3D smart mA調控技術對不同BMI患者圖像采集時間質量及輻射劑量的影響

楊慧玲, 張 碩, 趙文哲, 楊柳青, 楊 健

(西安交通大學第一附屬醫院醫學影像科, 陜西 西安 710061)

隨著技術的不斷改進及發展,CT掃描技術在臨床中應用顯著增多,對疾病的檢出與診有積極的臨床意義[1]。胸部CT檢查對肺癌、肺結核等疾病的診斷具有明顯的優勢,其檢查率遠高于X線胸片,但輻射劑量是X線的幾十倍[2]。CT輻射劑量其潛在的危害性也逐漸引起關注,且在醫源性輻射中占據較大的比例。3D智能管電流(3D smart mA)調控技術能減少輻射劑量。相關文獻指出,患者體質量指數(body mass index,BMI)與其所接受的輻射劑量存在一定的關系[3]。現階段3D smart mA調控技術對不同BMI患者應用效果的相關研究臨床較為少見,故本研究主要分析3D smart mA調控技術對不同BMI患者圖像采集時間、質量及輻射劑量的影響,為臨床優化CT掃描方案提供科學的參考依據。

1 資料與方法

1.1一般資料：擇取的180例行胸部CT掃描患者選自西安交通大學第一附屬醫院2021年6月至2022年12月期間所收治。其中男性、女性分別為109例、71例;年齡30～72歲,平均年齡(50.24±5.39)歲;平均BMI(24.56±1.69)kg/m2。納入標準：①納入對象均行胸部CT掃描;②患者BMI為18.5 kg/m2～30.5 kg/m2;③已獲得患者及家屬簽署的知情同意書。排除標準：①配合度欠佳者;②掃描范圍內有金屬內固定者。按照BMI將患者分為三組,A組(18.5 kg/m2≤BMI≤23.9 kg/m2,n=75)、B組(23.9kg/m20.05),三組BMI對比,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 三組患者基線資料對比

1.2方法：所有患者均進行胸部CT掃描,選取GE BrightSpeed 16層螺旋CT掃描儀,使用高壓雙筒注射器,將對比劑碘佛醇注射液(50mL：33.9 gI/mL)推入,經患者右側肘正中靜脈用高壓注射器以4.5mL/s的速率進行團注,對比劑總量為0.5mL/kg。注射完對比劑后,按照4.5mL/s的速率,將0.9%生理鹽水30mL注射至體內。掃描前對所有患者進行憋氣訓練,其掃描范圍從胸廓入口至肺兩肋膈竇下緣。掃描參數：管電壓為100kVp,3D smart mA為10～600mA,噪聲指數為14,層厚10mm,間隔2.5mm,前置自適應迭代算法為50%,掃描方式選擇螺旋掃描,轉速、螺距、重建層厚分別對應為0.8s/rot、1∶1.75、0.625mm。將獲得的圖像上傳至GE AW4.3工作站,并行后處理,讓兩位影像科醫師進行盲法獨立閱片,若意見不一致,則加入另外一名醫師進行診斷,采用少數服從多數的原則,確定閱片結果。

1.3圖像分析

1.3.1主觀評分：分析所有患者的重建圖像,并進行圖像質量評分(Image Quality Assessment,IQS),其評分標準見表2。

表2 IQS評分標準

1.3.2客觀評價：在重建圖像上,擇取不同層面的均勻組織測量圖像標準差(standard deviation,SD)值,其中胸尖、中肺、下肺分別選取肌肉組織、升主動脈、降主動脈,感興趣區(region of interest,ROI )面積為100mm2,每層均取3個位點,記錄并測量CT值及SD值,取均值。

1.3.3輻射劑量測量：記錄三組容積CT劑量指數(volume CT dose index,CTDIvol)及劑量長度乘積(dose-length product,DLP),并根據DLP得出有效輻射劑量(effective dose,ED),其中ED=DLP×k,k值采用歐盟委員會推薦的0.014mSv/(m Gy· cm) 。

