CT寬體探測器在頭頸部的應用

張軍鵬，王文文，鄧 凱（通訊作者）

（1.山東第一醫科大學第一附屬醫院(山東省千佛山醫院)放射科，山東 250014；2.山東第一醫科大學（山東省醫學科學院），山東 250000；3.山東第一醫科大學附屬省立醫院 影像科，山東 250021）

自20世紀70年代CT技術誕生起，科技的不斷進步使得CT在自身屬性的各個方面都得到了極大提升，在臨床疾病的檢查與監測方面也逐漸成為不可或缺的存在。而寬體探測器的出現，意味著CT技術水平又達到了一個前所未有的高度，給臨床醫生與患者帶來了全新的感受與體驗。

1 寬體探測器的自身優勢

1.1 硬件方面

寬體探測器的Z軸覆蓋范圍達到了16cm，機架的旋轉速度也達到了每圈0.28s，這在歷史上可謂是空前的，即無論是軸掃還是螺旋掃描，都可以在更短的時間內完成。另一方面，傳統CT由于X線不能準確垂直地進入探測器以及散射線的影響，圖像上會出現相應的偽影，這使得一些微小病灶難以被發現，進而影響醫生對整體病程的認知與把控。而Revolution CT搭載的寶石探測器以及3D蜂巢準直器則最大程度地避免了這些問題的發生。通過將寶石探測器等焦排列，使得X線準確垂直地進入探測器，3D蜂巢準直器則從X、Y、Z三個方向上過濾X線，在最大程度上消除了散射線帶來的負面影響，從而呈現出高清晰度的圖像。在細節方面，Revolution CT采用了超靜音非接觸滑環，該滑環應用了電磁驅動技術，不僅提升了設備的穩定性，而且能夠極大程度上降低機器運行時產生的噪音，為患者營造舒適的環境，從側面減少了患者因外界因素帶來的負面情緒以及產生的運動偽影。王玉敏等（2020）［1］通過研究舒適護理對增強檢查患者的應用效果，發現患者的良好情緒可以減少躁動引起的運動偽影，從而提高檢查成功率，提升成像質量。

1.2 與迭代重建算法的完美結合

傳統CT由于計算能力的限制，在重建中采用的是解析重建（analytic reconstruction，AR）算法，其中濾波反投影（filtered back-projection，FBP）算法最具代表性，通過該算法雖然可以獲得清晰的圖像，但仍存在依賴投影數據、易受統計信息影響等許多缺陷［2］。伴隨著科技的發展，全新的寬體探測器擁有了強大的計算能力，這從根本上解決了迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）算法應用的難題。IR算法通過對圖像數據的反復迭代計算和對噪聲的校正壓制，可以大幅提升圖像質量［3］。除此之外，IR算法的另一大優勢體現在可以減少掃描所需的對比劑用量和檢查帶來的輻射劑量。傳統CT為了減少輻射劑量采用降低管電壓和管電流自動調節等措施，這樣雖然可以達到目的，但是會增加圖像噪聲，降低圖像質量。Sun等（2020）［4］通過使用ASIR（自適應迭代重建，Application of Adaptive Statistical Iterative Reconstruction）、MBIR（基于模型的迭代重建，model-based iterative reconstruction）和FBP算法對多組兒童腹部的原始數據進行重建，對比得出使用ASIR和MBIR算法可以在減少輻射劑量和降低對比劑劑量的同時，保證并提升了圖像質量。在最新的IR算法中，ASIR-V將MBIR與ASIR的優勢 充分結合［2］，在低電壓水平下依然可以實現快速清晰的成像。例如Chen等（2018）［5］在70kV低電壓條件下通過ASIR-V算法完成了對下肢深靜脈血栓的清晰成像。除此之外，Chen等（2019）［6］與王會霞等（2017）［7］也通過將寬體探測器與ASIR-V算法的結合，分別完成了對冠狀動脈和腹部的低輻射劑量的清晰成像。另一方面，當電壓下降接近K-edge時，可以加速碘離子的衰減，從而在減少碘對比劑用量的同時不損失圖像質量［8］。而對比劑用量的減少，可以最大程度地避免對比劑腎病（contrast-induced nephropathy，CIN）的發生，特別是對于那些患有慢性腎病的患者［9］。

總體來說，寬體探測器與IR算法的結合得益于其自身的強大硬件設施，兩者相得益彰。其通過減少掃描時間和降低管電壓等方式大幅降低患者的輻射劑量，再依靠先進算法重建出符合臨床診斷要求的高質量圖像，從而在最大程度上滿足臨床醫生與患者雙方的要求。

