AIDR 3D聯合低管電壓低對比劑用量在上腹部CT掃描中的應用研究

肖鐵臣，陳雯雯，張 進，錢璐瑤，景 晶常州市第四人民醫院CT室，江蘇 常州 213000

AIDR 3D聯合低管電壓低對比劑用量在上腹部CT掃描中的應用研究

肖鐵臣，陳雯雯，張 進，錢璐瑤，景 晶
常州市第四人民醫院CT室，江蘇 常州 213000

目的：探討三維自適應迭代劑量降低(adaptive iterative dose reduction 3D，AIDR 3D)聯合低管電壓、低對比劑用量在上腹部CT掃描中的可行性。方法：將60例患者隨機分為常規組和低劑量組兩組(每組30例)。常規組管電壓120 kV，濾波反投影法(filtered back projection，FBP)重建，對比劑用量1.5 mL/kg；低劑量組管電壓100 kV，AIDR 3D重建，對比劑用量1.0 mL/kg。測量兩組圖像肝實質、主動脈、右側豎脊肌、前腹壁皮下脂肪的CT值及標準差，計算主動脈和肝實質的對比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)、信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)，記錄容積CT劑量指數(volume CT dose index，CTDIvol)及劑量長度乘積(dose length product，DLP)，計算輻射有效輻射劑量(effective dose，ED)，并對圖像質量進行主觀評分。結果：兩組圖像之間主動脈和肝實質CT值、CNR，SNR，圖像噪聲差異均無統計學意義(P＞0.05)；兩組圖像主觀評價差異無統計學意義(P＞0.05)；低劑量組CTDIvol及ED均低于常規組，差異有統計學意義(P＜0.05)。結論：在上腹部CT檢查中，AIDR 3D技術聯合低管電壓(100 kV)、低對比劑用量可在降低輻射劑量和對比劑用量的同時獲得滿足診斷要求的圖像。

計算機斷層掃描；管電壓；輻射劑量；對比劑；圖像質量

隨著上腹部CT增強檢查在臨床中應用越來越普遍，其產生的X線輻射損傷越來越受到關注。國外有文獻報道，全世界CT檢查只占放射性檢查的7%，但其產生的有效輻射劑量之和超過總量的40%[1]。此外，對比劑腎病(contrastinduced nephropathy，CIN)已成為醫院獲得性急性腎損傷的第3位病因[2]，其發生率隨著對比劑用量的增加而升高[3]。因此，如何減少輻射劑量和對比劑用量成為亟需解決的問題。本研究擬探討三維自適應迭代劑量降低(adaptive iterativedose reduction 3D，AIDR 3D)聯合低管電壓、低對比劑用量在上腹部CT掃描中可行性。

1 資料和方法

1.1 一般資料

收集2016年4—7月于常州市第四人民醫院擬行腹部CT增強檢查的患者60例，體質指數(body mass index，BMI )＜25 kg/m2，其中男性32例、女性28例，平均年齡59.5歲。

1.2 設備和方法

采用TOSHIBA公司Aquilion Prime能譜CT進行檢查。常規組：管電壓120 kV，對比劑用量1.5 mL/kg，濾波反投影法(fltered back projection，FBP)重建；低劑量組：管電壓100 kV，對比劑用量1.0 mL/kg，AIDR 3D重建。兩組均采用自動曝光控制技術(SUREExposure 3D，最大管電流400 mA，最小管電流40 mA，SD 7.5)。掃描范圍自肝頂至雙腎下緣。準直器40 mm×1.0 mm，矩陣512×512，層厚5 mm，層間距5 mm。采用高壓注射器以3 mL/s速率經肘正中靜脈注入對比劑碘克沙醇(320 mg I/mL)，低劑量組在對比劑注射結束后以相同速率繼續注射生理鹽水30 mL，以沖洗注射管及外周靜脈內對比劑進入動脈，同時保持對比劑流率，延長血管強化的平臺期時間[4]，且可充分水化，減少對比劑腎病的發生[5]。在腹腔干層面腹主動脈勾畫感興趣區(region of interest，ROI)，觸發閾值設為180 Hu，動脈期掃描結束后延時30 s開始門靜脈期掃描。

1.3 圖像質量評價

1.3.1 圖像質量客觀評價

由1名具有5年以上閱片經驗的影像科醫師在門靜脈期圖像上測量兩組圖像相似位置ROI (肝實質、主動脈、豎脊肌、前腹壁皮下脂肪)的CT值均值及其標準差，非血管組織測量時避開大血管及病變區域(圖1)。每個ROI測3次，取均值，ROI面積為(100.0±7.1) mm2。運用公式：對比噪聲比(contrast-to-noise ratio，CNR)肝臟= (R O I肝臟-R O I肌肉)/S D背景[6]及C N R腹主動脈= (ROI腹主動脈-ROI肌肉)/SD背景，計算肝臟及腹主動脈CNR。其中ROI肝臟為肝實質CT值均值，ROI腹主動脈為腹主動脈CT值均值，ROI肌肉為右側豎脊肌CT值均值，SD背景為前腹壁皮下脂肪CT值均值。以肝實質CT值標準差為圖像噪聲，運用公式：信噪比(signal-to-noise ratio，SNR)=ROI肝臟/SD肝臟，計算圖像的SNR。

