低劑量CT肺動(dòng)脈成像中應(yīng)用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)結(jié)合idose4算法的臨床意義分析

趙 耀，曾小松

(安徽省宿州市立醫(yī)院放射科，安徽 宿州 234000)

低劑量CT肺動(dòng)脈成像中應(yīng)用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)結(jié)合idose4算法的臨床意義分析

趙 耀，曾小松

(安徽省宿州市立醫(yī)院放射科，安徽 宿州 234000)

目的探討低劑量CT肺動(dòng)脈成像中運(yùn)用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)(CTPA)結(jié)合iDose4迭代重建算法的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法2015年1月至2016年12月本院呼吸內(nèi)科疑似肺動(dòng)脈栓塞行CTPA患者120例，按隨機(jī)數(shù)字表法分為三組各40例，分別運(yùn)用不同方法得到A、B、C、D4組圖像。統(tǒng)計(jì)患者所受照射劑量，比較四組圖像質(zhì)量主、客觀評(píng)分。結(jié)果觀察組有效劑量為(1.1±0.5)mSv，常規(guī)劑量組和低劑量組有效劑量分別為(1.6±0.7)mSv和(0.7±1.2)mSv，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)；A、C、D三組圖像主觀評(píng)分均在3分以上、可診斷率均為100.0%。四組圖像SNR、CNR和噪聲值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.05)。結(jié)論在低劑量CT檢查中，應(yīng)用CTPA能夠有效減少患者輻射劑量，同時(shí)結(jié)合iDose4迭代重建算法，能夠保證獲得圖像的質(zhì)量，值得臨床參考使用。

CT肺動(dòng)脈成像；迭代重建；自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)

肺動(dòng)脈栓塞(pulmonary embolism，PE)是常見(jiàn)的臨床急癥，病死率呈逐年上升趨勢(shì)，據(jù)報(bào)道，未經(jīng)臨床及時(shí)診治的患者死亡率高達(dá)20%以上，而早期發(fā)現(xiàn)并得到有效治療的患者可將病死率降低至10%以下[1]。其病理基礎(chǔ)為內(nèi)源性或外源性栓子到達(dá)肺動(dòng)脈后造成肺部循環(huán)障礙，有報(bào)道稱(chēng)，由于癥狀缺乏臨床特異性，在未進(jìn)行有效影像學(xué)篩查的基礎(chǔ)上，PE的早期臨床診斷漏診率極高[2]。近年來(lái)，多層螺旋CT已經(jīng)作為有效的臨床篩查手段廣泛應(yīng)用于肺動(dòng)脈成像(CTPA)，隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)如今如何在作出有效臨床診斷的前提下降低患者所受輻射劑量逐漸成為研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本研究旨在對(duì)應(yīng)用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)結(jié)合Idose4迭代重建算法在低劑量CTPA檢查中的診療效果進(jìn)行探討，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1一般資料收集2015年1月至2016年12月本院呼吸內(nèi)科疑似PE行CTPA患者120例，男67例，女53例。排除：①合并有嚴(yán)重心肝腎等內(nèi)臟器官功能不全；②孕產(chǎn)婦或哺乳期婦女；③未簽署知情同意書(shū)不能配合進(jìn)行相關(guān)檢查；④體重指數(shù)(BMI)在30 kg/m2以上的重度肥胖患者。按隨機(jī)數(shù)字表法分為三組各40例，觀察組男22例，女18例，年齡38～72歲[(50.1±7.6)歲]；常規(guī)劑量組男23例，女17例，年齡39～75歲[(51.2±8.2)歲]；低劑量組男22例，女18例，年齡40～74歲[(49.1±9.6)歲]。三組一般資料比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)，見(jiàn)表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審批同意實(shí)施。

1.2掃描設(shè)備CTPA采用256層螺旋CT(荷蘭飛利浦Brilliance iCT)，高壓注射器采用AccutronCT-D雙筒(德國(guó)MEDTRON)，后期工作處理站采用Extend Brilliance Workspace4.5(荷蘭飛利浦)。

