自動管電流調(diào)制技術對腮腺CT圖像質(zhì)量及腮腺輻射量的影響

王宇 胡啟云 羅婭紅

[摘要]目的 探討自動管電流調(diào)制（ATCM）技術對腮腺CT圖像質(zhì)量及腮腺輻射量的影響。方法 選取2016年8月～2017年6月遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院收治的120例疑似腮腺疾病患者作為研究對象，隨機分為A、B兩組，每組各60例。A組進行常規(guī)掃描，B組應用ATCM掃描。將兩組客觀圖像質(zhì)量參數(shù)（背景噪聲值、信噪比和對比噪聲比）、主觀圖像質(zhì)量評分及CT劑量指數(shù)（CTDI）及有效劑量長度乘積（DLP）進行比較。結(jié)果 兩組CT影像中正常腮腺實質(zhì)和皮下脂肪的背景噪聲（BN）、信噪比（SNR）、對比噪聲比（CNR）比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。A組主觀圖像質(zhì)量評4分54例，3分6例，B組分別為48例、12例，兩組圖像質(zhì)量評分比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），B組的CT劑量指數(shù)為（24.61±0.91） mGy，低于A組的（28.29±0.44） mGy，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。 結(jié)論 采用ATCM技術對腮腺疾病患者進行掃描的圖像質(zhì)量好，并且能有效降低腮腺輻射劑量。

[關鍵詞]腮腺；計算機斷層成像；自動管電流調(diào)制；輻射劑量；圖像質(zhì)量

[中圖分類號] R581 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721（2019）5（c）-0126-04

Effect of automatic tube current modulation technique on quality of parotid gland CT images and parotid gland radiation dose

WANG Yu1 HU Qi-yun2 LUO Ya-hong3

1. Department of Radiology， Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine， Liaoning Province， Shenyang 110032， China； 2. Graduate School， China Medical University， Liaoning Province， Shenyang 110122， China； 3. Department of Medical Imaging， Liaoning Tumor Hospital， Liaoning Province， Shenyang 110042， China

[Abstract] Objective To discuss the effect of automatic tube current modulation （ATCM） on the CT image quality of the parotid gland and the amount of parotid radiation. Methods A total of 120 patients with suspected parotid gland diseases admitted to the Affiliated Hospital of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine from August 2016 to June 2017 were selected as the research object. They were randomly divided into two groups as A and B， 60 cases in each group. Routine scanning was performed in group A， and ATCM scanning was applied in group B. Objective image quality parameters （BN， SNR and CNR）， subjective image quality score， CT dose index （CTDI） and effective dose length product （DLP） were compared between the two groups. Results There was no statistically significant difference in the BN， SNR and CNR of parotid gland lesions， normal parotid gland parenchyma and subcutaneous fat between the two groups in CT images （P>0.05）. In group A， the quality of subjective image were evaluated as 4 point in 54 cases， 3 point in 6 cases， while in group B， the results are 48 cases an 12 cases. There was no significant difference in image quality score between the two groups （P>0.05）. The CT dose index of group B was （24.61±0.91） mGy， which was lower than that of group A （28.29±0.44） mGy， the difference was statistically significant （P<0.05）. Conclusion The ATCM technology used to scan the patients with parotid gland diseases has better image quality and effectively reduce the radiation dose of parotid gland.

[Key words] Parotid gland； Computer tomography； Automatic tube current modulation； Radiation dose； Imaging quality

計算機斷層成像（CT）在腮腺疾病診斷及術前評估中有重要價值，是必須開展的常規(guī)檢查手段。CT的應用越來越廣泛，但其高輻射劑量帶來的危害也越來越受到人們的關注[1-2]。腮腺對X線射線輻射較為敏感，因此，如何在不影響信噪比及圖像診斷質(zhì)量的同時，降低對腮腺的輻射劑量成為一個備受關注的問題。自動管電流調(diào)制（ATCM）技術是根據(jù)個體不同解剖結(jié)構(gòu)對X線的衰減差異特性來控制輸出管電流的大小，增加了輸出管電流的特異性和靈活性，在一定程度上降低輻射劑量[3-4]。迭代重建是先分析CT系統(tǒng)采集信號時的物理特性，得到統(tǒng)計學模型，再根據(jù)空間識別電子并去除量子噪聲，根據(jù)解剖模型進行反復對照加強組織結(jié)構(gòu)的顯示[5]。ATCM與迭代重建技術的結(jié)合可以較好地降低輻射劑量，提高圖像質(zhì)量[6-7]。本研究旨在分析ATCM結(jié)合迭代重建技術對腮腺低劑量CT掃描，與常規(guī)劑量掃描的圖像質(zhì)量和輻射劑量進行比較，探討腮腺低劑量CT掃描的可行性。

