分析不同參數對胸部增強CT掃描輻射劑量的影響*

張連宇 吳 寧②* 耿建華

隨著醫療科學技術的發展，X射線計算機斷層成像(computed tomography，CT)檢查的應用范圍越來越廣，對于該項檢查的輻射劑量成為人們的關注點。一些歐美國家已經開始提倡放射科記錄每個患者的容積CT劑量指數(volume computed tomography dose index，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)[1-2]。在滿足診斷需要的同時降低輻射劑量，一直是CT相關工作人員的追求，而CT設備新技術的開發和應用為這一目標提供了可能。本研究通過對比4臺CT設備的297例掃描數據，分析胸部增強CT掃描檢查的輻射劑量，探討如何優化胸部增強CT掃描的診斷劑量用量及掃描參數設置。

1 材料與方法

1.1 一般資料

隨機選取2016年2月至2017年10月在中國醫學科學院北京協和醫學院腫瘤醫院接受胸部CT增強檢查的297例成年患者病例，其中男性141例，女性156例；年齡24～90歲，平均年齡(58.10±11.32)歲。按照不同CT機型號分為設備A組、設備B組、設備C組和設備D組。所有患者性別和年齡比較差異無統計學意義，具有可比性。排除標準：①年齡＜18歲；②雙臂不能上舉、屏氣不良；③有運動偽影、金屬偽影嚴重病變影響解剖結構觀察者。檢查征得所有患者知情同意。

1.2 儀器設備

采用的4臺CT機(美國GE公司)型號分別為Discovery CT750(設備A)、Optima CT660(設備B)、Optima CT660(設備C)以及Lightspeed VCT(設備D)。

1.3 掃描參數

胸部增強CT掃描，采用高壓注射器，經肘靜脈注射對比劑碘海醇，隨后注射生理鹽水20 ml，流速均為2.5 ml/s。于注射對比劑后35 s進行掃描。掃描范圍為胸廓入口至膈肌水平包括整個肺野。醫學數字成像及通信(digital imaging and communication of medicine，DICOM)格式圖像及劑量報告上傳至影像歸檔及傳輸系統(picture archiving and communication systems，PACS)存儲。4臺設備的主要掃描參數細節見表1。

1.4 掃描劑量相關數據

從DICOM數據中提取患者的性別、年齡、檢查時間、CT設備信息、掃描方案名稱、CTDIvol和DLP，觀察檢查掃描圖像是否有運動偽影、嚴重的金屬偽影，記錄掃描長度。患者有效劑量(effective dose， ED)計算為公式1[3]：

ED=k×DLP (1)

式中k為及歐洲共同體委員會(CEC)的劑量轉換指數，DLP為劑量長度乘積。對成人胸部CT，式中k=0.014 mSv÷(mGy·cm)[3]。

1.5 統計學方法

使用統計軟件JMP 12進行數據處理，計量資料以均數±標準差()表示，計數資料多組比較采用卡方檢驗，計量資料多樣本均數比較采用Wilcoxon秩和檢驗，兩兩比較應用student t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 掃描劑量比較

在4組設備對所有病例的掃描中，其CTDIvol值分別為(12.18±4.13)mGy、(8.86±3.18)mGy、(10.70±5.18)mGy和13.59 mGy，4組比較差異有統計學意義(F=38.58，P＜0.05)，各組之間兩兩比較差異均有統計學意義，其中D組＞A組＞C組＞B組；4組病例的DLP值分別為(433.54±145.18)mGy·cm、(311.62±112.75)mGy·cm、(368.04±181.22)mGy·cm和(475.75±34.25)mGy·cm，之間比較差異有統計學意義(F=36.33，P＜0.05)，各組之間兩兩比較差異均有統計學意義，其中D組＞A組＞C組＞B組；4組病例的ED值分別為(6.07±2.03)mSv、(4.36±1.58)mSv、(5.15±2.54)mSv和(6.66±0.48)mSv，之間比較差異有統計學意義(F=36.32，P＜0.05)，各組之間兩兩比較差異均有統計學意義，其中D組＞A組＞C組＞B組，見表2。

表1 四組設備的掃描參數設置對比

表2 四組設備的輻射劑量及掃描長度比較

2.2 掃描長度比較

在4組設備對所有病例的掃描中，其掃描長度分別為(316.79±22.83)mm、(312.74±32.23)mm、(303.66±21.49)mm和(310.07±25.20)mm，4組比較差異無統計學意義(F=2.07，P＞0.05)；各組間掃描長度兩兩比較只有A組和C組間有差異，A組掃描長度明顯大于C組。