2 結 果

2.1三組圖像采集時間：三組圖像采集時間分別為(1.15±0.18)s、(1.20±0.14)s、(1.22±0.21)s,比較差異無統計學意義(F=2.573,P>0.05)。

2.2三組圖像質量比較：兩位醫師對患者肺部不同層面圖像質量(IQS)評分進行評價,Kappa一致性非常好(Kappa值=0.768、0.812、0.861);三組肺尖、中肺、下肺IQS評分對比,差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表3 三組圖像質量比較分)

2.3三組患者不同層面圖像CT、SD值比較：三組肺部不同層面CT隨著BMI增加而下降(P<0.05),三組肺部不同層面SD值對比,差異無統計學意義(P>0.05)。見表4。

表4 三組患者不同層面圖像CT SD值比較分)

2.4三組患者輻射劑量比較：三組CTDIvol比較,差異無統計學意義(P>0.05);三組患者DLP、ED比較,差異有統計學意義(P<0.05),A組DLP、ED均低于B、C組,B組DLP、ED低于C組(P<0.017)。見表5。

表5 三組患者輻射劑量比較

3 討 論

CT是臨床中常見的檢查手段,隨著此項檢查人數增多,所產生的醫源性輻射劑量也逐漸增多。電離輻射通過電離的能量轉移對DNA進行裂解,增加其修復錯配的可能性,繼而提高患癌風險[4]。如何在降低輻射劑量的同時,還能確保CT圖像滿足診斷要求具有重要的臨床意義。

文獻表明,多種方法能有效降低輻射劑量,包括降低管電流、管電壓、迭代重建技術等[5]。本次研究主要分析3D smart mA調控技術,該技術依據射線圍繞檢查部位旋轉時的角度對曝光進行調整,并聯合X、Y、Z軸同時對管電流進行調制,通過設定的掃描參數獲得圖像,可有效降低輻射劑量。BMI可評估肥胖程度,也是衡量健康狀況的常用指標。研究指出,行CT檢查的患者所接受的輻射劑量與其BMI關系密切,部分學者認為角度調節及Z軸調節這兩種方法均能使輻射劑量降低,然而想要獲得符合診斷要求的圖像,必須依據患者體型、BMI來正確選擇管電流[6]。因此本研究主要分析3D smart mA調控技術對不同BMI患者圖像采集時間、質量及輻射劑量的影響。在本次研究中,三組患者圖像采集時間及不同層面圖像質量IQS評分比較,未見明顯差異,表明3D smart mA調控技術應用于不同BMI患者中,可保證圖像質量。CT圖像質量由圖像噪聲、空間分辨率等因素決定,3D smart mA調控技術相較于操作者對受檢者的主觀估計,可針對受檢者進行更為準確的mA調整,通過在人體組織密度較高的層面增加管電流的輸出,以達到降低圖像噪聲的目的;在人體組織密度較低的層面降低管電流的輸出,以獲得更加穩定的圖像噪聲,保證圖像質量[7-8]。本研究結果顯示,三組患者肺尖、中肺、下肺CT比較存在差異,BMI增加,CT下降,其原因可能為在使用相同劑量的對比劑情況下,BMI高者的碘攝取率低于BMI低者,故CT值下降。在雷勇[9]等研究中,基于BMI優化管電流能有效降低256層螺旋CT冠脈檢查的輻射劑量。本研究只能怪三組CTDIvol比較無明顯差異;三組患者DLP、ED比較有顯著差異,且A組DLP、ED均低于B、C組,B組DLP、ED低于C組,表明3D smart mA調控技術在不同BMI人群中應用,它可以使輻射劑量更加“個性化”,并符合使用低劑量技術的原則。因此在進行CT掃描時,需要基于患者BMI個性化設置管電流,合理選擇最優化的掃描方案,在保證診斷圖像質量的同時,盡可能減少對患者的輻射暴露。

綜上所述,3D smart mA調控技術對于不同BMI患者來說,可以在滿足圖像質量要求的同時,有效降低輻射劑量。