鼻窦CT扫描已经成为耳鼻喉科检查的首选影像学检查方法。在临床实践中，由于扫描范围包含了眼晶状体，并且邻近甲状腺等辐射敏感器官，尤其是儿童患者的辐射敏感程度较高，使得CT辐射剂量的优化成为共同关注的焦点之一^[1]。降低受检者辐射剂量的方法很多，如降低管电流量、增加螺距、缩小扫描长度等，近年来有很多使用低管电压的研究^[2-3]，主要用于CT血管成像。但是，对于常规的平扫，降低管电压能否既保证图像质量又减少辐射剂量是需要考虑的问题。本研究旨在利用宽体探测器CT，在逐层扫描模式下，探讨管电压对鼻窦影像质量和辐射剂量的影响。

1.实验材料:美国GE公司Revolution CT机。后处理工作站：美国GE公司AW4.7；荷兰Philips公司Extended Brilliance。成人离体头颅标本。

2.采集参数设置：将离体头颅标本置于扫描床头托内固定。手动选取5种管电压70、80、100、120、140 kV。自动管电流调制，Smart mA设置为对应管电压下的最大范围，NI=9(厂家默认)。采用逐层扫描方式，探测器宽度120 mm，旋转时间1 s。原始重建, 骨算法(BONE)，层厚0.625 mm，采集和重建矩阵512×512，迭代算法(Asir-V)等级40%。

3.图像处理：扫描序列进行骨算法和软组织算法重建，将重建的图像序列传送至后处理工作站，分别重组3种断层图像为横断面基线平行于硬腭水平；冠状面垂直于硬腭水平；矢状面基线为离体头颅标本的正中矢状面，且层厚均为2 mm。

4.图像质量主观评价：由两名主治医师采用双盲法5分制标准计分，对于5种不同管电压下的图像分别评价其重组后的横断面，冠状面和矢状面，窗宽/窗位分别为骨窗2 000/200；软窗400/50。5分影像为质量很好，各解剖细节边界清楚，无诊断局限性；3分影像为质量良好，各解剖细节边界欠清楚，但不影响诊断；1分为质量较低，边界模糊或有部分阶梯状伪影，不能满足诊断要求。2分介于1和3分之间各细节边界不清楚；≥3分为符合诊断要求的影像即不影响病变观察。两名医师评分相同时，以该分值作为最后评分；评分不一致时，请另1名主管技师评定，并以之作为最后评分。

5.图像质量客观评价：分别在重组的横断面图像中，选取鼻咽部软组织和鼻尖上方的空气区域为兴趣区设定ROI，测量CT值均值和标准差，计算对比度噪声比(contrast noise ratio, CNR)：

式中：Av为信号区平均CT值；Av′为背景区平均CT值；Sd为信号区标准差；Sd′为背景区标准差。

6.计算并比较图像品质因子(figure of merit，FOM)：FOM数值主要是用于综合评价图像质量和辐射剂量优化的最大利益。FOM因子越大，则图像质量和辐射剂量的性价比越好；反之，FOM因子越小，图像质量和辐射剂量的性价比越差。

1.图像主观评价：5种管电压下，鼻窦骨算法和软组织算法的各种断面图像均≥3分，即符合诊断要求，对鼻窦解剖部位显示清晰，见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 不同管电压下不同算法的鼻窦图像主观评分 Table 1 Subjective scoring of sinus CT images with different tube voltages and different algorithms 管电压(kV) 骨算法 软组织算法 横断面 冠状面 矢状面 横断面 冠状面 矢状面 70 3 3 3 5 3 3 80 5 4 3 5 4 3 100 5 4 4 4 5 5 120 5 5 5 4 4 5 140 4 5 5 4 4 5

表 1 不同管电压下不同算法的鼻窦图像主观评分 Table 1 Subjective scoring of sinus CT images with different tube voltages and different algorithms

2.图像客观评价：逐层扫描模式下，实验所得影像质量均满足诊断要求(表 2)。在骨算法重建下，管电压为100和80 kV的CNR分别为66.98和64.75，高于管电压为70、120、140 kV的CNR值。管电压100 kV时的FOM值为152.26。在软组织算法重建下，管电压80 kV的CNR为195.62，显著高于管电压为70、100、120、140 kV的CMR值。管电压80 kV时的FOM值为1273.56，显著高于管电压为70、100、120、140 kV的FOM值。管电压骨算法选择100 kV时，软组织算法选择管电压80 kV进行扫描，所得的图像质量最佳且受检者辐射剂量较低，是权衡了图像质量和辐射剂量后的最优化选择。

表 2(Table 2)

表 2 不同管电压和不同算法鼻窦图像CNR、FOM值和辐射剂量 Table 2 CNR, FOM value and radiation dose of sinuse CT images with different tube voltages and different algorithms 管电压(kV) 骨算法 软组织算法 CTDIvol (mGy) DLP (mGy·cm) CNR FOM CNR FOM 70 51.61 152.65 139.46 1 114.59 17.45 209.36 80 64.75 139.56 195.62 1 273.56 30.05 360.63 100 66.98 152.26 154.49 809.98 29.47 353.60 120 61.56 127.19 148.06 735.63 29.8 357.57 140 57.76 97.83 155.58 709.62 34.11 409.34 注:CTDIvol.CT容积剂量指数；DLP.剂量长度乘积；CNR.对比度噪声比；FOM.品质因子