3 討論

胸部增強CT掃描與胸部低劑量CT掃描不同，后者著重于用較低的放射劑量實現肺內病灶的篩查檢出，前者更多的是滿足肺內實性腫瘤及縱膈、胸壁軟組織的觀察需要。增強CT掃描有助于病變檢出，分辨其細微結構、定性診斷及療效評價，但不等于說胸部增強CT掃描不需要考慮輻射劑量。降低滿足臨床需要的同時，最大幅度的降低輻射劑量，仍是研究者追求的目標。

在CT掃描方式上，早期依靠降低管電流和管電壓，減少掃描時間，應用自動管電流調制技術(auto mA)[4-5]降低掃描輻射劑量，而后發展了包括角度射線管電流調制技術(smart mA)[6]、統計迭代重組(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)[7-8]技術。Rampado[9]的研究表明，固定噪聲指數(noise index，NI)，應用自動管電流調節(automatic tube current modulation，ATCM)技術，該技術可以在相同劑量下，沿X-Y軸(角度調節，smart mA技術)、Z軸(長軸調節，auto mA技術)進行管電流自動調節來改變圖像質量，在不影響圖像診斷質量的前提下，聯合角度與Z軸調節技術比只用管電流或角度調節技術的輻射劑量明顯降低[10]。

本研究回顧性分析了在4臺設備上接受胸部增強CT掃描患者的受照劑量，這些患者的圖像質量均達到了臨床需求，但其受照劑量有顯著性差異。通常將DLP的75%位數的值DLP75%作為診斷參考水平。本研究結果顯示，4組的DLP75%在352.5～544.69 mGy·cm范圍內，與我國成年人胸部CT的調查結果470 mGy·cm[11]基本一致。但是，與歐洲的一些研究結果[11]有較大的差異，Tsapaki等2006年報道胸部CT的DLP75%為447 mGy·cm；Shrimpton等報道2005年英國胸部單排CT(single-detector computed tomography，SDCT)和多排CT(multi-detector computed tomography，MDCT)的DLP75%分別為760 mGy·cm和940 mGy·cm。2000年歐洲胸部SDCT的DLP75%為650 mGy·cm，2004年歐洲胸部MDCT的DLP75%為267 mGy·cm[12]。其原因可能為歐洲人的身高普遍比我國高，掃描長度大，因此使DLP高；再有，歐洲的數據均為2000-2006年間的結果，本研究為2016-2017年的研究結果，十多年間CT技術的發展，有效的降低了輻射劑量。同理，本研究結果顯示，胸部CT的有效劑量平均值在4.36～6.66 mSv范圍內，明顯低于英國放射學會2003年報道的2000年的CT胸部掃描的典型有效劑量的值8 mSv[13]。該有效劑量值與核醫學中SPECT及PET的放射性藥物導致的患者有效劑量的值相當[14]。

本研究中，D組設備掃描時其患者有效劑量為最高，這與該組使用固定電流有關。B組和C組CT機為同一型號，掃描參數旋轉時間不同，B組為0.6 s，CT為0.5 s，理論上球管旋轉時間慢的應該比時間快的輻射劑量高，但結果中輻射劑量B組低于C組，究其原因，考慮兩者掃描參數的smart mA設置中，B組使用該項技術，C組未使用，因此，smart mA技術極大提高了掃描層面針對性的電流選擇，明顯改善降低了輻射劑量。A組參數smart mA設置為開啟，其他均與C組參數完全一致，但輻射劑量卻高于C組，其原因考慮兩組所有CT設備型號不同，并且從掃描范圍的比較中可以看出，A組掃描長度大于C組，表明掃描下界A組相對較低，更多的包括了腹腔臟器，從而增加了該位置的掃描對輻射劑量的貢獻，因此不同的設備，即使掃描參數相同，患者所受的有效劑量也會有差異。

本研究對象僅限于本科室使用的單一品牌不同型號CT機，且僅對掃描長度進行研究，未對患者的體型進行比較；僅針對患者的年齡、性別少數一般特征進行一致性檢驗，實際影響因素更多，有待于擴大樣本量及基于模體的研究進一步驗證。

胸部增強C T掃描中患者的有效劑量在4.36～6.66 mSv范圍內，自動管電流模式下患者的有效劑量低于固定管電流，smart mA技術會有效降低患者有效劑量，不同型號的設備，即使掃描參數相同，患者所受的有效劑量也會有差異。隨著新技術的應用和改善，胸部增強CT掃描輻射劑量可以根據機器的性能進一步優化降低。

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