冯爱平， 陈爱华， 张婷婷， 李 丹， 王梦莉

（湖北省宜昌市第一人民医院放射科，宜昌 443001）

在高危人群中普及肺结节CT 筛查逐渐得到重视，但频繁随访带来的辐射剂量问题也让人担忧，既降低CT 辐射剂量又保证图像质量成了CT 技术发展的方向[1-2]。研究表明[3]，在双源CT扫描中应用迭代重建算法、能谱纯化、高低管电流匹配技术等CT 新技术能够实现不高于普通CT 辐射剂量成像，且保证CT 图像质量。本研究拟通过在成人胸部双能量扫描中应用能谱纯化技术与常规双能量扫描的对比研究，探讨双源CT 能谱纯化技术在提高图像质量、降低辐射剂量方面的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2017年12月至2019年3月宜昌市第一人民医院30例成年患者初次、随访2 次扫描图像数据，前后2 次扫描间隔至少3 个月，男性16例，女性14例，年龄23～72 岁，中位年龄56岁，体质量指数（BMI）为（21.28±3.12）kg·m-2。纳入标准：能憋气、配合完成检查，前后2 次扫描图像保存完整者，BMI 为18～28 kg·m-2。排除标准：胸部术后金属伪影严重者。所有患者扫描前均签署知情同意书。

1.2 仪器和方法

采用西门子炫速双源CT 扫描仪（SOMATOM Definition Flash，Germany），扫描前去除身上金属异物，并进行呼吸训练，非检查部位铅衣防护。初次扫描管电压80 kV/140 kV，随访扫描管电压80 kV/Sn140kV，高千伏球管采用能谱纯化技术，其余扫描参数相同：双能量模式，开启CARE Dose 4D，参考管电流32 mA/75 mA，融合系数0.4，探测器宽度128 mm×0.6 mm，螺距0.55，球管旋转时间0.28 s，层厚5.0 mm，层间距5.0 mm，肺窗卷积核BI70f，纵隔窗卷积核BI31f，SAFIRE3 级重建。所有患者均取仰卧位，双手抱头，头先进，扫描范围正侧位定位覆盖双肺区域，于吸气末屏气采集。

1.3 图像质量评价

所有图像数据在CT 控制台上进行测量分析。纵隔窗窗宽350 HU，窗位40 HU，肺窗窗宽1500 HU，窗位-800 HU。（1）图像质量主观评价：由2 名高年资放射科医师采用盲法，按5 分法分别在肺窗和纵隔窗上对图像质量进行评分，评定标准见表1。评估内容主要包括支气管、心包、血管及纵隔内淋巴结等结构的清晰度及对比度。（2）图像质量客观评价：分别在肺窗、纵隔窗图像上进行测量，选取胸主动脉、腋窝均匀脂肪（气管隆突层面）为设置感兴趣区（ROI），大小为（35±5）mm，记录ROI 内的CT 值和标准差（standard deviation，SD），以脂肪的标准差作为图像平均噪声（objective image noise，OIN），计算胸主动脉的对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）及信噪比（signal to noise ratio，SNR），CNR=（CT 动脉-CT 脂）/SD 脂，SNR=CT 动脉/SD 动脉[4]，重复测量3 次取平均值。

表1 图像质量主观评分标准

1.4 辐射剂量计算

记录控制台剂量报道上的CT 容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）、剂量长度乘积值（dose length product，DLP），根据有效剂量（effective dose ED）=DLP×k，其中胸部转换系数k=0.014 mSv/mGy/cm[5]。

1.5 统计学方法

采用SPSS 19.0 软件对数据进行统计学分析，计量资料采用均数±标准差（±s）表示，前后2 次辐射剂量对比采用配对t 检验，图像间客观评价指标（OIN、CNR、SNR）及主观评分采用F 检验，P≤0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射剂量

随访扫描CTDIvol、DLP 及ED 均较初次扫描组下降（P均＜0.01），见表2。

表2 两次扫描辐射剂量比较

2.2 图像质量主观评价

2 次图像间肺窗及纵隔窗图像质量评分差异均有统计学意义（P均＜0.01），其中初次图像质量评分最高。随访图像肺窗及纵隔窗图像质量评分分别为（3.65±0.37）分和（3.05±0.18）分，均可满足诊断要求。