表 2 不同管电压和不同算法鼻窦图像CNR、FOM值和辐射剂量 Table 2 CNR, FOM value and radiation dose of sinuse CT images with different tube voltages and different algorithms

3.辐射剂量：管电压从70 kV增加到140 kV，CTDI_vol伴随着管电压的增加逐渐增加。最大值为34.11 mGy(140 kV)，最小值为17.45 mGy(70 kV)。DLP也伴随着管电压的增加而增加，管电压70 kV时的DLP值为209.36 mGy·cm，管电压为140 kV时的DLP值为409.34 mGy·cm(表 2)。

影响CT辐射剂量的因素很多，其中管电压是一个很重要的因素。CTDI_vol值伴随着管电压的增加而增加，并且与管电压的2次幂成正比，即管电压的较小幅度的改变可以引起CTDI_vol值的较大幅度的改变。所以说管电压对于图像质量和辐射剂量的影响是显著的。在选择管电压时，应该根据某些标准为特定患者和临床任务选择最优管电压。对于小儿和小体型患者，降低管电压可以显着降低辐射剂量，从而获得与高管电压时相当的对比度噪声比^[4-6]。实验数据显示，管电压从70 kV增加到140 kV时，CTDI_vol和DLP大致增加一倍。由此可见，kV影响辐射剂量。管电压的改变主要是对图像质量CNR值有显著的影响，进而影响了FOM值。

自动曝光控制系统(AEC)是一个自动调节扫描参数从而达到优化辐射剂量的控制工具。根据患者的X射线衰减程度，AEC可在整个扫描长度内甚至在X射线管转到特定角度范围内设定不同的mA值。对于kV Assist而言，是根据被扫描范围解剖结构的特点自动设置适宜的管电压，但是，对于不同部位的复杂解剖结构以及特定器官对射线的敏感程度，设备自动设置的管电压不一定是最优的。本实验中骨算法最优管电压选用100 kV，与设备推荐管电压100 kV一致。管电压100 kV，较80 kV时，CNR值和FOM值均高于后者，使得图像质量在骨算法条件下更好，更能满足临床对于骨折外伤患者的诊断需要，并且实际辐射剂量略低于管电压80 kV。进一步说明了骨算法下在满足图像质量的前提下适当降低辐射剂量，从而更好地保护受检者避免不必要的照射，体现了辐射防护的最优化原则。但是软组织算法时，客观评价80 kV为最优化管电压，分析其原因图像的扫描条件设置的NI厂家默认为9，且原始重建算法为骨算法，所以正式扫描时的管电流应是以骨算法且NI值为9自动调节输出量。但是针对鼻窦解剖和临床疾病的特点，骨算法对于鼻窦CT图像更为重要。所以推荐100 kV为鼻窦CT扫描的首选管电压。

通过实验结果还可观察出主观评价时5种管电压鼻窦图像均满足临床诊断，低管电压70 kV与最佳管电压100 kV相比，其CTDI_vol降低; 骨算法时CNR值降低，FOM基本保持不变，但是在软组织算法时CNR降低不明显，FOM有所增加。但是同时需要注意的是选择低管电压势必会导致管电流代偿性的输出增加，不仅会增加达到探测器所需要的光子数，70 kV时冠状面和矢状面的噪声值明显高于其他管电压的影像，图像质量相对于100和80 kV较差。另一方面低能射线更容易被人体吸收，从而使得表浅器官的吸收剂量显著加大，不利于对临近浅表辐射敏感器官的保护。由此可见观察鼻窦软组织结构，如行增强鼻窦CT扫描时，70 kV是否可行仍需进一步验证，本实验的结果可以作为下一步实验的理论依据。

管电压与管电流的组合选择具有重要意义，其目标就是选择一组能够在尽可能低辐射剂量水平时达到期望图像质量的参数，可直接影响CT扫描的图像质量和辐射剂量。kV、mA以及图像质量参数的优化也因临床任务而异^[7-8]。例如鼻窦冠状面图像可以显示窦腔病变、窦口复合体区域以及观察解剖结构是否异常。鼻部外伤患者观察鼻部骨折的位置、类型及与邻近解剖结构的关系，应当选用管电压100 kV扫描进行骨算法重建并行多平面重组(MPR)以及表面遮盖法三维重组(SSD)三维重组；然而对有明确软组织肿块或怀疑脉管源性病变的患者或者对于部分难以定性的炎性病变如需要增强扫描观察其与邻近组织边界或者血供时，可以选用管电压80 kV进行软组织算法重建，从而达到图像质量与辐射剂量的最优化配置，遵从ALARA辐射防护最优化原则^[9]。

由于本实验使用离体头颅标本进行研究，与临床患者的组织结构特点、诊断需求等方面有所不同，实验结果还需要进一步进行临床验证。

利益冲突  本研究具有独立性与科学性，研究设计、收集、分析和文章撰写均有本文的共同作者完成, 共同作者间无利益冲突关系。本研究与商业机构间无财务往来

作者贡献声明  吴建兴负责实验实施及论文撰写；牛延涛负责研究设计、指导论文修改；张永县、张丽丽负责扫描与数据采集、图象处理；刘丹丹负责数据处理与分析