CT扫描中管电流的调制技术包括角度调制和z轴调制。角度管电流调制技术可以根据被扫描物体在横断面不同角度衰减的差异实时调整管电流，以提高射线的利用效率从而降低辐射剂量，而Z轴管电流调制技术可以通过单幅定位像获取各层面的信息，估算出各层的管电流，使得各层的噪声维持在相同或近似的水平^[1]。自动管电流调制技术(ATCM)的出现实现了辐射剂量随解剖部位厚度的变化而实时调节，影像质量保持相对统一，是辐射剂量优化的一大进步^[2]，但没有解决射线能量与体厚不匹配的问题。随着自动管电压调制技术(CARE kV)的出现，可根据被检体定位像中的前后径或左右横径以及射线衰减特性，设备自动选择适合被检体的管电压值，可避免体厚过大射线能量穿透性不足，或体厚过小射线能量过大，而引起的辐射剂量增加，是一种较高智能的剂量调制技术^[3]。然而，检查床高度的变化使得被检体进行定位像扫描时，定位像的尺寸也会发生相应变化，是否会进一步影响管电流和管电压的自动选择，是一个需要探讨的问题。本研究旨在探讨CT扫描中心(即检查床的高度)的改变对辐射剂量和影像质量产生的影响，以期获得头颈部和胸部CT检查选择出最优化的扫描中心。

1.实验材料：采用德国Siemens Somatom Definition Flash CT机。头颈部模体为美国CIRS公司711-HN头部诊断模体，胸部模体为日本岛津公司PBU-2成人胸部拟人模体。北京合悦达科技有限公司热释光剂量计(thermoluminescent dosimeter，TLD)，检测仪器型号RGD-3B热释光仪，修正系数0.894。荷兰Philips Extended Brilliance后处理工作站。

2.图像采集方法

(1) 头颈部模体：将头颈部模体的正中矢状面对准扫描野的正中矢状线，垂直位置分别设置以眼球向上4 cm、眼球、眼球与外耳孔连线中点、外耳孔和外耳孔向下5 cm为水平中心线。TLD置于眼晶状体表面，左右各1个。先进行定位像扫描，扫描范围：颅顶至第6颈椎椎体上缘水平。参数设置为：管电压为80 kV，管电流为35 mA，定位像采集的单元尺寸为0.6 mm，扫描长度为256 mm，X射线管位置为侧位。每种扫描中心定位像扫描3次。再进行1次螺旋扫描，扫描范围：颅顶至第5颈椎椎体下缘水平。参数设置：应用ATCM和CARE kV，参考管电流为125 mAs，参考管电压为120 kV，重建层厚为0.6 mm，重建间隔为0.4 mm，探测器宽度为128×0.6 mm，螺距为0.6，旋转时间为1.0 s/周，视野(FOV)为240 mm×240 mm。

(2) 胸部模体：将胸部模体的正中矢状面对准扫描野的正中矢状线，垂直位置分别设置以乳腺向上5 cm、乳腺向上4 cm、乳腺、腋前线、腋中线和腋后线为水平中心线。TLD置于乳腺表面，左右各1个。先进行定位像扫描，扫描范围：第6颈椎椎体上缘至第12肋后下缘向下5 cm，参数设置为：管电压为120 kV，管电流为35 mA，定位像采集的单元尺寸为0.6 mm，扫描长度为512 mm，X射线管位置为后前位+侧位。每种扫描中心定位像扫描3次。再进行1次螺旋扫描，从第7颈椎椎体上缘至第12肋后下缘，参数设置：应用ATCM和CARE kV，参考管电流为110 mAs，参考管电压为120 kV，重建层厚为1.0 mm，重建间隔为0.7 mm，探测器宽度为128×0.6 mm，螺距为1.0，旋转时间为0.5 s/周，FOV为362 mm×362 mm。

3.图像分析

(1) CNR测量：将所有扫描图像传输至荷兰Philips Extended Brilliance后处理工作站。头颈部模体在眼眶中心及C5椎体上缘层面选取2个圆形感兴趣区(ROI)，一个为密度均匀的软组织区域作为信号区，另一个是背景区，面积为200 mm²，计算对比噪声比(contrast noise ratio，CNR)。胸部模体在肺尖及气管分叉处层面选取2个圆形ROI，感兴趣区选择条件与头颈部模体选择条件相同，面积为400 mm²，CNR计算方法：分子为信号区与背景区的平均CT值差值，分母为信号区标准差的平方与背景区标准差的平方之和的1/2次方。

(2) 畸变测量：选取眼眶中心层面，测量眶外壁前缘之间的距离，作为左右径。自枕内隆突向左右径线做一条垂线，作为前后径，观察有无畸变。选取气管分叉层面，测量通过气管分叉处胸廓内径最大值作为左右径，通过气管分叉正中且垂直于左右径线的胸廓内径作为前后径，观察有无畸变。