1資料與方法

1.1一般資料

選取2016年8月～2017年6月遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院收治120例疑似腮腺疾病患者。男80例，女40例；身高1.58～1.87 cm，平均（1.66±0.14）m，體重指數(shù)（BMI）（18.201±0.176） kg/m2。將其隨機分為A、B兩組，每組各60例。A組中，男43例，女17例；年齡27～74歲，平均（46.3±2.8）歲。B組中，男37例，女23例；年齡28～73歲，平均（45.3±3.2）歲。兩組的性別和年齡等一般資料比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），具有可比性。納入標準：腮腺疾病初治患者，腮腺部位未有金屬異物植入，患者一般狀況良好。排除標準：合并心臟、肝腎等重要器官嚴重功能障礙者。本研究經(jīng)遼寧中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準，所有患者自愿參與，簽署知情同意書。

1.2檢查方法

采用荷蘭飛利浦公司Philips Brilliance iCT螺旋CT進行腮腺掃描，所有患者取仰臥位掃描。

A組采用常規(guī)掃描；管電壓120 kV，固定管電流250 mA；B組采用ATCM技術掃描：自動毫安，管電流為40～113 mA，平均（51.31±1.60） mA，噪聲指數(shù)值設為12.5。其他掃描參數(shù)兩組一致，參數(shù)如下：機架轉(zhuǎn)速0.5 s/圈，螺距0.637∶1，重建層厚3.0 mm，層間距3.0 mm，患者全部采用平掃掃描，掃描范圍及方向為自蝶鞍層面至下頜角。

1.3圖像重建及分析

120例患者行腮腺CT檢查，A組獲得的原始數(shù)據(jù)行濾波反投影（FBP）重建，B組獲得的數(shù)據(jù)行混合迭代算法（iDose4） AIDR（adaptive iterative dose reduction）迭代重建，得到兩組不同重建方式下的CT圖像，由1名具有3年工作經(jīng)驗的住院醫(yī)師使用飛利浦星云工作站ISP（IntelliSpace Portal）6.0.5進行客觀測量，選取密度均勻區(qū)作為感興趣區(qū)，大小為20 mm2，分別測得腮腺病灶、正常腮腺實質(zhì)及同層周圍皮下脂肪的CT值及其標準差（SD），以受檢組織的標準差SD值作為組織噪聲，以同層皮下脂肪的SD值作為背景噪聲（BN），計算信噪比（SNR=CT病灶/SD脂肪）和對比噪聲比[CNR=（CT病灶-T脂肪）/SD脂肪]。再分別由兩位高年資主任醫(yī)師在PACS工作站對兩組影像的圖像均勻性和偽影程度對圖像質(zhì)量進行評分，兩位醫(yī)生不知曉掃描方式。圖像質(zhì)量分為4個級別，評分標準如下。4分：良好，正常組織及器官實質(zhì)密度均勻細膩，腮腺邊界可辨且無偽影及噪聲；3分：一般，正常組織及器官實質(zhì)密度均勻但欠細膩，腮腺邊界可辨但有少許偽影和噪聲；2分：較差，較多噪聲或偽影造成醫(yī)生診斷困難；1分：差，噪聲或偽影太大造成醫(yī)生無法診斷。兩組圖像評分時間間隔4周以上。輻射劑量值：采用飛利浦iCT螺旋CT自動生成的放射劑量報告，采集兩組的劑量指數(shù)。

1.4統(tǒng)計學方法

采用SPSS 19.0軟件包進行統(tǒng)計學分析，各組計量數(shù)據(jù)用均數(shù)±加減標準差（x±s）表示，首先對數(shù)據(jù)進行正態(tài)性及方差齊性檢驗，方差齊性者采用獨立樣本t檢驗，方差不齊者采用秩和檢驗。兩組噪聲、信噪比和對比噪聲比的比較采用獨立樣本t檢驗。采用秩和檢驗對兩位CT影像診斷醫(yī)師對腮腺CT掃描圖像質(zhì)量評分的一致性進行統(tǒng)計學分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2結(jié)果

2.1兩組圖像質(zhì)量客觀評價的比較

兩組正常腮腺實質(zhì)和皮下脂肪的BN、SNR、CNR比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）（表1）。

2.2兩組主觀圖像質(zhì)量評分、CT劑量指數(shù)的比較

A組圖像質(zhì)量主觀評分4分54例（90%）、3分6例（10%），B組4分48例（80%）、3分12例（20%），兩組均無3分以下圖像。兩組圖像質(zhì)量比較，差異無統(tǒng)計學意義（Z=-1.732，P=0.085）（圖1～4）；A組CT劑量指數(shù)為（28.29±0.44） mGy，高于B組的（24.61±0.91） mGy，差異有統(tǒng)計學意義（t=10.650，P<0.001）。