表1 三組一般資料比較

1.3方法患者仰臥位進(jìn)入掃描機(jī)器，雙手平舉超過(guò)頭頂，平靜均勻呼吸后屏氣，肘部正中靜脈置針，注射非離子型對(duì)比劑30 ml(碘普羅胺370 mgI/ml，5 ml/s)隨后注入相同流速、相同劑量的生理鹽水，注射對(duì)比劑3 s后從頭側(cè)開(kāi)始于主動(dòng)脈弓上方1 cm處掃描記錄至肺底結(jié)束。采用對(duì)比劑追蹤技術(shù)，ROI鎖定在胸鎖關(guān)節(jié)水平面，區(qū)域略小于頭臂靜脈。三組掃描間隔均為1 s，觸發(fā)閾值設(shè)定為60 hU，4.7 s延遲，螺距0.993，128 mm×0.625 mm準(zhǔn)直器官渡，0.5 s/轉(zhuǎn)，F(xiàn)OV 35 cm×35 cm，重建層厚0.9 mm，間隔0.45 mm。三組管電壓均設(shè)定為80 kV，常規(guī)劑量組設(shè)定固定管電流為180 mAs，運(yùn)用濾波反射投影法重建從而得到A組圖像，低劑量固定管電流為80 mAs，運(yùn)用idose4-Level4迭代重建算法得到 B組圖像；觀察組采用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，掃描時(shí)管電流設(shè)定在90 mAs至170 mAs，分別采用濾波反射投影法獲得C組圖像，idose4-Level4迭代重建算法獲得D組圖像。

1.4評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.4.1主觀評(píng)分 所有圖像經(jīng)后期工作站進(jìn)行處理后，采用容積再現(xiàn)、多平面重組及最大密度投影技術(shù)顯示患者肺動(dòng)脈分支。選取2名有10年以上讀片經(jīng)驗(yàn)的放射科主任醫(yī)師進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定采取雙盲方式，5分法進(jìn)行圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)(5分：清晰顯示第6級(jí)肺動(dòng)脈分支；4分：清晰顯示第5級(jí)肺動(dòng)脈分支；3分：清晰顯示第4級(jí)肺動(dòng)脈；2分：清晰顯示第3級(jí)肺動(dòng)脈分支；1分：顯示葉動(dòng)脈、左右肺動(dòng)脈干及肺動(dòng)脈主干。3分以上為合格)[3]。同時(shí)計(jì)算三組可診斷率(可診斷率=2分以上片數(shù)/總片數(shù))、優(yōu)良率(3分以上片數(shù)/總片數(shù))、平均分(總分?jǐn)?shù)/片數(shù))。

1.4.2客觀評(píng)價(jià) 由兩名放射科醫(yī)師獨(dú)立測(cè)量計(jì)算肺動(dòng)脈平均CT值、背景噪聲、雙側(cè)脊柱旁側(cè)肌平均CT值。其中肺動(dòng)脈干、左右上下肺葉、右肺中葉、左肺舌葉肺動(dòng)脈CT值，ROI范圍接近血管管腔面積，以上測(cè)量值取平均值即得出肺動(dòng)脈平均CT值；背景噪聲為測(cè)量的下肺靜脈層面、胸前空氣區(qū)取3個(gè)直徑1 cm的ROI標(biāo)準(zhǔn)差。同時(shí)根據(jù)以上得出數(shù)值計(jì)算肺動(dòng)脈信噪比(SNR)=肺動(dòng)脈平均CT值/背景噪聲，對(duì)比噪聲比(CNR)=肺動(dòng)脈平均CT值-脊柱旁肌平均CT值/背景噪聲。輻射劑量為行CTPA掃描過(guò)程中的輻射劑量，需排除定位時(shí)間及監(jiān)測(cè)時(shí)輻射劑量(即無(wú)效輻射劑量)。根據(jù)有效管電流、容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)及劑量長(zhǎng)度乘機(jī)(DLP)計(jì)算得出有效劑量(E)。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)研究進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。計(jì)量資料中正態(tài)分布數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用單因素方差分析及SNK-q檢驗(yàn)，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)表示，組間比較采用秩和檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)。P< 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1輻射劑量比較觀察組有效管電流、CTDIvol、DLP、E均低于常規(guī)劑量組，低劑量組四項(xiàng)指標(biāo)均低于其他兩組(P< 0.05)，見(jiàn)表2。

