中华放射医学与防护杂志  2017, Vol. 37 Issue (5): 389-392   PDF    
双定位像结合Care Dose 4D和Care kV技术在降低肺部CT辐射剂量的临床应用价值
赵飞, 李磊, 蒲进, 彭婉琳, 李玉明, 张凯, 张金戈, 刘柯伶, 夏春潮, 李真林     
610041 成都, 四川大学华西医院放射科
[摘要] 目的 探讨双定位像结合Care Dose 4D和Care kV技术在肺部CT检查中的可行性及其临床应用价值。 方法 连续纳入临床确诊为肺部肿瘤行肺部CT扫描的患者60例,按随机数表法分为对照组和试验组,每组各30例,对照组行单定位像(AP)结合Care Dose 4D和Care kV技术扫描,试验组行双定位像(AP和lat)结合Care Dose 4D和Care kV技术扫描。由2位高年资医师采用双盲法对两组图像和病变组织的信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR),及整体图像质量进行综合分析和评价,同时计算有效辐射剂量。 结果 60例患者均成功完成肺部CT检查,试验组整体图像质量评分为4.57±0.45,与对照组的4.73±0.45相比差异无统计学意义(P>0.05)。对照组图像SNR、CNR、病变组织SNR、CNR与试验组相比差异均无统计学意义(P>0.05)。试验组和对照组的容积CT剂量指数CTDIvol、剂量长度乘积(DLP)、有效剂量(E),差异有统计学意义(t=8.514、8.464、8.464,P < 0.001)。与对照组相比,试验组有效剂量降低了33.3%。 结论 较单定位像(AP)肺部CT检查,双定位像(AP和lat)结合Care Dose 4D和Care kV技术肺部CT检查可获得满足诊断及临床需求图像,同时明显降低辐射剂量,可成为肺部CT常规检查方式。
[关键词] 肺部     辐射剂量     Care Dose 4D     Care kV     定位像    
The clinical value of anteroposterior and lateral scout image combined with Care Dose 4D and Care kV in reducing radiation dose of chest CT scanning
Zhao Fei, Li Lei, Pu Jin, Peng Wanlin, Li Yuming, Zhang Kai, Zhang Jinge, Liu Keling, Xia Chunchao, Li Zhenlin     
Department of Radiology, West China Hospital, Sichuan University, Chengdu 610041, China
Corresponding author: Li Zhenlin, E-mail:lzlcd01@126.com
[Abstract] Objective To investigate the feasibility and clinical value of anteroposterior and lateral scout scan combined with Care Dose 4D and Care kV in chest CT scan. Methods A total of 60 patients of clinical diagnosis with lung tumor were enrolled. Those patients were randomly divided into test group and control group. Control group underwent a scan protocol with lateral scout scan combined with Care Dose 4D and Care kV, while anteroposterior and lateral scout scan combined with Care Dose 4D and Care kV were performed in test group. The signal-to-noise ration (SNR), contrast-to-noise ratio (CNR), and overall image quality of two groups of images and diseased tissues were analyzed and evaluated by two high-grade radiologists using double-blind method. Effective doses (E) were also calculated. Results All the 60 patients had successfully completed the chest CT scans. Test group overall image quality (4.57±0.45) and control group overall image quality (4.73±0.45) had no statistically significant difference (P>0.05). The control group image SNR, CNR and diseased tissue SNR, CNR compared with test group had no statistical significance difference (P>0.05). The difference of the volume CT dose index (CTDIvol), dose-length product (DLP) and effective dose (E) of test group and control group was statistically significant (t=8.514, 8.464, 8.464, P < 0.001). Compared with control group, the effective dose of test group decreased by 33.3%. Conclusion Compared with lateral scout scan, the technology of anteroposterior and lateral scout scan combined with Care Dose 4D and Care kV can decrease radiation dose without reducing the image quality. This technology can therefore be considered as a regular imaging modality for chest CT scan.
[Key words] Chest     Radiation dose     Care Dose 4D     Care kV     Scout image    

低剂量CT作为肺部病变筛查的有效手段,在肺癌防治和临床早期发现得到日益重视[1]。如何降低肺部CT检查辐射剂量是近年来研究的重点[2-4]。国内外降低肺部CT扫描剂量的主要方法为降低管电压、降低管电流和自动曝光技术等[2, 5-7]。国外学者Singh等[8]研究发现,在采用自动曝光技术下,使用互相垂直的定位像可有效降低胸腹部CT辐射剂量。本研究采用双定位像 (AP和lat) 结合Care Dose 4D及Care kV技术进行肺部CT扫描,与常规单定位像 (AP) 结合Care Dose 4D及Care kV技术相比,探讨其在肺部CT检查中的临床应用价值。

