图像质量的前提下减低辐射剂量,实现对乳腺区域的保护。