4.辐射剂量：用TLD测量每次扫描时眼晶状体和乳腺的器官剂量(定位像扫描取3次测量的平均值)，并计算定位像和螺旋扫描的累积值。记录机器上自动生成的每次扫描的容积CT剂量指数(volume CT dose index，CTDI_vol)、管电压和管电流，并计算CTDI_vol累积值。

1.头颈部模体5种扫描中心的实验结果

(1) 辐射剂量：眼球与外耳孔连线中点为中心时眼晶状体累积辐射剂量最高(8.851 mGy)，外耳孔向下5 cm为中心时CTDI_vol最高(15.850 mGy)，外耳孔向下5 cm为中心时眼晶状体累积辐射剂量最低(7.096 mGy)，眼球、眼球与外耳孔连线中点、外耳孔为中心时CTDI_vol最低(15.380 mGy)(表 1)。

表 1(Table 1)

表 1 不同扫描中心时头颈部模体CTDIvol值和眼晶状体辐射剂量(mGy) Table 1 CTDIvol value and radiation dose of lens of head-neck phantom at different scanning centers(mGy) 扫描中心 CTDIvol 眼晶状体剂量 定位像 螺旋扫描 累积值 定位像 螺旋扫描 累积值 CTDIvol kV mAs CTDIvol 左 右 均值 左 右 均值 eye+4 0.090 120 110 15.520 15.610 0.172 0.052 0.112 7.882 7.551 7.717 7.829 eye 0.090 120 108 15.290 15.380 0.200 0.050 0.125 7.626 7.653 7.640 7.765 eye/ear 0.090 120 108 15.290 15.380 0.156 0.037 0.097 9.060 8.447 8.754 8.851 ear 0.090 120 108 15.290 15.380 0.091 0.019 0.055 6.895 7.245 7.070 7.125 ear-5 0.090 120 111 15.760 15.850 0.050 0.011 0.031 7.409 6.721 7.065 7.096 注：eye+4.以眼球向上4 cm为中心；eye.以眼球为中心；eye/ear.以眼球与外耳孔中点为中心；ear.以外耳孔为中心；ear-5.以外耳孔向下5 cm为扫描中心；CTDIvol.容积CT剂量指数

表 1 不同扫描中心时头颈部模体CTDIvol值和眼晶状体辐射剂量(mGy) Table 1 CTDIvol value and radiation dose of lens of head-neck phantom at different scanning centers(mGy)

(2) CNR：眼眶中心层面为87.22~108.88；C5椎体上缘层面为136.13~175.57(表 2)。

表 2(Table 2)

表 2 不同扫描中心时头颈部模体CNR值 Table 2 CNR of head-neck phantom at different scanning centers 部位 eye+4 eye eye/ear ear ear-5 眼眶中心层面 87.22 96.28 102.83 108.88 108.70 C5椎体上缘层面 136.13 145.99 155.47 175.57 165.00 注：eye+4.以眼球向上4 cm为中心；eye.以眼球为中心；eye/ear.以眼球与外耳孔中点为中心；ear.以外耳孔为中心；ear-5.以外耳孔向下5 cm为扫描中心；CNR.对比噪声比

表 2 不同扫描中心时头颈部模体CNR值 Table 2 CNR of head-neck phantom at different scanning centers

(3) 眼眶层面畸变值测量：前后径为(141.25±0.35)mm；左右径(100.70±0.20)mm。

2.胸部模体6种扫描中心的实验结果

(1) 辐射剂量：乳腺为中心时乳腺累积辐射剂量最高(6.467 mGy)，腋前线为中心时CTDI_vol最高(3.840 mGy)，腋后线为中心时乳腺累积器官剂量值和CTDI_vol最低(分别为4.790和3.540 mGy，表 3)。

表 3(Table 3)

表 3 不同扫描中心时胸部模体CTDIvol值和乳腺的辐射剂量(mGy) Table 3 CTDIvol value and radiation dose of mammary of chest phantom at different scanning centers(mGy) 扫描中心 CTDIvol 乳腺剂量 定位像 螺旋扫描 累积值 定位像 螺旋扫描 累积值 CTDIvol kV mAs CTDIvol 左 右 均值 左 右 均值 mam+5 0.280 80 169 3.310 3.590 0.572 0.280 0.426 5.240 4.639 4.940 5.366 mam+4 0.280 80 176 3.450 3.730 0.644 0.243 0.444 6.272 5.371 5.822 6.266 mam 0.280 100 92 3.800 4.080 0.697 0.186 0.442 6.122 5.927 6.025 6.467 pre-axilla 0.280 100 93 3.840 4.120 0.565 0.187 0.376 5.449 6.014 5.732 6.108 mid-axilla 0.280 100 88 3.640 3.920 0.395 0.194 0.295 5.127 5.170 5.149 5.444 post-axilla 0.280 80 167 3.260 3.540 0.281 0.183 0.232 4.467 4.656 4.562 4.794 注：mam+5.以乳腺向上5 cm为中心；mam+4.以乳腺向上4 cm为中心；mam.以乳腺为中心；pre-axilla.以腋前线为中心；mid-axilla.以腋中线为中心；post-axilla.以腋后线为中心；CTDIvol.容积CT剂量指数