资料与方法

1.研究对象:连续纳入2015年9月到2016年7月临床确诊为肺部肿瘤的患者60例,其中男性34例,女性26例,年龄36~78岁,平均 (59.0±9.22) 岁;体重40.0~70.0 kg,平均 (54.6±8.1) kg,按随机数表法分为试验组和对照组,每组30例。两组患者的性别、年龄、体质量指数 (BMI) 差异均无统计学意义 (P>0.05,表 1),具有可比性。检查前所有患者均去除受检部位金属物,进行屏气训练。

表 1 两组患者一般资料的比较 Table 1 Patients′ characteristic of two groups

2.检查方法:使用西门子第二代双源CT (Siemens Definition Flash CT),患者头先进或足先进,仰卧位,双手上举,扫描范围从肺尖至肺底包全整个肺部。对照组行单定位像 (AP),试验组行双定位像 (AP和lat),其他参数一致,具体扫描参数为:Care Dose 4D (参考值为210 mAs)、Care kV (参考值为100 kV),准直为128×0.6 mm,层厚5 mm,层间距5 mm,X射线管旋转时间为0.5 s,螺距为1.2,所有图像进行重建软组织窗 (卷积核:B31f,窗宽为350 HU,窗位为50 HU)、肺窗 (肺窗卷积核:B60f,窗宽为1 200 HU,窗位为-600 HU) 及HRCT (层厚1 mm,层间距1 mm,积核:B70f,窗宽为1 800 HU,窗位为-400 HU)。

3.图像评价:所有图像均上传至Syngo MMPW工作站,由2位高年资放射科诊断医师采用双盲法对图像进行评分。整体图像质量的评分标准[9]为:5分,解剖细节显示清楚,能够简单明了地评价;4分,解剖细节较清楚,能够评价;3分,大部分的解剖结构可用于诊断,少数解剖结构 (膈肌、支气管细小分级等) 不能进行评价;2分,基本解剖结构显示不清楚,解剖细节不足以被发现;1分,解剖结构模糊,不能用于诊断。评分出现分歧时,由两位医师协商达成一致意见。测量并计算图像信噪比 (SNR) 和对比噪声比 (CNR) 以及病变处的SNR、CNR。测量方法:选定3个层面 (胸骨颈静脉切迹、主动脉弓和气管分叉平面),在其动脉腔内画一个圆形兴趣区 (ROI),ROI内无明显钙化、软斑块及条状伪影;在背部肌肉和背景放置一个ROI,避开肌间隙。在病变最大层面画3个圆形ROI,若病变较小,则重复测量3次,避开坏死、钙化、空洞区域。ROI的面积为 (2.25±0.61) cm2,记录ROI内CT值的均数和标准差,分别计算图像及病变组织的SNR、CNR,具体计算公式为:SNR图像/病变组织=meanCT图像/病变组织/meanSD背景噪声;CNR=(meanCT图像/病变组织-meanCT肌肉组织)/meanSD背景噪声

4.辐射剂量评估:每例患者CT检查的容积CT剂量指数 (CTDIvol) 和剂量长度乘积 (DLP) 由系统自动给出,有效剂量 (E) 值根据2003年英国的调查报告 (NRPBW67) 给出的常数0.014 mSv·mGy-1·cm-1与DLP的乘积估算出来[10]

5.统计学分析:使用SPSS 19.0软件进行统计学分析。两组图像的质量评分、年龄、身高、体重以及图像和病变组织SNR、CNR、CTDIvol、DLP和E值的组间差异用配对t检验,性别构成比采用χ2检验,P<0.05为差异有统计学意义。

结果

1.图像质量的比较:图像质量主观评价中两组均无1、2分,对照组4分8例,5分22例,试验组3分1例,4分11例,5分18例,图像评分均≥3分,可清晰显示小病变及病变边缘、分界等病变特征,满足影像诊断及临床需求,差异无统计学意义 (P>0.05,表 2);图像质量客观评价中,两组图像SNR、CNR与病变组织SNR、CNR差异无统计学意义 (P>0.05,表 2)。

表 2 两组图像质量主观评价及客观评价的比较 (x±s) Table 2 Subjective and objective evaluation of image quality of two groups (x±s)

2.辐射剂量的比较:试验组的CTDIvol、DLP、E较对照组CTDIvol、DLP、E均降低了33.3%,差异有统计学意义 (t=8.514、8.464、8.464,P<0.001,表 3)。

表 3 两组受检者辐射剂量的比较 (x±s) Table 3 Comparison of radiation dose between two groups (x±s)

