國內外主流CT設備腹部平掃圖像質量與輻射劑量的比較

王莉 ，曹丹，葉蘊銳，林夢妍，麥芷君，施昭，唐春香，周長圣 ，盧光明，張龍江

1.南京大學醫學院附屬金陵醫院/東部戰區總醫院放射診斷科，江蘇南京210002；2.南方醫科大學南京臨床醫學院，廣東廣州510515

引言

近年來，CT成像技術在臨床中的應用越來越廣泛，可以在短時間內進行大范圍掃描，是醫療診斷和精準治療不可或缺的工具[1]。隨著CT應用的增加，受檢者會承受更多的輻射劑量，因此不同設備的檢查劑量是所有使用者最關心的問題之一[2-4]。既往研究報道，輻射劑量與癌癥患病率具有一定的相關性[5-7]。所以使用盡可能低的輻射劑量得到可接受的圖像質量是臨床與受檢者關注的重點，也是近年來CT設備制造商重點考慮的問題之一[8-10]。低劑量CT既能保證圖像質量，又能降低受檢者的輻射劑量，在國內外早已成為研究熱點[11-13]。國外低劑量CT設備較國內領先，以國外CT設備為參照來考察國產CT，有利于發現其與國外CT產品在技術性能、臨床功能、圖像質量、輻射劑量以及影像數據管理等方面的差異，尋找國產CT的不足之處，進一步優化改進。基于此，本研究比較國內（東軟128層CT，簡稱A品牌CT）與國外（雙源64層CT，簡稱B品牌CT；雙源128層CT，簡稱C品牌CT）主流CT腹部平掃的圖像質量和輻射劑量。

1 材料與方法

1.1 研究對象

本研究通過東部戰區總醫院倫理委員會審批后進行，審批編號為2016NZKYKS-004-01。患者無知情同意。回顧性收集東部戰區總醫院2018年5月8日至2019年10月31日于A品牌CT（NeuViz 128精睿CT，中國）、B品牌 CT（Siemens Somatom Definition，德國）和C品牌CT（Siemens Definition Flash，德國）完成的腹部CT平掃，使用簡單隨機抽樣方法，各選取100例受檢者。A品牌CT中男82例，女18例；年齡 18～72歲，平均年齡（31.5±13.0）歲。B 品牌 CT 中男 53例，女47例，年齡11～69歲，平均年齡（45.5±13.3）歲。C品牌CT中男70例，女30例，21～98歲，平均年齡（60.6±14.5）歲。納入標準：無腹部手術史、病變范圍小不影響興趣區（Region of Interest，ROI）測量，排除標準：胸腹部連掃或腹盆腔連掃，輻射劑量是胸腹或腹盆腔之和的受檢者。

1.2 掃描設備與參數

受檢者通常采取仰臥位，先掃腹部定位片，在定位片上確定掃描范圍，自膈頂至髂前上棘連線水平。主要性能參數：A品牌CT，準直器128×0.625 mm，重建層厚1 mm，重建間隔1 mm，管電壓120 kV，管電流自動調節技術，螺距：1.0。B品牌CT，準直器64×0.6mm，重建層厚1mm，重建間隔1mm，管電壓120 kV，管電流自動調節技術，螺距：1.2。C品牌CT，準直器128×0.6 mm，重建層厚1 mm，重建間隔1 mm，管電壓120 kV，管電流自動調節技術，螺距：1.2。

1.3 輻射劑量

記錄受檢者的CT容積劑量指數（CT Dose Index Volume，CTDIvol）[14]和劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP）。計算掃描長度（Scan Length，SL）=DLP/CTDIvol，有效劑量（Effective Dose，ED）=DLP×權重因子k［0.015mSv/（mGy·cm）］[3]。

1.4 圖像質量評估

1.4.1 客觀圖像質量評估

1.4.2 主觀圖像質量評估

由2名具有放射診斷5年以上經驗的醫師采取盲法獨立對腹部平掃圖像進行評價，設定窗寬400 HU，窗位35 HU。依據李克特量表（Likert Scale）[15]5分制對圖像質量進行評分：1分（差），圖像噪聲較大，偽影較重，組織結構顯示不清，完全不能滿足診斷要求；2分（較差），圖像噪聲較大，組織結構顯示不清，不能滿足診斷要求；3分（一般），圖像噪聲較大，部分組織結構顯示欠清，基本可以滿足診斷要求；4分（較好），圖像噪聲尚可，組織結構顯示清楚，能滿足診斷要求；5分（好），圖像噪聲小，組織結構顯示清晰，對比良好，完全滿足診斷要求。評分不一致的由兩名評分者商議后得出最終結果。

1.5 統計學分析

利用SPSS 19.0軟件進行統計分析。正態分布的計量資料用均數±標準差，非正態分布的計量資料用中位數[四分位間距]。正態分布資料整體比較采用單因素ANOVA方差分析，兩兩比較采用LSD分析。非正態分布資料整體比較采用非參數檢驗Kruskal-WallisH，兩兩比較采用Mann-Whitney U檢驗。2名放射科醫師主觀評分整體作為分類數據進行一致性檢驗Kappa分析，其1～5分值作為連續性變量采用單因素方差分析和LSD分析。00.8表明極好的一致性。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 受檢者掃描參數和輻射劑量的比較

