中华放射医学与防护杂志  2017, Vol. 37 Issue (11): 875-879   PDF    
引用本文
胡仕北, 何长久, 青浩渺, 刘舫, 李海烈, 夏谦, 李德珊, 周鹏. 自动管电流联合迭代算法在颈部CT扫描中的应用研究[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2017, 37(11): 875-879, DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2017.11.015.
自动管电流联合迭代算法在颈部CT扫描中的应用研究
胡仕北 , 何长久 , 青浩渺 , 刘舫 , 李海烈 , 夏谦 , 李德珊 , 周鹏     
610041 成都, 四川省肿瘤医院·研究所 四川省癌症防治中心 电子科技大学医学院
收稿日期: 2017-05-09
基金项目: 四川省科技计划项目（2017JY0080）
通信作者: 周鹏, Email:penghyzhou@126.com
[摘要] 目的 探讨自动管电流技术联合迭代算法在颈部CT扫描中的应用价值。方法 连续收集行颈部CT扫描（平扫+增强）的患者80例，按随机数表法分为实验组和对照组，各40例。实验组平扫、增强均采用自动管电流技术+迭代算法重建，对照组平扫、增强均采用固定管电流200 mAs+滤波反投影法重建。对两组平扫、增强图像均进行主观评分、客观评价[甲状腺、斜方肌、胸锁乳突肌、颌下腺、翼外肌、脑组织的噪声值（SD）]。比较两组的有效剂量（E）。结果 实验组平扫、增强的E均低于对照组，差异有统计学意义（t=-2.451、-2.451，P < 0.05）。实验组平扫、增强图像主观评分均高于对照组，差异有统计学意义（Z=-1.969、-2.056，P < 0.05）；实验组平扫、增强图像甲状腺、斜方肌、胸锁乳突肌、颌下腺的SD均低于对照组，差异有统计学意义（t=2.400、2.516、2.120、2.411、4.134、4.674、2.711、2.892，P < 0.05）。两组平扫、增强图像翼外肌、脑组织的SD差异均无统计学意义（P > 0.05）。结论 自动管电流技术联合迭代算法在颈部CT扫描中，在提高图像质量的同时，可有效降低辐射剂量。
[关键词] 颈部     辐射剂量     迭代重建     自动管电流技术    
Application of automatic tube current modulation combined with iterative reconstruction in CT scanning of neck
Hu Shibei, He Changjiu, Qing Haomiao, Liu Fang, Li Hailie, Xia Qian, Li Deshan, Zhou Peng     
Sichuan Cancer Hospital & Institute, Sichuan Cancer Center, School of Medicine, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610041, China
Fund programs: Science and Technology Project of Sichuan Province(2017JY0080)
Corresponding author: Zhou Peng, Email:penghyzhou@126.com
[Abstract] Objective To explore application of automatic tube current modulation combined with iterative reconstruction in CT scanning (non-enhanced and enhanced) of neck. Methods A total of 80 patients with CT scanning of neck were randomly divided into test group(n=40, automatic tube current modulation, iterative reconstruction) and control group(n=40, 200 mAs, filtered-back-projection reconstruction). Subjective scores and objective evaluation of two groups were evaluated. Evaluation included image noise(SD) of thyroid gland, trapezius muscle, sternocleidomastoid muscle, submandibular gland, lateral pterygoid muscle and brain tissue. Effective dose (E) was compared. Results The E of non-enhanced and enhanced scanning in test group was lower than that of control group with the statistically significant difference(t=-2.451, -2.451, P < 0.05). The subjective scores of non-enhanced and enhanced scanning in test group were higher than those of control group with the statistically significant difference (Z=-1.969, -2.056, P < 0.05), while SD of thyroid gland, trapezius muscle, sternocleidomastoid muscle, submandibular gland in test group were lower than that of control group with the statistically significant difference(t=2.400, 2.516, 2.120, 2.411, 4.134, 4.674, 2.711, 2.892, P < 0.05). There were no significant differences in SD of lateral pterygoid muscle, brain tissue of non-enhanced and enhanced scanning between two groups (P > 0.05). Conclusions Automatic tube current modulation combined with iterative reconstruction in CT scanning of neck could improve image quality, and reduce effectively radiation dose.
[Key words] Neck     Radiation dosage     Iterative reconstruction     ATCM technique    

