泪道疾病是眼科常见疾病之一，主要包括炎症、外伤、肿瘤及各种先天性发育异常等。CT泪囊造影检查作为评估泪道解剖结构和病理改变的重要检查方法，在泪囊病变的诊治中发挥着重要价值^[1]。当前CT泪囊造影检查技术按照鼻窦非肿块性病变检查技术扫描^[2]，眼晶状体作为辐射敏感器官不可避免的要包含在扫描范围内。因此，在确保图像质量的前提下，如何有效降低辐射剂量，已经成为临床研究热点^[3]。目前，国内少见关于泪囊CT辐射剂量优化的相关报道。低kV扫描是降低CT辐射剂量的重要手段之一^[4]。本研究旨在应用低管电压技术对泪囊进行CT成像，探讨该方案对影像质量和辐射剂量的影响。

1. 实验材料及设备：头颈部拟人模体711-HN(美国CIRS公司，图 1)，300 mgI/ml碘海醇注射液(北京北陆药业)，0.9%氯化钠注射液，直径为5 mm的塑料软管。所有患者均在uCT760螺旋CT机(中国联影公司)上完成，图像在联影uWS-CT后处理工作站上进行测量与分析。

图 1 头颈部拟人模体711-HN Figure 1 Head-neck phantom 711-HN

2. 模体研究

(1) 模体扫描：将碘海醇注射液1 ml与生理盐水以1 ∶3比例混合后，注入直径5 mm的塑料软管，模拟泪囊置于头颈部模体鼻翼一侧。首先，采用临床常用的120 kV/180 mAs对模体进行扫描，然后分别采用80、100、120和140 kV对头颈部模体进行扫描，每组管电压进行7次扫描，每次扫描选择的mAs使设备显示的容积CT剂量指数(CTDI_vol)分别为10、15、20、25、30、35和40 mGy (表 1)，其他参数使用临床常用鼻窦CT扫描条件，螺距0.775，旋转速度0.8 s/圈，视野180 mm × 180 mm，准直宽度20 mm，重建矩阵512 × 512，重建层厚1 mm，层间隔0.8 mm，骨算法重建核，窗宽/窗位2 000/200 HU，扫描范围眼眶上缘至上颌骨下缘^[3]。记录每次扫描的CTDI_vol，所有图像均传至工作站进行处理，并计算CNR，以获得相同影像质量下的辐射剂量最低的优化扫描参数。

表 1(Table 1)

表 1 头颈部模体CT扫描不同kV对应不同容积CT剂量指数的管电流(mAs) Table 1 Tube current of different kV corresponding to different volume CT dose index in head-neck phantom CT scanning(mAs) 管电压(kV) 10 mGy 15 mGy 20 mGy 25 mGy 30 mGy 35 mGy 40 mGy 80 183 275 365 458 550 641 688 100 94 141 187 234 281 328 375 120 58 86 115 144 173 202 230 140 39 59 79 99 118 138 158

表 1 头颈部模体CT扫描不同kV对应不同容积CT剂量指数的管电流(mAs) Table 1 Tube current of different kV corresponding to different volume CT dose index in head-neck phantom CT scanning(mAs)

(2) 客观评价：在头颈部模体中鼻甲断面图像的塑料软管内和模体眶内固定位置处设定10 mm²的感兴趣区(ROI)，测量CT均值和噪声(SD)，见图 2。采用公式1计算对比噪声比(CNR)^[5]：

注：箭头所指为10 mm2的感兴趣区(ROI) 图 2 头颈部模体横断面CT图像中模拟泪囊与眶内ROI Figure 2 ROI in orbital region and simulating dacryocyst in head-neck phantom axial view

(3) 统计学处理：采用SPSS 23.0软件进行统计分析。CNR与辐射剂量之间的关系采用Pearson相关分析，P < 0.05为差异有统计学意义。

3. 临床研究

(1) 一般资料：前瞻性收集2019年11月至2020年7月来北京同仁医院就诊、主诉溢泪、泪道冲洗证明其阻塞、临床诊断为慢性泪囊炎行CT泪囊造影检查的患者62例，年龄29~81岁。纳入标准：中鼻甲前端附着部起始平面的泪囊横径≥4 mm并且显影均匀的泪囊腔患者。排除标准：①对碘对比剂过敏者。②妊娠和哺乳期妇女。③未满18岁儿童患者。④伴全身严重疾病及精神疾病、认知障碍患者。所有患者按随机数表法分为常规管电压组和低管电压组两组，每组31例，常规管电压组男性5例，女性26例，年龄平均(50.93±14.45)岁；低管电压组男性4例，女性27例，年龄平均(52.51±13.23)岁。两组患者年龄、性别差异均无统计学意义(P>0.05)。本研究经医院伦理委员会审定，所有患者签署了知情同意书。