3種CT機型腹部CT平掃的受檢者掃描參數和輻射劑量比較，見表1。A品牌CT的SL較B和C品牌CT長，差異有統計學意義（P<0.05），B品牌CT與C品牌CT的SL比較差異無統計學意義（P值為0.271）。A品牌CT的CTDIvol、DLP、ED較B和C品牌CT高，差異有統計學意義（P<0.05），B品牌CT與C品牌CT的CTDIvol、DLP、ED比較差異無統計學意義（P 值分別為 0.396、0.890、0.837）。

2.2 圖像質量的比較

2.2.1 客觀圖像質量評估

整體比較顯示脾臟CT值在三種品牌CT中差異無統計學意義。A品牌CT的肝臟及豎脊肌CT值與B品牌CT比較，差異無統計學意義（P值分別為0.120、0.157）。A品牌CT的胰腺CT值高于B品牌CT，腎臟及腹主動脈CT值低于B品牌CT，差異有統計學意義（P<0.05）。A品牌CT肝臟和豎脊肌CT值高于C品牌CT，腎臟和腹主動脈CT值低于C品牌CT，差異有統計學意義（P<0.05），胰腺CT值比較差異無統計學意義（P值分別為0.161）。B品牌CT與C品牌CT比較肝臟和豎脊肌CT值高，腎臟CT值低，差異有統計學意義（P<0.05），胰腺和腹主動脈CT值比較差異無統計學意義（P值分別為0.895、0.433）。A品牌CT的噪聲高于B品牌CT，差異有統計學意義（P<0.05），與C品牌CT比較差異無統計學意義（P值為0.791）。A品牌CT的肝臟、脾臟、胰腺、腎臟、腹主動脈及豎脊肌SNR高于B和C品牌CT，C品牌CT高于B品牌CT，差異有統計學意義（P<0.05），見表2。

2.2.2 主觀圖像質量評估

A品牌CT的肝臟、脾臟、胰腺、腎臟、腹主動脈及豎脊肌的主觀評分高于B品牌和C品牌CT，差異有統計學意義（P<0.05）。B品牌CT與C品牌CT的主觀評分比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表3。兩名評分者對A品牌CT的主觀評估具有極好的一致性（Kappa值>0.8），對B品牌和C品牌CT的主觀評估具有較高的一致性（0.6

圖1 3種機型圖像質量對比

表1 3種品牌CT腹部平掃的受檢者掃描參數和輻射劑量水平評估

表2 3種品牌CT腹部平掃圖像質量客觀評估

表3 3種品牌CT腹部圖像質量主觀評分一致性

3 討論

本研究通過A品牌CT與B和C品牌CT腹部平掃輻射劑量、圖像質量的對照研究，發現A品牌CT腹部平掃圖像質量高，完全能滿足臨床診斷要求，但較B和C品牌CT而言輻射劑量高。因此，A品牌CT需從軟硬件上進一步改善，從而實現源頭上的創新和技術的改良是非常必要的。

隨著CT的廣泛應用，電離輻射問題愈來愈受到臨床及生產商的關注，低輻射劑量CT檢查是大勢所趨，但過度追求低輻射劑量勢必會對圖像質量產生影響[16]。為了實現輻射劑量與圖像質量間的最佳平衡，2017年中華醫學會放射學分會質量管理與安全管理學組[17]在匯總了國內多中心CT輻射劑量研究數據的基礎上，建立了符合中國國情的CT輻射劑量診斷參考水（Diagnostic Reference Levels，DRL），其中得出中國腹部與盆腔輻射劑量之和，CTDIvol和DLP分別為34mGy、1965 mGy·cm。本研究中A品牌CT的CTDIvol和DLP均高于B品牌和C品牌CT，低于中國國家水平DRL中腹部輻射劑量。侯超等[18]根據59521例CT檢查輻射劑量分析建立了醫院水平的DRL，其中腹部平掃DRL為958.0 mGy·cm。本研究中A品牌CT、B品牌CT和C品牌CT腹部平掃的DLP水平均明顯低于醫院水平DRL，但A品牌CT的輻射劑量高于B和C品牌CT，因此A品牌CT較B和C品牌CT仍有一定的差距。所以A品牌CT設備和掃描方案仍需要不斷優化與更新，才能達到輻射劑量與圖像質量的最佳平衡。

CT輻射劑量的高低影響噪聲的大小，而噪聲直接影響CT圖像的密度分辨率和空間分辨率。輻射劑量降低必然導致采集信息量減少，密度分辨率下降，即信噪比降低，圖像顆粒度增粗，均勻性減低，圖像質量降低，從而導致診斷效能降低[19-21]。本研究中，A品牌CT較雙源CT輻射劑量高，圖像質量好。兩名醫師對A品牌CT的主觀評分一致性極好，平均分值接近5分，高于B品牌CT和C品牌CT，組織結構顯示清晰，噪聲小，顆粒度減低，圖像均勻、平滑，完全能滿足臨床診斷要求。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究為回顧性研究，對于隨機選擇的受檢者的性別、年齡沒有控制，選擇的病例可能出現偏倚。最后，A品牌CT的受檢者掃描長度長，導致計算的劑量長度乘積和有效劑量較大，但當使用與掃描長度關系不緊密的參數，如CTDIvol表示輻射劑量可忽略掃描長度的影響。

總之，A品牌CT腹部平掃的圖像質量高于B和C品牌CT，且其輻射劑量低于中國國家水平DRL和醫院水平DRL，完全能滿足臨床診斷要求，但與B和C品牌CT相比輻射劑量高，提示A品牌CT設備仍需要從軟硬件等進行更大的源頭創新，從而有望趕超國際一流水平，實現中國A品牌CT的國際化。