表2 輻射劑量比較

①低劑量組比較，P< 0.05；②與常規(guī)劑量組比較，P< 0.05

2.2圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較A、C、D三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分均大于3分，可診斷率均為100.0%，B組可診斷率為90.0%，四組優(yōu)良率分別為77.5%、65.0%、72.5%、95.0%，四組比較D組平均分最高，見(jiàn)表3、表4。

表3 圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較 (n)

表4 主觀評(píng)分比較

*與其余三組比較，P< 0.05

2.3圖像客觀評(píng)價(jià)比較四組中D組圖像最優(yōu)，噪聲干擾最小(P< 0.05)，四組肺動(dòng)脈平均CT值比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P> 0.05)，見(jiàn)表5，圖1，圖2。

表5 圖像客觀評(píng)價(jià)比較

*與其余三組比較，P< 0.05

圖1低劑量MIP及三位構(gòu)造圖 兩圖均可顯示清晰各級(jí)肺動(dòng)脈，邊緣光滑銳利，圖像顆粒均勻，遠(yuǎn)端分支顯示良好。a：觀察組低劑量掃描iDose4迭代重建肺動(dòng)脈MIP圖像，b：觀察組低劑量掃描iDose4迭代重建肺動(dòng)脈三維構(gòu)造。

圖2低劑量VR圖 可見(jiàn)左側(cè)肺動(dòng)脈、雙上葉肺動(dòng)脈及部分遠(yuǎn)端分支多發(fā)充盈缺損。A：低劑量掃描iDose4迭代重建肺動(dòng)脈VR圖像；b：橫切面VR圖

3 討論

目前，降低CT輻射劑量的方法主要包括降低管電壓、自動(dòng)調(diào)制管電流、縮短掃描長(zhǎng)度等[4，5]。但由于傳統(tǒng)的CT重建技術(shù)多依靠濾波反射投影(FBP)來(lái)完成，其主要通過(guò)濾過(guò)功能或通過(guò)卷積算法來(lái)最終對(duì)圖像進(jìn)行重建，因此無(wú)論采取何種方式，輻射劑量的降低效果并不明顯。

Idose是一種基于雙維空間、多噪聲模型的最新的第四代迭代重建算法，能夠在投影和圖像空間進(jìn)行圖像迭代，對(duì)原始數(shù)據(jù)噪聲和低信噪比進(jìn)行辨認(rèn)，通過(guò)疊加，與FBP相比，其能夠進(jìn)一步降低噪聲，結(jié)合解剖模型改善圖片質(zhì)量和分辨率[6]。并有研究報(bào)道稱(chēng)[7]，iDose4迭代重組技術(shù)能夠適用于低輻射劑量條件下的高質(zhì)量圖像形成。