(2) 扫描方法及参数：先对患者泪道进行冲洗清洁，向泪道内注入碘海醇(300 mg/ml)对比剂1 ml。检查后再次进行泪道冲洗，去除泪道内残留的对比剂。常规管电压组为临床对照组，采用临床常用参数120 kV/180 mAs，低管电压组扫描参数采用第一步模体实验结果得出的低剂量扫描参数80 kV/240 mAs。其他扫描参数同模体实验。

(3) 图像处理及分析：对所获得图像进行轴位和冠状位重组，层厚2 mm，层间隔2 mm，轴位重组基线平行于听眶下线，冠状位重组基线垂直于硬腭^[2]。

客观评价：对所有横断面图像选取中鼻甲前端附着处起始部分平面进行测量，此层面位于泪囊中下部分，泪囊在此平面显示最大横切面，在泪囊区域与眶内脂肪区域设定10 mm²的ROI，测量CT均值和SD，并用公式1计算CNR。

主观评价：上述两组图像分别隐藏扫描参数和信息后, 由两位高年资主治医师采用双盲法对CT图像质量进行评价，评分标准^[6]：1分为解剖结构及病灶模糊，不能诊断；2分为解剖结构及病灶显示不清楚，细节不足以被发现；3分为解剖结构及病灶基本可以满足诊断；4分为解剖结构和细节及病灶较清楚，能够评价；5分为解剖细节及病灶清晰，能够简单明了地评价。其中5分图像质量最好，其余图像质量依次降低。图像质量评分达3分以上均能满足诊断要求，即不影响病灶的观察和诊断。

(4) 统计学处理：采用SPSS 23.0软件进行统计分析。数据采用x±s表示。计量资料的比较经正态性检验符合正态分布，对两组所测泪囊区CT值、眶内脂肪CT值、眶内脂肪噪声CT值、CNR的结果比较采用独立样本t检验，主观评价指标采用秩和检验。主观评价两名观察者间的一致性采用Kappa检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

1.模体研究

(1) 管电压下CNR与CTDI_vol的关系: 4组管电压80、100、120、140 kV下CNR与CTDI_vol两者呈正相关(r=0.985、0.965、0.971、0.972，P < 0.05)。相同管电压时，CNR随着CTDI_vol的增加而增加；相同CNR时，辐射剂量随着管电压的降低而降低。

(2) 低管电压组扫描参数的确定：使用临床扫描参数120 kV/180 mAs所得图像的CNR为27.8，CTDI_vol为31.2 mGy；80 kV在相同的CNR时其对应的有效管电流量为240 mAs，CTDI_vol为12.8 mGy。

2.临床研究

(1) 客观评价: 常规管电压组和低管电压组图像泪囊区CT值、眶内脂肪区CT值与眶内脂肪区噪声值差异均有统计学意义(t=-3.476、2.601、-5.704，P < 0.05)，低管电压组的脂肪区CT值低于常规管电压组，泪囊区CT值和脂肪区噪声均高于常规管电压组；两组图像的CNR值差异无统计学意义(P>0.05)，见表 2。

(2) 主观评价：两名评价者间的一致性良好(Kappa >0.75)，两组的图像质量评分全部≥3分，均能满足诊断要求，常规管电压组和低管电压组图像主观评分为4.87±0.38和4.83±0.41，差异无统计学意义(P>0.05)，两组的CT泪囊造影检查图像见图 3。

表 2(Table 2)

表 2 临床研究两组慢性泪囊炎患者CT图像质量客观评价比较(x±s) Table 2 Comparison of objective evaluation of CT image quality between two groups of patients with chronic dacryocystitis in clinical research(x±s) 组别 例数 泪囊区CT值(HU) 脂肪区CT值(HU) 脂肪区噪声(HU) CNR 常规管电压组 31 4 708.75±2 138.74 -112.19±22.39 65.11±19.85 78.27±34.99 低管电压组 31 7 253.41±3 546.86 -132.81±38.84 95.39±22.52 81.77±43.17 t值 -3.476 2.601 -5.704 -0.356 P值 0.001 0.012 0.000 0.251   注：CNR. 对比噪声比

表 2 临床研究两组慢性泪囊炎患者CT图像质量客观评价比较(x±s) Table 2 Comparison of objective evaluation of CT image quality between two groups of patients with chronic dacryocystitis in clinical research(x±s)