1.3.2 圖像質量主觀評價

由2名具有10年以上腹部閱片經驗的診斷醫師采用盲法分別對兩組圖像進行獨立評價，統一圖像的窗寬和窗位。參考相關文獻[6]，采用四分法對圖像進行評價，評價內容包括以下方面。①病灶邊緣銳利度評分：4分，邊緣清晰銳利；3分，邊緣較銳利；2分，邊緣模糊；1分，邊緣顯示不清或與偽影無法分辨。② 圖像主觀噪聲：4分，圖像噪聲小；3分，圖像噪聲較?。?分，圖像噪聲偏大；1分，圖像噪聲大。③ 診斷信心評分：4分，圖像總體質量優秀，有信心確定診斷；3分，圖像總體質量較好，有較高信心診斷；2分，圖像總體質量較差，影響診斷；1分，圖像總體質量極差，無法診斷。

閱片者意見不統一時，經第3名專家進行評分后采用多數者評分值。

1.4 輻射劑量

采用容積CT劑量指數(volume CT dose index，CTDIvol)及有效劑量(effective dose，ED)評價患者的輻射劑量。CTDIvol與CT劑量長度乘積(dose length product，DLP)由機器掃描結束后自動計算生成。ED值計算采用公式：ED=DLP ×k計算 [k=0.015 mSv/(mGy·cm)][7]。

1.5 統計學處理

采用SPSS 17.0軟件進行統計分析。所得計量資料采用表示，符合正態分布者采用獨立樣本t檢驗，不符合正態分布者采用秩和檢驗；計數資料(主觀評分)采用非參數檢驗(Mann-Whitney U test)。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 常規組與低劑量組一般資料比較

兩組患者一般資料差異無統計學意義(P＞0.05)(表1)。

2.2 圖像質量

兩組圖像的腹主動脈和肝實質CT值、CNR，SNR，噪聲比較均無統計學差異(P＞0.05)(表2)。兩組圖像均具有較好的主觀評價質量，均能滿足診斷要求(圖2、3)，主觀評分差異無統計學意義(P＞0.05)(表3)。

2.3 輻射劑量

低劑量組ED低于常規組，差異有統計學意義(P＜0.05)(表2)。

表1 兩組患者年齡、BMI比較(

表1 兩組患者年齡、BMI比較(

常規組 低劑量組 F值 P值年齡(歲) 63.30±12.41 55.77±13.18 0.209 0.649 BMI (kg/m2) 22.01±2.44 22.59±2.55 0.235 0.630

表2 兩組圖像CT值、CNR、SNR、噪聲、CTDIvol、ED比較

表2 兩組圖像CT值、CNR、SNR、噪聲、CTDIvol、ED比較

分組 CT值(Hu) CNR SNR 噪聲 CTDIvol(mGy) ED (mSv)腹主動脈 肝實質 腹主動脈 肝實質常規組 161.09±19.09 104.48±12.53 12.68±3.53 5.75±2.13 11.34±1.62 9.31±1.17 10.45±3.09 3.92±1.15低劑量組 167.71±24.58 109.51±13.99 13.28±4.93 6.01±2.67 11.43±2.21 9.78±1.41 8.92±2.65 3.28±1.04t值 -1.165 -1.469 -0.541 -0.424 -0.181 -1.405 2.058 2.254P值 0.249 0.147 0.591 0.673 0.857 0.165 0.044 0.028

表3 兩組圖像主觀評分比較(n)

圖1 CT測量示意圖

圖2 常規組圖像

圖3 低劑量組圖像

3 討 論

目前，腹部增強CT檢查在臨床中的應用越來越普遍。由于腹腔內有很多器官對射線敏感，其輻射危害往往要高于其他部位，尤其是上腹部多期動態增強CT掃描時，患者同一部位需重復接受掃描，器官輻射損傷更明顯。因此，遵循輻射防護最優化原則(as low as reasonable achievable，ALARA)[8]，有效降低腹部CT檢查的輻射劑量顯得尤為重要。