3討論

隨著醫(yī)療及計算機技術的進步，CT臨床應用和后處理技術的不斷完善，CT輻射劑量問題日益改善。腮腺是CT掃描常見的部位之一，患者在CT掃描過程中受到的輻射損害日趨得到關注；低劑量CT在腮腺掃描的應用越來越受到臨床的重視，如何在保證圖像質(zhì)量的同時降低輻射劑量成為研究的熱點。本研究采取降低管電流和迭代重建的方式，來彌補降低輻射劑量帶來的圖像質(zhì)量的損失，適當?shù)母淖儝呙钘l件同時選擇合適的圖像重建算法可使圖像質(zhì)量最優(yōu)化[8-9]。

圖像質(zhì)量是影響影像醫(yī)生診斷結(jié)果準確性的重要因素，高質(zhì)量圖像能降低漏診誤診的風險。高質(zhì)量的圖像具有較高的信噪比和對比噪聲比。信噪比是興趣區(qū)組織密度與噪聲值之比，圖像噪聲值用感興趣區(qū)CT值標準差表示。影響圖像噪聲的因素是各種掃描參數(shù)，如層厚、管電流（mAs）、重建算法、管電壓（kV）、視野等[10]。對比噪聲比相當于圖像對比度，其由病變與正常組織的固有特性決定，而高對比噪聲比很大程度上是由病變與正常組織的本質(zhì)特性決定的。腮腺病變的病理生理改變及組織結(jié)構(gòu)特點相近，兩者間的本質(zhì)特性差異不明顯，對這種疾病而言，對比噪聲比是一項評價圖像質(zhì)量非常有意義的指標。

本研究將ATCM技術應用B組，其原理為根據(jù)密度數(shù)據(jù)輸出不同管電流值（mAs）和正、側(cè)位定位圖體積，保持其他參數(shù)不變。由于人體解剖結(jié)構(gòu)不同，產(chǎn)生的射線衰減變化需通過X-Y調(diào)制和Z調(diào)制自動調(diào)整管電流。X-Y管電流調(diào)制可以實時在線調(diào)節(jié)管電流，原理是根據(jù)某特定掃描平面內(nèi)各方向衰減值的不同而變化，使實際掃描電流在設定的參考電流上下浮動變化。Z調(diào)制是根據(jù)受檢者的機體密度、尺寸大小和體形信息計算出衰減值在這一掃描范圍內(nèi)沿Z軸方向整體的變化情況，進而控制管電流。Leswick等[11]就在鼻竇掃描研究中將管電流從標準的100 mAs降低為40、20及10 mAs，再結(jié)合不同的重建方法，其輻射劑量不同程度地降低了約6、12及22，輻射劑量降低必然會使圖像質(zhì)量下降，因此，選擇合適的原始數(shù)據(jù)重建方法可以彌補劑量降低帶來的圖像質(zhì)量損失[12]。本研究B組為迭代重建算法（IR），相對于濾波反投影法FBP[13]，迭代重建算法基于光子統(tǒng)計學，能更精確地計算多種噪聲模型，降低圖像噪聲，進一步提高圖像空間分辨力[14-16]。本研究的對象為種類相似的腮腺病變，其對比噪聲比對兩組病灶與背景的對比度差別具有評價意義，結(jié)合影像科醫(yī)生的診斷結(jié)果，對圖像質(zhì)量進行主觀評價具有可行性。主觀評價結(jié)果顯示，兩組圖像質(zhì)量評分差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），提示ATCM掃描技術結(jié)合迭代重建方式所獲得的圖像質(zhì)量能滿足臨床診斷要求。

最大管電流和噪聲指數(shù)設定決定了B組圖像質(zhì)量的好壞，因此，在B組掃描過程中將管電流與A組固定管電流設定相一致，最大值為250 mA。有研究表明，將噪聲指數(shù)設定在12以內(nèi)圖像噪聲值無明顯增加和升高，不會對診斷造成不良影響[17]。為較好地保證圖像滿足診斷要求，本研究將噪聲指數(shù)設置為12.5，結(jié)果顯示，兩組噪聲值以及信噪比比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

CT劑量報告包括CT劑量指數(shù)、有效劑量和劑量長度乘積。腮腺疾病對掃描長度沒有固定或配對，因此，劑量長度乘積及有效劑量不適合作為輻射劑量分析指標。本研究中A組的CT劑量指數(shù)為（28.29±0.44） mGy，明顯高于B組的（24.61±0.91） mGy（P<0.05），提示ATCM能有效降低輻射劑量，且能夠保證圖像質(zhì)量滿足臨床診斷要求。

綜上所述，ATCM技術結(jié)合迭代重建算法既能保證高圖像質(zhì)量，又能很有效地降低患者輻射劑量，在腮腺疾病CT掃描的診斷中有一定價值，值得進一步臨床應用和研究。

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（收稿日期：2018-11-30 本文編輯：崔建中）