注：箭头所指为右眼泪囊显影 图 3 慢性泪囊炎患者不同管电压的CT泪囊造影图像  A. 常规管电压；B. 低管电压 Figure 3 Dacryocystography CT images of two patients with chronis dacryocystitis under different tube potential A. Conventional group; B. Low tube potential group

低kV扫描是降低CT辐射剂量的重要手段之一^[4]，在临床中已经广泛应用。如何在保持图像质量一致的前提下确定低kV的扫描参数少见文献报道。本研究先利用模体实验，以使用临床扫描参数的模体图像质量作为基准，进而确定低kV的扫描参数，然后将低kV扫描参数应用于临床，验证与常规扫描参数图像质量的一致性。

降低辐射剂量会引起噪声的增加，作为评价图像质量的CNR，增加对比度可以抵消噪声的增加，使得图像质量保持一致性。管电压决定X射线的能量，能量越低，物质的X射线衰减系数越高，组织对比越强，对比度增加。在CT泪囊造影成像中，观察的重点是对比剂与周围组织的对比，而低kV却可以增加对比剂与周围组织的对比，因此在进行CT泪囊造影检查时使用低kV降低辐射剂量成为可能。

目前，CT低剂量扫描技术的策略主要包括增大螺距、降低管电流或管电压以及引入降噪重建技术等^[7]。本研究采用降低管电压的方法降低辐射剂量，相比于其他线性降辐射方法(如降低管电流等)，扫描时使用较低管电压降低辐射剂量的幅度要大^[4]，且能保持图像质量的一致性。

本研究根据对照组临床常规扫描条件的CNR为标准，获得与之相同图像质量的低剂量实验组的扫描条件，使受检者的辐射剂量降低了约59%，与以往研究结果基本相符^[8]，低于非正常低辐射剂量水平^[9]，两组图像客观评分CNR无差异。但是，由于泪囊造影CT检查过程中盐水冲洗与泪液分泌等因素影响，每个人对药物稀释程度不同，导致临床实验中两组客观测量的CT值与CNR的标准差差异很大。在图像质量主观评分中，虽然常规管电压组图像总分高于低管电压组图像，但两组图像评分无明显差异，均达到诊断要求，认为实验组完全满足临床需求。

本研究存在局限性：①未将软组织窗纳入比较，这主要是由于临床CT泪囊造影检查主要用于观察邻近骨解剖与术前相关规划^[10]，软组织窗使用不多，但对于泪囊肿物等特殊患者应加入软组织窗共同评价。②临床操作中注入对比剂为原液，注药前先用盐水对泪道进行冲洗，注射对比剂时会有泪液混合，对比剂会有不同比例的稀释，为贴合临床操作，也为避免由于对比剂原液浓度过高导致的线束硬化伪影与晕状伪影对实验测量结果造成影响，故将模体实验设计对比剂与盐水1 ∶3比例进行稀释。本研究未在满足诊断的基础上对碘对比剂的稀释程度进行对比研究，需要在进一步的研究中加以补充。③根据以往临床研究：中鼻甲前端附着部起始部位平面位于泪囊中下部分，泪囊在此平面显示最大横切面，以此平面进行对比，临床按以下标准对泪囊进行分类：横径＜2 mm为小泪囊腔，2~5 mm为中泪囊腔，＞5 mm者为大泪囊腔^[11]。慢性泪囊炎泪囊横径为5.485±1.519，大于正常眼泪囊横径4.137±1.264^[12]。所以本临床实验只选取此平面泪囊横径≥4 mm的患者作为研究对象进行测量分析。④本研究只针对成人进行研究，儿童的低剂量扫描还有待进一步研究。

综上所述，低管电压扫描技术在泪囊CT造影成像中可以显著降低受检者辐射剂量，同时满足诊断需求，适合在临床实践中使用。

利益冲突  所有作者排名无争议，作者间无利益冲突，作者的工作伙伴不存在影响研究结果的财务关系，在此对研究的独立性和科学性予以保证。

志谢 本研究受北航-首医大数据精准医疗高精尖创新中心同仁分中心开放基金(BHTR-KFJJ-202007);北京市医院管理中心“登峰”计划专项经费(DFL20190203);北京市医管局临床医学发展专项(扬帆计划)(ZYLX201704)资助。

作者贡献声明  朱蕾参与实验设计，研究实施、数据整理分析和论文撰写；刘云福负责提出选题并监督实验进行和论文修改，康天良协助数据统计分析，许庆刚和王永哲负责图像质量评价；张永县和牛延涛指导论文修改。