2.3 图像质量客观评价

2 次图像间肺窗及纵隔窗各ROI 图像OIN、信噪比（SNR）及噪声比（CNR）差异均有统计学意义（P均＜0.05），其中初次图像SNR、CNR 较高，见表3。

表3 两组图像质量主客观评价比较（分，±s）

表3 两组图像质量主客观评价比较（分，±s）

组别 随访 F 值 P 值肺窗 52.56±9.56 -3.26 ＜0.051.00±0.27 2.67 ＜0.052.75±0.54 5.18 ＜0.053.65±0.37 3.54 ＜0.05纵隔窗 12.95±2.50 -2.17 ＜0.054.50±0.92 2.78 ＜0.0510.87±2.25 3.99 ＜0.053.05±0.18 3.96 ＜0.05 OIN SNR CNR评分OIN SNR CNR评分初次47.79±7.511.08±0.273.10±0.533.86±0.5311.80±2.674.95±1.4212.98±3.333.35±0.42

3 讨论

由于X 线照射生物体会造成电离辐射，对生物体会造成不确定性损伤。因此，医务人员应该始终遵循尽可能的低剂量原则，在保证图像质量的同时选择最合理的扫描参数和扫描技术[6]。然而，CT 图像质量和CT 射线剂量从一开始就是矛盾的两个方面，不适当地加大X 射线剂量无疑会对受检者产生负面效应；但不顾图像质量而盲目地降低射线剂量也无助于临床诊断的需要[7-8]。近年来，在全球CT 工程师和影像工作者的共同努力下，研发出了各种降低剂量的方法，如通过改良设备硬件性能、降低kV、自动电流调节技术、增加螺距、采用不同的重建算法等。

能谱纯化技术的原理是利用在高管电压X线球管输出端添加一定厚度的特殊锡过滤板，减少其和低管电压的能谱重叠，从而减少无效辐射，提高X 线光子利用率，提高图像质量，降低辐射剂量[9]。本研究采用80 kV/Sn 140kV 能谱纯化方案进行成人胸部检查，结果显示CTDIvol、DLP及ED 均明显低于常规80 kV/140 kV 扫描方案，在胸部双能量扫描中应用能谱纯化技术可降低人体吸收的辐射剂量约30%。Haubenreisser 等[10]采用Sn100kV 进行成人胸部CT 扫描，与传统100 kV 扫描相比，剂量降低约90%。

本研究采用能谱纯化、CARE Dose 4D、SAFIRE重建的双球管扫描辐射剂量与中国肺癌低剂量螺旋CT 筛查指南推荐（2018 版）低剂量扫描基本相当，图像质量也能够满足诊断要求。大量的文献研究证明了双源双能量CT 成像可以在不增加辐射剂量的基础上，提供更丰富的诊断信息[11-13]。

胸部CT 扫描主要以肺及纵隔内病变显示为主，由于肺为含气组织，与相邻组织的自然对比度高且X 线衰减程度轻，因此，较易实现低剂量扫描[14]。肺部病灶检出有赖于病灶与周围正常肺组织的对比度，而病灶清晰程度、病灶边缘的锐利度则与图像噪声有关[15]。降低扫描剂量，它对肺窗结构显示的图像质量影响甚微，完全能满足临床诊断的需要，虽然研究组的低剂量图像质量没有优于对照组，但是也极少出现质量差且影响临床诊断的图像，尤其是肺窗。

本研究的不足之处：（1）由于X 线穿透力随受检者的体表厚度增加而减弱，本文研究对象BMI较高，应未分析不同体型条件下能谱纯化技术在降低辐射剂量、提高图像质量方面的差异；（2）剂量过低时肺部磨玻璃结节的检出及定性诊断有一定限度[16]，本研究未能就该技术对肺部磨玻璃结节的诊断效能进行评价。

综上所述，对以肺部疾病筛查为主要目的的成人胸部检查，采用第2 代双源CT 能谱纯化技术可在满足诊断要求的前提下有效降低辐射剂量。