李春志，王文生，张 毅，于晓晶，张海萍

（中国中医科学院西苑医院放射科，北京 100091）

胸部螺旋CT检查是胸部病变最优秀的影像学检查手段[1]。但其扫描剂量明显高于X线平片，使其在常规体检中的广泛应用受到一定程度的限制。因此，近年胸部CT低剂量扫描的研究和应用受到广泛重视，并取得了一定的效果。但随着扫描剂量的降低，图像质量也出现了较明显的下降，给诊断造成一定的困难。飞利浦最新推出的256层iCT采用的第4代迭代重建技术，即星光iDOSE4，有望在保证图像质量的前提下更有效地降低受检者的辐射剂量，在胸部CT低剂量扫描中具有较大的应用潜力。但其具体的应用价值和限度有待进一步研究，也尚缺少该设备较适宜的胸部CT低剂量扫描方案。特此，进行了本次临床研究。

1 资料和方法

1.1 一般资料

前瞻性收集我院2014年1月—2015年6月期间行胸部CT平扫检查的受检者180例，年龄17～88岁，平均（57.72±14.81）岁，体质量 35～115 kg，平均（67.24±12.81）kg，身高 145～185 cm，平均（165.63±8.37）cm。所有受检者均自愿参加本研究并签署了知情同意书。

1.2 研究方法

将180例受检者按照扫描先后顺序依次分成A、B、C、D、E、F 六组。 使用 Philips Brilliance iCT 进行胸部CT扫描。A组受检者采用常规胸部CT扫描条件（120 kV/250 mAs）进行扫描，B组受检者采用120 kV/200 mAs的低剂量扫描，依此类推C组受检者采用 120 kV/150 mAs、D组受检者采用 120 kV/100 mAs，E组受检者采用120 kV/50 mAs，F组受检者采用120 kV/30 mAs的低剂量扫描。同时为了不影响受检者的临床诊断，对于低剂量扫描各组，根据受检者临床实际情况，权衡获益和风险，经与受检者有效沟通、告知后，部分受检者在进行低剂量扫描后追加常规剂量的胸部CT平扫。获得扫描数据后，A组常规剂量胸部CT扫描分别采用滤波反投影法和iDOSE4迭代重建算法重建图像，并分别命名为A1组（滤波法）和A2组（迭代法），各低剂量组扫描数据采用iDOSE4迭代重建算法重建图像，技术重建强度为level=4。然后在主动脉弓层面，分别将感兴趣区（ROI）放置于主动脉、肺野、胸4椎体骨松质、胸壁肌肉的密度均匀区域，测量并记录其CT值和标准差（图1，2）。以CT值反应CT对各种组织的显示能力和一致性，以各种组织测得的标准差反应该图像的噪声。比较各组胸部CT扫描图像各ROI的CT值和标准差的差异，以此客观评估其图像质量和噪声，并以此作为确定胸部CT适宜低剂量扫描方案的依据。同时，每组受检者扫描完成后都记录其容积CT 剂量指数（Volume CT Dose Index，CTDIvol），作为比较各组受检者所接受的辐射剂量的依据[2]。对于各组各组织噪声评估与A1组图像噪声比较未见显著性差异的各组，比较其CT剂量指数，进一步研究在不影响图像质量的前提下迭代重建算法降低受检者辐射剂量的程度和有效性，在辐射剂量和图像质量间找到一个最佳的平衡。

1.3 统计分析

使用SPSS 17.0统计软件包进行统计学处理，定量数据以±s表示，以P＜0.05作为差异具有显著性意义的标准。

2 结果

180例受检者均顺利完成了CT检查，并且按照实验设计测得各组受检者各部位CT值及标准差（图1，2），各组各部位CT值均值及标准差的统计结果详见表1。以CT值反应各组各组织之间图像的一致性，以标准差反应各组图像之间噪声的差异，并以此评价各组的图像质量。研究中发现在一定的剂量范围内采用较低的扫描剂量，图像质量并没有出现明显的变化（图3，4），但当扫描剂量降低到超过一定限值后，随着扫描剂量的降低图像质量便出现了明显的下降（图5～8）。

采用SNK法进行两两比较，肺及骨组织标准差A2、B、C三组间均未见显著性差异。A1组与D组间亦未见显著性差异，但两组与E、F间均具有显著性差异。肺组织标准差B、C组与A1组间未见显著性差异，但A1组与A2组间具有显著性差异。肌肉组织和主动脉标准差因方差不齐取对数后进行检验发现，除肌肉组织标准差A1组和C组间未见显著性差异，主动脉标准差A1组和B组间未见显著性差异，其余各组间均具有显著性差异，其标准差按A2、B、A1和C、D、E、F组呈现依次递增的趋势。骨组织均值C组与其它各组间具有显著性差异。A1、A2组和其它各组间亦具有显著性差异。A组至F组CTDI分别为 16.89 mGy、10.12 mGy、6.73 mGy、3.35 mGy、2.03 mGy、1.02 mGy。

图1，2 在主动脉弓层面，分别将ROI放置于主动脉、肺野、胸4椎体骨松质、胸壁肌肉密度均匀区域，测量并记录其CT值和标准差。图1，2为同一受检者同一层面标准剂量滤波法图像。图3，4 为D组同一受检者同层面迭代算法图像，图像质量较好，与图1，2 A1组影像质量没有明显差别。Figure 1,2.At the aortic arch level'ROI was placed in the aorta'the lung field'the cancellous matter of the T4 vertebrae and the muscle of the chest wall(homogeneous density region).The CT value and the standard deviation were measured and recorded.Figure 1 and Figure 2 show the standard dose FB images of the same patient at the same level.Figure 3,4.Show the IR(iterative reconstruction)images of the same patient(from D group)at the same level.Compare to A1 group(Figure 1'2)'there was no significant differences of the image quality.