2 寬體探測器在頭頸部的應用

2.1 寬體探測器在嬰幼兒頭頸部的應用

隨著CT檢查的普及，嬰幼兒接受的CT檢查次數也在不斷增加。據統計，頭頸部是嬰幼兒最常見的CT檢查部位［10］。嬰幼兒相較于成人自我控制意識較差，在CT檢查之前需要穩定情緒，在檢查過程中亦容易發生肢體運動，這使得嬰幼兒在行CT檢查時不僅花費時間較多，并且容易產生運動偽影，進而導致重復檢查，徒增輻射劑量。有數據顯示，照射劑量每增加1Sv，癌癥發生率將增加4.1%，而兒童對輻射更為敏感［11］，所以使嬰幼兒在低輻射劑量下順利完成CT檢查一直是放射學者追求的目標。以往為了順利完成檢查，嬰幼兒需服用中樞性鎮靜藥物水合氯醛后再行檢查［12］，但因其味道苦澀，刺激性較大，嬰幼兒在服用過程中配合較差，導致藥物劑量存在偏差、情緒更加激烈等狀況，還有部分嬰幼兒在服用后出現惡心、嘔吐、過敏等一系列不良反應［13］，這給孩子及其父母帶來較差的就診體驗。而寬體探測器擁有超長的掃描范圍以及亞秒級的掃描速度，再搭配先進的IR算法，對于嬰幼兒頭頸部位的掃描通過一次低電壓快速軸掃即可完全覆蓋，這樣受嬰幼兒運動的影響較小，極大程度上減少了運動偽影所帶來的診斷難題。與此同時，大大降低了對嬰幼兒鎮靜的需求，減少了藥物給嬰幼兒帶來的負面心理影響、多種用藥后不良反應以及放射線帶來的輻射劑量，真正符合了ALARA（盡可能低原則，as low as reasonably achievable）標準。Kong等（2019）［14］采用寬體探測器聯合IR算法對嬰幼兒副鼻竇行CT掃描，其成像質量較對照組無顯著差異，但有效輻射劑量卻有明顯降低。而李偉等（2020）［15］也通過寬體探測器在非鎮靜狀態下完成了對嬰幼兒顳骨的掃描，其成像質量滿足診斷需求，顯著提高了嬰幼兒CT檢查的效率。由此不難看出，寬體探測器在嬰幼兒頭頸部CT檢查方面的優勢還是非常顯著的。

2.2 寬體探測器在甲狀腺的應用

頭頸部相較于其他掃描部位的不同之處在于甲狀腺和晶狀體對輻射較為敏感，特別是甲狀腺，在CT普及的大背景下，醫源性輻射越來越多，其發病率不斷上升［16］。在2012年的數據統計結果中，甲狀腺癌在全球的發病率還較低，在各類癌癥排名中也較靠后［17］；而在2018年最新的統計數據中，甲狀腺癌的發病率一下升至第九位，其中女性發病率是男性發病率的3倍［18］。因此，如何減少甲狀腺的輻射劑量一直是影像研究的焦點。

甲狀腺雖然屬于體積較小的器官，但以往對甲狀腺的CT掃描仍需要采用螺旋掃描，使得掃描區域發生重疊，并且兩端會有多余的掃描野，進而導致了射線利用率低、無用輻射劑量增多等問題。而寬體探測器可通過一次性快速軸掃實現對甲狀腺、周圍淋巴結及軟組織的完全覆蓋，大大提高了射線利用率，減少了掃描所需時間，并且消除了掃描重疊及兩端多余掃描所帶來的額外輻射劑量［19］。

對于甲狀腺這一類對輻射敏感的器官來說，任何降低輻射劑量的努力都是很有必要的，特別是對于兒童和青少年女性這一敏感群體［20］，可以有效規避甲狀腺疾病的發生。

2.3 寬體探測器在頭頸部CTA的應用及“一站式”掃描

CTA（Computed tomography angiography，計算機斷層血管造影術）作為一種具有高空間、高密度分辨率的無創影像學檢查手段，逐漸成為血管影像檢查的第一選擇。然而CTA所帶來的輻射劑量一直是人們關心的話題，加之頭頸部結構關系復雜，射線束硬化偽影較嚴重，想在低輻射劑量下取得良好的成像效果較為困難。為了減少偽影，Revolution CT在重建算法中加入了全新的多物質降低硬化偽影技術（multi-material artifact reduction，MMAR）。該技術通過分離密度不同的組織區域，來減少和降低硬化偽影，對于那些口腔及頜面部存在金屬植入物的檢查者，該算法可有效減少其帶來的金屬偽影，具有非常高的應用價值［21-22］。

但是血管類疾病，例如粥樣硬化、免疫性血管炎、動脈夾層等，通常涉及多個部位，為了更加全面地了解這類疾病，通常要對多個部位多次掃描，注射多次對比劑，這就導致了操作流程繁瑣、掃描時間較長、輻射劑量大、對比劑用量多等一系列問題［23］。而寬體探測器掃描范圍寬，掃描速度快，不同部位的掃描序列之間也可以快速切換，做到了用更少的對比劑、在更短的掃描時間內完成對多個目標部位的掃描或完成多臨床目的掃描，即“一站式”掃描。Liu等（2020）［23］通過“一站式”掃描法，在完成心肌灌注的同時，還提供了冠脈解剖及心室功能方面的信息。除此之外，帥桃等（2019）［24］、鄧靈波等（2020）［25］也通過該法實現了一次掃描完成冠脈-頭頸-主動脈CTA及頭頸-主動脈-雙下肢CTA掃描。

因此，對于多部位的CTA成像，寬體探測器的“一站式”掃描在安全、效率、成像質量等多個方面都具有明顯優勢，是目前最佳的影像檢查選擇。

3 總結

在頭頸部影像檢查需求日益增長的今天，人們對輻射問題越來越重視，但只一味地追求低劑量、低輻射是得不償失的，因為只有充分保證圖像的質量，影像檢查才能發揮其應有的價值。寬體探測器作為一種全新的CT設備，依靠先進的硬件條件，搭配先進的圖像處理算法，在保證高質量圖像的前提下，使“健康”的影像檢查成為了一種可能。相信日后隨著寬體探測器的推廣與普及，CT輻射與成像質量這一矛盾會被逐漸化解，其潛力與價值是非常巨大的。