研究显示，采用iDose4迭代重建算法可在保证图像质量的同时，明显降低患者的辐射剂量，但该技术多应用于胸、腹、心脏等CT检查中[1-3]，应用在颈部低剂量CT扫描中的报道尚少[4]。而颈部疾病的CT诊断多需要平扫+增强扫描，患者接受的辐射剂量较大，如何在保证图像质量的情况下，降低患者的辐射剂量至关重要。因此，本研究主要探讨自动管电流技术联合迭代重建算法在颈部CT扫描(平扫+增强)中的应用价值。

资料与方法

1.一般资料：连续收集四川省肿瘤医院2016年12月至2017年3月期间因临床需要行颈部CT平扫+增强扫描的80例患者纳入研究。排除标准：严重心、肝、肾功能不全；碘对比剂过敏；无法配合完成检查；孕妇及哺乳期女性。按随机数表法将患者分为实验组和对照组，各40例。两组患者的性别、年龄、体质量指数(BMI)、扫描范围差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表 1。本研究经过医院伦理委员会批准，所有受检者均签署知情同意书。

表 1 两组患者一般资料和扫描范围的比较(x±s) Table 1 Comparison of general data and scanning area between two groups(x±s)

2.检查方法：检查前去除患者颈部的金属物，叮嘱其在检查中平静呼吸，避免吞咽动作。采用荷兰Philips公司Brilliance iCT 256层螺旋CT进行扫描，取仰卧位，头先进，双手置于身体两侧，扫描为足头方向，扫描范围从胸腔入口至颅底区域。先行颈部平扫，然后使用德国Medtron公司Accutron CT-D双筒高压注射器，经肘正中静脉入路，以2.5 ml/s的流率注射非离子型对比剂(碘普罗胺370 mg I/ml)80 ml，注射对比剂40 s后行增强扫描。试验组平扫、增强参数一致：自动管电流技术(DoseRight: Z-DOM)，iDose4迭代算法重建(Level 4)；对照组平扫、增强参数一致：固定管电流200 mAs，滤波反投影法重建。两组其余参数相同，管电压120 kV，准直器宽度128×0.625 mm，螺距0.99，转速0.5 s/转，矩阵512×512，视野(FOV)250 mm，重建层厚3 mm，重建间隔3 mm。

3.图像质量分析

(1) 主观评分：由2名有经验的放射科医师采用双盲法分别对平扫、增强图像进行主观评分(窗宽360 HU，窗位50 HU)，评分不一致时，由两名医师共同阅片，达成一致意见。评分标准为[5]：5分，噪声小，细微解剖结构清晰，对比鲜明，达到临床诊断标准；4分，噪声较小，解剖结构比较清晰，图像对比度、锐度略差，达到临床诊断标准；3分，噪声略大，解剖结构一般，基本达到临床诊断标准；2分，噪声较重，解剖结构不清，无法用于临床诊断；1分，噪声极为严重，解剖结构不清，无法用于临床诊断。评分≥3分认为图像能满足临床诊断要求。

(2) 客观评价：选择噪声值作为评估图像质量的客观评价指标。分别在平扫、增强图像甲状腺层面、舌骨层面及下颌颈层面测量以下6个兴趣区(ROI)的CT值和标准差。其中，在甲状腺层面测量甲状腺、斜方肌，在舌骨层面测量胸锁乳突肌、颌下腺，在下颌颈层面测量翼外肌、脑组织，测量时ROI面积为10~30 mm2，上述部位均测量左右两侧，结果取其平均值。本研究噪声值(SD)定义为兴趣区CT值的标准差。

4.辐射剂量：记录患者平扫、增强扫描的有效管电流、容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP)，计算有效剂量(E)。E=k×DLP，k=0.052 mSv·mGy-1·cm-1[4, 6]。

5.统计学处理：数据用x±s表示。采用SPSS 18.0软件进行分析。试验组和对照组年龄、BMI、扫描范围、有效管电流、CTDIvol、DLP、E、SD间的比较经正态性分析符合正态分布，采用t检验，主观评分间的比较采用Mann-Whitney U检验，性别间的比较采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

结果

1.辐射剂量：两组平扫、增强的有效管电流、CTDIvol、DLP、E差异均有统计学意义(t=-4.612、-10.262、-2.451、-2.451、-4.612、-10.262、-2.451、-2.451，P＜0.05)，其中，试验组平扫的CTDIvol、DLP、E较对照组明显降低了20.7%、19.5%、21.1%，试验组增强扫描的CTDIvol、DLP、E较对照组明显降低了20.7%、19.5%、21.1%，见表 2。

表 2 两组辐射剂量的比较(x±s) Table 2 Comparison of radiation dose between two groups(x±s)