图5，6 为E组同一受检者同层面迭代算法图像，图像质量较图1～4明显变差，颗粒粗糙。图7，8 为F组同一受检者同层面迭代算法图像，图像质量较图1～4明显变差，颗粒更加粗糙。Figure 5,6.Show the IR(iterative reconstruction)images of the same patient(from E group)at the same level.Compared with Figure 1 ～4'the image quality was obviously decreased.Figure 7,8 Show the IR(iterative reconstruction)imagesofthe same patient(from F group)at the same level.Compared with Figure 1 ～4'the image quality was obviously decreased.The SNR was the worst.

表1 各组各部位CT值及标准差统计结果

3 讨论

多层螺旋CT胸部低剂量扫描在早期肺癌筛查中发挥了重要的作用，其诊断价值明显优于常规X线摄片检查[3]。飞利浦推出的256层iCT采用的第4代迭代重建（iDOSE4）技术[4]，在保证图像质量的前提下能更有效地降低受检者的辐射剂量[5-6]，在胸部CT低剂量扫描中具有较大的应用潜力。

3.1 iDOSE4在确保图像质量的前提下降低辐射剂量的作用和限度

研究中发现以A1组，即120 kV/250 mAs常规扫描剂量的滤波反投影法重建的胸部图像作为胸部图像质量的标准时，等剂量的迭代重建算法确实能够提高胸部CT图像的质量，具体表现在肺组织、肌肉组织、主动脉的标准差A1和A2组间具有显著性差异，A1组数值大于A2组。而CT图像各种组织标准差的产生是基于图像的噪声，也就是说A1组图像肺组织、主动脉、肌肉组织的噪声高于A2组。而这些图像噪声的降低归功于iDOSE4迭代重建算法的使用。肺与骨组织标准差A1组大于A2组，具有显著性差异，这也说明采用相同的扫描条件迭代重建算法降低了图像的噪声，提高了图像的质量。国人在冠状动脉成像及心功能评价上亦进行过迭代重建算法与滤波反投影法的对照研究，取得了一致的结果[7]。研究同时还发现在获得相同的图像质量时，iDOSE4迭代重建算法能够有效降低受检者的辐射剂量，表现在肺和骨组织标准差A1组与B、C、D组间未见显著性差异，主动脉标准差A1组与B组间未见显著性差异，但与C组间具有显著性差异，即低于C组，而肌肉组织标准差C组和A1组未见显著性差异，但与B组具有显著性差异，即B组低于A1组，也就是说综合评价A1组图像质量略低于B组略优于C组。而A1组CTDI为16.89 mGy，相对于B组的10.12 mGy而言辐射剂量降低了40%，相对于C组的6.73 mGy而言辐射剂量降低了60%。也就是说，在保证图像质量基本不变的情况下，迭代重建算法能降低大约60%的辐射剂量。

3.2 iCT胸部适宜低剂量扫描方案的确定和探讨

降低螺旋CT辐射剂量的主要方法包括降低管电流、降低管电压和增加螺距。由于管电流对辐射剂量的贡献最大，且根据辐射剂量公式，管电流的降低与吸收剂量呈线性相关，因此本研究采取降低管电流的方法来减少患者所接受的辐射剂量。研究发现，D组肺与骨组织的标准差与A1、B、C组间未见显著性差异，但均高于E、F组。这说明D组肺和骨组织具有较好的图像质量，与使用常规剂量采用滤波反投影法重建的A1组之间没有显著性差异，能够满足诊断的需要（图1～4）。而肌肉和主动脉标准差D组虽有所升高，但考虑到胸部CT低剂量扫描的主要目的为早期发现肺部肿瘤性病变，而肌肉和主动脉噪声的相对升高不会造成早期肺癌漏诊和误诊，而剂量更低的E组、F组肺组织的噪声也明显的增加了，这必将影响肺内病变的清晰显示（图5～8），因此认为D组的120 kV/100 mAs扫描剂量是最适宜的胸部CT低剂量扫描方案，而此时CTDI降低至3.35 mGy，相对于常规扫描剂量辐射剂量降低了80%。本研究采用的是固定管电压和螺距的方法，因此所获得的最佳扫描方案也就限于该管电压及该螺距。不同管电压、不同螺距的最优低剂量扫描方案，需要重新进行纵向对照研究。

综上所述，对于体检人群的初诊筛查，iCT的iDOSE4迭代重建算法在降低辐射剂量80%的同时，能够提供接近常规剂量的胸部图像质量，与文献报道一致[8]。在对辐射日益敏感的今天，这将具有很好的社会效益，相信随着设备的普及和研究的深入应用将越发普遍。