最常用的降低輻射劑量方法是降低管電流、降低管電壓等[9-11]。低管電壓(100或80 kV)的X線能量接近碘原子的k層結合能(33 keV)，可產生更強的光電效應，相應增加含碘對比劑的CT值，從而改善血管、實質器官及富血供病變的顯示，降低患者受到的輻射劑量[12]。因此，本研究低劑量組采用低管電壓。同時，隨著迭代重建算法技術的應用，可在低SNR背景下獲得比FBP更好的圖像質量，為在保證圖像質量前提下進一步降低噪聲提供了可能。本研究采用的AIDR 3D重建算法是東芝公司推出的最新迭代重建算法，其采用雙空間迭代，即在圖像數據空間和投影數據空間均進行迭代，在不降低空間分辨率和密度分辨率的情況下去除噪聲，從而提高圖像質量；且其具有“自適應”功能，通過將迭代結果與上一次處理結果進行對比，一旦發現因去除噪聲過度而使得空間分辨率下降，即停止迭代，從而保證圖像質量穩定。

相較于動脈期，門靜脈期時腹主動脈和門靜脈對比劑與血液混合更充分，密度更均勻，能更好地顯示肝實質等組織結構，有利于測量處理，減少誤差。因此，本研究均采用門靜脈期圖像進行圖像質量指標的測量與評價。BMI與圖像噪聲呈線性相關[13]，世界衛生組織規定BMI正常范圍為18.5～24.9。范維鵬等[14]研究表明，在BMI＞24 kg/m2時，隨著管電壓減低，圖像噪聲明顯增加。因此，為保證圖像質量，本研究僅對BMI＜25 kg/m2的患者進行研究。

在圖像質量客觀評價方面，本研究兩組圖像的腹主動脈與肝實質的CT值差異無統計學意義，而低劑量組的對比劑用量比常規組降低30%左右，這也驗證了低管電壓可提高碘對比劑的CT值，與Schindera等[15]的研究結果相符。兩組圖像之間圖像噪聲、CNR、SNR均無統計學意義，且兩組圖像主觀評分無1分，均能滿足診斷要求，兩組間差異無統計學意義。結果充分顯示了AIDR 3D算法的降噪能力，在降低掃描劑量的情況下依然能獲得與常規劑量類似的圖像質量。在輻射劑量方面，低劑量組輻射劑量低于常規組，降低16%左右，降低幅度不大。分析原因，當管電壓降低時，圖像噪聲增加，自動曝光技術自動增加管電流以保證圖像質量，而管電流增加引起輻射劑量增加，與低管電壓降低輻射劑量部分抵消。

本研究存在一定的局限性，樣本量偏少，未納入BMI≥25 kg/m2的患者，有待后續研究。輻射劑量降低較少，能否通過增加自動曝光技術的SD值來降低輻射劑量，尚需進一步探討。

綜上所述，在上腹部CT檢查中，AIDR 3D技術聯合低管電壓(100 kV)、低對比劑用量，可在降低輻射劑量和對比劑用量的同時獲得滿足診斷要求的圖像。

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An application research on AIDR 3D combined with low tube voltage and low contrast agent dose in enhanced CT scan of upper abdomen

XIAO Tiechen, CHEN Wenwen, ZHANG Jin, QIAN Luyao, JIN Jing
(Department of Radiology, Changzhou Fourth People’s Hospital, Changzhou 213000, Jiangsu Province, China)

ZHANG Jin E-mail: zjzj125@163.com

Objective:To evaluate the feasibility of adaptive iterative dose reduction 3D (AIDR 3D) combined with low tube voltage and low contrast agent in CT scan of the upper abdomen.Methods:A total of 60 patients were randomly divided into the conventional group [tube voltage 120 kV, flter back projection (FBP) reconstruction, contrast agent 1.5 mL/kg] and the low dose group (tube voltage 100 kV, AIDR 3D reconstruction, contrast agent 1.0 mL/kg). Each group had 30 cases. CT values of the liver, aorta, right erector spinae and abdominal subcutaneous fat were measured, and the contrast-to-noise ratio (CNR) of the aortic and liver and signal-to-noise ratio (SNR) were calculated. The volume CT dose index (CTDIvol) and the dose length product (DLP) were recorded, and the efective radiation dose (ED) was calculated. Images were evaluated for rating.Results:The diferences in CT values of the aorta and liver, CNR, SNR and image noise between the two groups were not statistically signifcant (P＞0.05). There was no signifcant diference in subjective score between the two groups (P＞0.05). The CTDIvoland ED values in the low dose group were lower than those in the conventional group (P＜0.05).Conclusion:AIDR 3D combined with low tube voltage (100 kV) and low contrast agent can not only reduce the radiation dose and contrast agent, but also obtain the images that meet the requirement of diagnosis in CT scan of the upper abdomen.

Computed tomography; Tube voltage; Radiation dose; Contrast agent; Image quality

R445.3

A

1008-617X(2016)04-0331-05

2016-08-18

2016-09-13）

張進 E-mail：zjzj125@163.com