表 3 不同扫描中心时胸部模体CTDIvol值和乳腺的辐射剂量(mGy) Table 3 CTDIvol value and radiation dose of mammary of chest phantom at different scanning centers(mGy)

(2) CNR：肺尖层面为75.19~116.92；气管分叉层面为42.85~86.78(表 4)。

表 4(Table 4)

表 4 不同扫描中心时胸部模体CNR值 Table 4 CNR of chest phantom at different scanning centers CNR mam+5 mam+4 mam pre-axilla mid-axilla post-axilla 肺尖层面 75.19 81.72 106.17 104.16 116.92 97.41 气管分叉层面 42.85 50.67 71.68 86.78 72.32 75.90 注：mam+5.以乳腺向上5 cm为中心；mam+4.以乳腺向上4 cm为中心；mam.以乳腺为中心；pre-axilla.以腋前线为中心；mid-axilla.以腋中线为中心；post-axilla.以腋后线为中心；CNR.对比噪声比

表 4 不同扫描中心时胸部模体CNR值 Table 4 CNR of chest phantom at different scanning centers

(3) 气管分叉层面畸变值测量：前后径为(85.60±0.80)mm；左右径为(244.25±0.55)mm。

双源CT行头颈部模体扫描时，不同的扫描中心可使眼晶状体的辐射剂量增加约25%(1.755/7.096)，高床位(外耳孔向下5 cm为扫描中心)对眼晶状体可以起到保护作用，因为能量最高的中心线束相较于其他床位距离眼晶状体最远。但是本实验中不同扫描中心对CTDI_vol值的影响不大，只相差约3%(0.470/15.380)。因为本实验定位像选取的是侧位定位像，它是头颈部扫描时最适宜的定位像方式^[4]，如果选择后前位、前后位或其他双定位像扫描方式，CTDI_vol和眼晶状体辐射剂量较侧位定位像最多可分别高出45.2%和54.9%。所以在优化定位像的基础上进一步优化扫描中心，即使在CTDI_vol完全一样时，也可以通过定位像和扫描中心的改变减少受照射区域敏感器官的辐射剂量。结合图像质量，在外耳孔为扫描中心时CNR值最高，并且眼晶状体辐射剂量较外耳孔向下5 cm仅增加约0.4%(0.029/7.096)。故双源CT行头颈部扫描时，选择外耳孔为扫描中心，是最适宜的选择。

双源CT行胸部模体扫描时，不同的扫描中心可使乳腺辐射剂量增加约35%(1.673/4.794)，以乳腺为扫描中心时乳腺辐射剂量最高，因其直接受到高能量线束照射。当以腋后线为中心时乳腺辐射剂量最低。一是因为中心线束偏移，二是胸廓衰减了一部分射线，所以乳腺剂量有所下降。不同扫描中心CTDI_vol值会增加约16%(0.580/3.540)。有文献报道，成人胸部模体选择后前位定位像时最高与最低位置的剂量相差61%左右，辐射剂量差异显著^[5]。本研究采用的是双定位像(后前位+侧位)，是胸部CT扫描的优化定位像扫描方式^[4]，既减少了图像的放大效应，也使其定位更准确，进而ATCM和CARE kV调节更为精准，输出更为稳定，所以最高与最低剂量相差仅约16%左右。由此可见，在胸部CT扫描中，同样可以通过简单的定位像^[6]和扫描中心的改变，进一步优化辐射剂量，对乳腺等敏感器官给予尽可能的保护。在相关文献报道中，婴幼儿胸部模体实验显示垂直位置的改变，在较低位置时会导致乳腺剂量增加16%，甲状腺剂量增加24%^[7]。Kaasalainen等^[5]的研究中显示，成人胸部模体的CTDI_vol值在最高床位时相对等中心位置辐射剂量降低23%，最低床位相对剂量增加38%；5岁儿童胸部模体的CTDI_vol值在最高床位时相对等中心位置辐射剂量降低12%，最低床位相对剂量增加21%；新生儿胸部模体的CTDI_vol值在最高床位时相对等中心位置辐射剂量降低8%，最低床位相对剂量增加12%。本研究的结果与这些研究中辐射剂量变化规律基本一致，再次证明扫描中心的改变对辐射剂量影响^[8-9]。胸部模体扫描时的最高床位采用的是以腋后线为扫描中心，其图像质量足以满足临床诊断，故双源CT行胸部扫描时，选择腋后线为扫描中心，是最适宜的选择。

由于本研究使用的是头颈部和胸部的仿真模体，其组织结构与人体组织结构不可能完全一致，因此对射线的衰减特性必然也存在一定的差异，其研究结果也有待进一步临床验证。

综上所述，扫描中心的选择会显著影响CT图像质量和辐射剂量，特别是对射线敏感的组织和器官如眼晶状体和乳腺组织的辐射剂量。选择适宜的扫描中心是ATCM和CARE kV正常发挥其功效的重要保证。推荐头颈部扫描采用外耳孔为扫描中心，胸部扫描采用腋后线为扫描中心。