X射線輻射劑量主要由球管電壓和管電流決定，管電壓與輻射劑量呈指數(shù)型增長(zhǎng)關(guān)系，而兩者相比管電流易于改變，且影響管電流對(duì)輻射劑量影響更加強(qiáng)勢(shì)。因此，本次研究采用80 kV的管電壓，通過(guò)不同的管電流改變結(jié)合重建算法的優(yōu)化來(lái)探討應(yīng)用CTPA患者輻照劑量的優(yōu)化。相關(guān)研究表明[8，9]，采用80 kV的管電壓，固定管電流在80～300 mAs可以得到較為滿(mǎn)意的影像學(xué)圖像。本次研究采用了自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)，其能夠根據(jù)人體縱向厚度以及不同組織的X射線衰減系數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)mAs來(lái)提高獲得的影像質(zhì)量。而為了探討自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)在低劑量條件下對(duì)患者輻照水平及影像質(zhì)量的影響，本次研究區(qū)分了常規(guī)管電流劑量及極低條件下的管電流劑量與該技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果顯示，當(dāng)使用FBP進(jìn)行重建時(shí)，C組圖像的噪聲值與A組相比顯著升高，而SNR及CNR顯著降低。應(yīng)用自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)能夠有效降低管電流平均值，圖像噪聲值降低。當(dāng)使用iDose4迭代重建時(shí)，B組圖像的噪聲值較D組顯著升高，SNR、CNR顯著下降，但四組進(jìn)行對(duì)比，D組噪聲值最低，而SNR及CNR顯著升高。從病例樣圖中可以看出，MIP圖像可見(jiàn)左側(cè)肺動(dòng)脈、雙上葉肺動(dòng)脈及部分遠(yuǎn)端分支多發(fā)充盈缺損；VR圖像呈殘根樣改變。以上結(jié)果表明，降低管電流對(duì)平均CT值影響不大，在管電壓一致的情況下，應(yīng)用iDose4迭代重建算法能夠具有更好的噪聲處理，在加速重建過(guò)程的同時(shí)消除蠟像狀偽影，進(jìn)一步降低噪聲值，提高SNR、CNR。

在既往低劑量CTPA相關(guān)研究中[10]，在采取80 kV管電壓的研究中，管電流越低，平均有效輻照劑量相應(yīng)減低，研究顯示[11]，在300 mAs條件下，E為2.5 mSv，在180 mAs條件下，E為1.6 mSv，本研究中常規(guī)劑量組E=1.6 mSv、低劑量組E=0.7 mSv，觀察組E=1.1 mSv，與之前相關(guān)研究比較，在保證影像質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)一步降低有效劑量。

本研究中主觀圖像質(zhì)量評(píng)分A、C、D三組圖像可診斷率均為100.0%，B組為90.0%，除B組有4名患者圖像背景噪聲過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行正常診斷，進(jìn)而加大管電流進(jìn)行再次掃描外其余各組均能滿(mǎn)足臨床診斷需求，且四組相比，自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)結(jié)合iDose4迭代重建算法具有較高的圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良率，且平均評(píng)分最高。相關(guān)研究結(jié)果與國(guó)內(nèi)外類(lèi)似研究結(jié)果一致[12]。

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Analysisofclinicalsignificanceofautomatictubecurrentmodulationtechniquecombinedwithiterativereconstructionalgorithm(idose4)inCTPA

ZHAOYao，ZENGXiao-song

(DepartmentofRadiology，SuzhouMunicipleHospital，Suzhou234000，China)

ZENGXiao-song

ObjectiveTo investigate the clinical application value of automatic tube current modulation combined with iDose4 iterative reconstruction algorithm in low dose CT pulmonary angiography (CTPA).MethodsFrom January 2015 to December 2016，120 suspected pulmonary embolism patients in our respiratory medicine underwent CTPA.They were divided into three groups according to the random number table method，40 in each group.We used different methods to obtain 4 sets of images.The general data of patients and the dose of radiation were compared.The four groups of image quality，subjective score and objective score were compared.ResultsThe general data of the patients were not statistically different.In the observation group，effective dose was 1.1± 0.5 mSv.In the conventional dose group and low dose group，effective dose was (1.6±0.7) mSv and (0.7±1.2) mSv，respectively.The differences were statistically significant (P< 0.05).The subjective scores of A，C and D three-group image were more than 3 points and diagnostic rate was 100%.SNR，CNR and noise values in the four-group images were statistically significant (P< 0.05).ConclusionIn the low-dose CT examination，CTPA can effectively reduce the radiation dose to patients.Combined with iDose4 iterative reconstruction algorithm，it can guarantee the quality of the images，and is worthy of clinical reference.

Computed tomography pulmonary angiography；Iterative reconstruction；Automatic tube current modulation

曾小松

R814.42

A

1672-6170(2017)06-0223-04

2017-03-21；

2017-05-23)