讨论

X射线对人体的危害程度与受照射剂量的大小有关,联合国原子辐射影响科学委员会 (UNSCEAR) 在2008年的报告[11]中指出,X射线诊断的医疗照射作为人工电离辐射的最大来源呈不断增加的趋势。近年来,肺癌已成为我国第一大恶性肿瘤,CT在肺部疾病的诊断中对病变有极高的敏感性和特异性,已成为影像学诊断肺部肿瘤的首选方法[12]。在不影响影像诊断的前提下,国内外学者目前主要采用降低管电压、降低管电流和自动曝光等方法来降低肺部肿瘤患者CT检查的辐射剂量,但双定位像在肺部CT及其辐射剂量相关性的研究并不多见。

O′Daniel等[13]研究表明,自动曝光控制 (AEC) 技术能降低儿童和成人CT检查的辐射剂量并提高图像质量。等同于AEC技术的Care Dose 4D及Care kV技术有效地利用了定位像的数据得到受检部位的密度和尺寸的相关信息,经计算获得受检部位轴位面积变化,受检部位的衰减值总变化趋势,再根据此趋势由实时调节管电流、管电压进一步精确计算每一层的衰减值进而能比较准确地控制X射线管电流,Care Dose 4D能在小范围内比较准确地根据上一层的扫描数据估算下一层应有的射线输出剂量从而降低受检者的辐射剂量[14]。本研究单定位像 (AP) 组采用“图像实时显示+扫描中断技术”精确控制扫描范围,以去除定位像扫描与实际螺旋扫描时肺下界的位置差异。在扫描范围相同的前提下,在胸部CT检查中双定位像 (AP和lat) 的辐射剂量 (4.20±0.89) mGy较单定位像 (AP) 的 (6.53±1.71) mGy降低了33.24%。因此与单定位像 (AP) 相比,双定位像 (AP和lat) 可提供更多X射线衰减信息,能更加精确管电压和管电流的输出值,从而降低CT肺部检查的辐射剂量。双定位像比单定位像增加一次定位像的辐射剂量,但研究表明采用双定位像行胸部CT扫描所降低的总辐射剂量 (2.33±1.57) mGy远远大于额外增加的定位像本身的辐射剂量0.04 mGy。

本研究发现,双定位像 (AP和lat) CT图像整体质量和单定位像 (AP) CT图像整体质量的评分均≥3分,完全满足影像诊断及临床需求,差异无统计学意义。两组的图像SNR、CNR及病变组织SNR、CNR均无明显差异。肺部病变的发现依赖于病变与周围正常肺组织的对比和图像的噪声水平,在一定范围内减低管电流不影响肺部病变发现[15]。因此,双定位像组图像并不会因辐射剂量适当的降低而导致病变的漏诊。

本研究的不足之处,一是样本量较小;二是Care Dose 4D的参考值设置为210 mAs、Care kV的参考值为100 kV,两个参数为CT设备原始序列的参考值,未进行多参数设置对照研究。

综上所述,结合Care Dose 4D及Care kV技术,双定位像 (AP和lat) 肺部CT扫描较单定位像 (AP) 辐射剂量明显降低,图像质量完全满足临床诊断要求,清晰显示病变,可成为肺部CT检查的常规方法。