2.图像质量：两组图像主观评分均≥3分，满足临床诊断要求，试验组平扫、增强图像主观评分均高于对照组，差异有统计学意义(Z=-1.969、-2.056，P＜0.05)，见表 3。平扫图像：试验组甲状腺层面甲状腺、斜方肌的SD较对照组分别降低了40.6%、29.4%，舌骨层面胸锁乳突肌、颌下腺的SD较对照组分别降低了27.9%、29.5%，差异均有统计学意义(t=2.400、2.516、2.120、2.411，P＜0.05)；试验组下颌颈层面翼外肌、脑组织的SD与对照组相比，差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表 4。增强图像：试验组甲状腺层面甲状腺、斜方肌的SD较对照组分别降低了24.3%、19.1%，舌骨层面胸锁乳突肌、颌下腺的SD较对照组分别降低了26.1%、23.9%，差异均有统计学意义(t=4.134、4.674、2.711、2.892，P＜0.05)；试验组下颌颈层面翼外肌、脑组织的SD与对照组相比，差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表 5。

表 3 两组图像主观评分的比较 Table 3 Comparison of subjective score between two groups

表 4 两组平扫图像噪声值的比较(HU，x±s) Table 4 Comparison of image noise in non-enhanced image between two groups(HU, x±s)

表 5 两组增强图像噪声值的比较(HU，x±s) Table 5 Comparison of image noise in enhanced image between two groups(HU, x±s)

讨论

据估计，在美国的偶然致癌事件中，接近2%是由于CT使用造成[7]。颈部CT扫描在颈部疾病的诊断中应用广泛[4]。而颈部CT扫描范围内甲状腺、颌下腺等组织对X射线极为敏感，因此，降低颈部CT扫描的辐射剂量至关重要。研究显示，采用自动管电流技术联合idose4迭代重建算法能在低剂量胸、腹部CT扫描中有效降低患者的辐射剂量，且保证图像质量[8-9]，但很少有研究评估自动管电流技术联合idose4迭代重建算法在颈部CT扫描(平扫+增强)中的应用价值。

管电流越低，达到探测器的光子数量越少，从而导致图像噪声增加。尽管本研究中试验组有效管电流明显低于对照组，但试验组平扫、增强图像甲状腺层面、舌骨层面中甲状腺、斜方肌、胸锁乳突肌、颌下腺的SD均明显低于对照组，试验组平扫、增强图像主观评分均明显高于对照组，差异均有统计学意义；此外，试验组平扫、增强图像下颌颈层面翼外肌、脑组织的SD与对照组相比，差异均无统计学意义。这可能是因为iDose4迭代重建算法的特点是双空间、多噪声模型和解剖模型，在对噪声予以细致处理的同时，再去解剖模型加速重建过程，提高图像分辨率，消除蜡像状伪影，能明显降低图像噪声[10]。Yang等[11]研究显示，在儿童心脏血管成像中，应用iDose4迭代重建算法在保证图像质量、诊断准确率的情况下，可有效降低53%的有效剂量。Jia等[12]研究也显示，应用iDose4迭代重建算法在胸腹部CT血管成像中，在保证图像质量的情况下，可有效降低35.8%的有效剂量。本研究与其研究结论类似。

自动管电流技术是系统根据人体在Z轴上的厚度以及不同组织的X射线衰减系数，智能调节mAs，从而获得各层相同的图像质量[13]。本研究采用自动管电流技术应用于颈部CT平扫+增强扫描，结果显示，试验组图像质量得到明显提高，试验组平扫、增强的CTDIvol、DLP、E均明显低于对照组，差异均有统计学意义，这对于患者的防护具有重要意义。Vachha等[4]研究对比了试验组(275 mAs+迭代重建算法重建)和对照组(340 mAs+滤波反投影法重建)在颈部增强CT扫描中的图像质量和辐射剂量，结果显示，试验组在保证图像质量的同时，平均有效剂量为1.68 mSv。本研究中试验组平均有效剂量为1.5 mSv，与之相比，有效剂量得到了进一步降低。此外，本研究的优点在于平扫、增强均采用了低剂量CT扫描。

综上所述，采用自动管电流技术联合idose4迭代重建算法在颈部CT平扫+增强扫描中，在提高图像质量的同时，可有效降低辐射剂量。

利益冲突 所有研究者未接受有关公司的任何赞助，不涉及各相关方的利益冲突
作者贡献声明 胡仕北负责构思、数据分析及论文撰写；何长久、青浩渺、刘舫、李海烈、夏谦、李德珊负责设计试验、采集数据；周鹏指导论文的撰写和修改
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