利益冲突 本研究未因进行该研究而接受任何不正当的职务或财务利益,在此对研究的独立性和科学性予以保证
作者贡献声明 赵飞设计研究方案,并负责研究的具体操作、数据整理及分析、论文的起草;李磊和李玉明负责图像质量评价;蒲进和张凯监督实验进行和论文修改;彭婉琳、张金戈和刘柯伶参与具体操作;夏春潮和李真林指导论文的修改
参考文献
[1] 江一峰, 叶剑定, 丁晓毅, 等. 胸部低剂量CT图像噪声和伪影分析[J]. 中华放射医学杂志, 2010, 44 (1): 37-40.
Jiang YF, Ye JD, Ding XY, et al. Image noise and artifact in chest low-dose CT[J]. Chin J Radiol, 2010, 44 (1): 37-40. DOI:10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2010.01.010.
[2] 唐威, 黄遥, 吴宁, 等. 64层螺旋CT肺部低剂量扫描方案优选的多中心研究[J]. 中华放射学杂志, 2013, 47 (4): 316-320.
Tang W, Huang Y, Wu N, et al. The optimization of low-dose scanning protocols of 64-slice in the adult chest: a multicenter study[J]. Chin J Radiol, 2013, 47 (4): 316-320. DOI:10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2011.01.11.
[3] 张丽, 于红, 刘士远, 等. 迭代重建技术对低剂量肺部平扫CT图像质量的影响[J]. 中华放射学杂志, 2013, 47 (4): 316-320.
Zhang L, Yu H, Liu SY, et al. Radiation dose reduction with chest CT using iterative reconstruction technique[J]. Chin J Radiol, 2013, 47 (4): 316-320. DOI:10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2013.04.006.
[4] 陈淮, 曾庆思, 郑劲平, 等. 低剂量螺旋CT定量成像技术对吸烟患者肺功能的研究[J]. 中华放射学杂志, 2012, 46 (5): 405-409.
Chen H, Zeng QS, Zheng JP, et al. Quantitative assessment of pulmonary function using low-dose multi-slice spiral CTin smoker[J]. Chin J Radiol, 2012, 46 (5): 405-409. DOI:10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2012.05.006.
[5] Heyer CM, Mohr PS, Lemburg SP, et al. Image quality and radiation exposure at pulmonary CT angiography with 100-or 120-kVp protocol: prospective randomized study[J]. Radiology, 2007, 245 (2): 577-583. DOI:10.1148/radiol.2452061919.
[6] 周旭辉, 彭振鹏, 郑丽丽, 等. 64层螺旋CT肺动脉成像低管电压设置结合个体化对比剂应用的对照研究[J]. 中华放射学杂志, 2009, 43 (7): 704-707.
Zhou XH, Peng ZP, Zheng LL, et al. CT pulmonary angiography using 64-row multi-slice spiral CT: a comparative study in low tube voltage setting combined with personalized contrast agent application[J]. Chin J Radiol, 2009, 43 (7): 704-707. DOI:10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2009.07.011.
[7] 彭芸, 马大庆, 李剑颖, 等. 64层螺旋CT自动管电流调节技术在婴幼儿肺部低剂量CT扫描中应用的可行性研究[J]. 中华放射学杂志, 2008, 42 (10): 1045-1049.
Peng Y, Ma DQ, Li JY, et al. Feasibility study of automatic tube current modulation in low-dose thoracic imaging for young children with 64-slice spiral CT[J]. Chin J Radiol, 2008, 42 (10): 1045-1049. DOI:10.3321/j.issn:1005-1201.2008.10.009.
[8] Singh S, Petrovic D, Jamnik E, et al. Effect of localizer radiograph on radiation dose associated with automatic exposure control: human cadaver and patient study[J]. J Comput Assist Tomogr, 2014, 38 (2): 293-298. DOI:10.1097/RCT.0000000000000035.
[9] Behrendt FF, Schmidt B, Plumhans C, et al. Image fussion in dual energy computed tomography: effect on contrast enhancement, single-to-radio and image quality in computed tomography angiography[J]. Invest Radiol, 2009, 44 (1): 1-6. DOI:10.1097/RLI.0b013e31818c3d4b.
[10] Shrimpton PC, Hillier MC, Lewis MA, et al. National survey of doses from CT in the UK: 2003[J]. Br J Radiol, 2006, 79 (948): 968-980. DOI:10.1007/s00247-007-0732-6.
[11] 郑钧正. 联合国原子辐射效应科学委员会2008年报告书概述[J]. 辐射防护通讯, 2012 (4): 39-43.
Zheng JZ. The summarize of United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation's report in 2008[J]. Radiat Prot Bul, 2012 (4): 39-43.
[12] 张兰芳, 沈文荣, 顾小荣, 等. 低剂量多层螺旋CT在肿瘤患者胸部检查中的价值[J]. 临床放射学杂志, 2003, 22 (7): 541-544.
Zhang LF, Shen WR, Gu XR, et al. Evaluation of low-dose multi-slice helical CT scanning in chest examination of patients with tumors[J]. J Clin Radiol, 2003, 22 (7): 541-544. DOI:10.3969/j.issn.1001-9324.2003.07.004.
[13] O'Daniel JC, Stevens DM, Cody DD. Reducing radiation exposure from survey CT scans[J]. AJR Am J Roentgenol, 2005, 185 (2): 509-515. DOI:10.2214/ajr.185.2.01850509.
[14] 张晖. 自动剂量控制技术的探讨[J]. 医疗卫生装备, 2009, 30 (11): 108-109.
Zhang H. Discussion on automated dose management[J]. Chin Med Equip J, 2009, 30 (11): 108-109. DOI:10.3969/j.issn.1003-8868.2009.11.042.
[15] 吴晓华, 马大庆, 张忠嘉, 等. 多层螺旋CT胸部低剂量扫描发现肺结节的临床研究[J]. 中华放射学杂志, 2004, 38 (7): 767-770.
Wu XH, Ma DQ, Zhang ZJ, et al. The experimental study and clinical application on the detection of pulmonary nodules with low-dose multislice spiral CT[J]. Chin J Radiol, 2004, 38 (7): 767-770. DOI:10.3760/cma.j.issn.1005-1201.2004.07.022.