唐红梅，任芳芳，2，杨柳，余泽平，2，郁仁强

1.重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆400016；

2.重庆医科大学第一临床学院医学影像技术系，重庆400016

随着计算机体层摄影(computer tomography，CT)检查技术的发展，CT检查成为最常用的放射诊断手段之一。越来越多的人选择CT检查，由此带来的CT检查的诊疗辐射也已经成为重要的卫生安全问题。目前主要的CT设备制造商都提供自动曝光控制(Automatic Exposure Control，AEC)系统，通过增加对高衰减区域的暴露和调节管电流减少对低衰减区域的暴露来优化患者的剂量和图像质量[1-2]。定位像用于确定合适的管电流量，是AEC系统应用的基础。CARE Dose 4D是西门子提出的四维自动实时剂量调整技术，已广泛应用于临床CT检查中。本研究利用胸部仿真CT模体，探讨在CARE Dose 4D技术中使用不同定位像对胸部CT检查图像质量和辐射剂量的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料 采用西门子新一代双源炫速CT(SOMATOM Definition Flash，Siemens，Germany)，胸部仿真CT模体(日本Kyoto KAGAKU公司)，该模体由与人体的组织等效的X线吸收率的材料制成，模拟成年男性的胸部。

1.2 扫描方案2018年在重庆医科大学附属第一医院放射科，使用胸部仿真CT模体进行实验，将胸部仿真CT模体按照标准胸部扫描体位进行摆位，在肺尖层面、气管分叉层面、心脏层面放置直径约为15 mm模拟磨玻璃结节。实验一共分成三组扫描，A组使用胸部正位定位像(图1A)扫描，B组使用侧位定位像(图1B)扫描，C组使用正、侧位双定位像扫描，每次扫描参数一致。采用螺旋扫描，FOV 350 mm，参考管电压120 kV，参考管电流量80 mAs，螺距1，层厚5 mm，层间隔5 mm，开启CARE Dose4D技术。每组分别扫描10次，每次扫描的层数和范围完全一致，均为肺尖到肺底，并记录每一次扫描的剂量长度乘积(dose length product，DLP)。

图1 胸部仿真CT模体扫描正位定位像(A)和侧位定位像(B)

1.3 主观图像质量评价 将扫描的图像传输至工作站(MMWP workstation，Siemens，Germany)，并分别设置肺窗(窗宽1 400 Hu，窗位-500 Hu)和纵隔窗(窗宽350 Hu，窗位50 Hu)进行，并隐藏图片信息。请两名工作经验在五年以上的放射科医师进行盲阅。采用5分法进行评价，5分图像：模拟磨玻璃结节边缘清晰，肺组织结构和细节显示清楚，图像质量佳(图2A)；4分图像：模拟磨玻璃结节边缘显示可，肺组织结构和细节显示较好，图像质量较好(图2B)；3分图像：模拟磨玻璃结节边缘略模糊，大部分肺组织结构和细节显示清楚，图像质量可；2分图像：模拟磨玻璃结节边缘模糊，肺组织结构显示不清，细节显示不良，图像质量差；1分图像：模拟磨玻璃结节边缘不可见，肺组织结构显示不清，图像质量很差。3分及其以上为满足诊断要求，当两名医师意见不一致时，协商达成一致意见。

图2 气管分叉层面CT图像(A)和心脏层面CT图像(B)

1.4 客观图像质量评价 选择肺尖层面、气管分叉层面、心脏层面的模拟磨玻璃结节作为感兴趣区(ROI)，ROI均为圆形，面积为20 mm2，测量每一次扫描三个层面的ROI的CT值和SD值，同时将相同大小的ROI放置在同一层面的模拟血管处，测量模拟血管的CT值SD值，计算信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR)，SNR=模拟磨玻璃结节CT值/模拟磨玻璃结节SD值；CNR=(模拟磨玻璃结节CT值—模拟血管CT值)/模拟血管SD值。

1.5 统计学方法 采用SPSS 22软件包数据分析。计量资料均以均数±标准差(±s)表示，三组图像的主观质量比较采用方差分析，三组扫描的SNR、CNR及辐射剂量比较采用方差分析，组间两两比较使用LSD-t法，行方差齐检验；使用Kappa检验判断两名医师评分的一致性。Kappa值≥0.80时，表示一致性非常好；当0.80＞Kappa值≥0.6时，表示一致性较好；当0.60＞Kappa值≥0.4时，表示一致性一般；当时Kappa值＜0.4时，表示一致性差。检验水准α=0.05，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组图像的主观质量评价 两名影像科医师对图像质量评价的一致性较好(Kappa=0.626)，且所有图像质量评分都在4分及其以上，均能满足诊断要求。A、B、C三组图像质量评分分别为(4.83±0.38)分、(4.73±0.45)分、(4.80±0.41)分，差异无统计学意义(F=0.456，P=0.630)。

2.2 三组图像的客观质量评价A、B、C三组图像在肺尖层面、气管分叉层面及心脏层面的SNR和CNR见表1。A组图像在肺尖层面、气管分叉层面及心脏层面的SNR和CNR高于B组和C组，差异有统计学意义(P＜0.05)。B和C组图像在肺尖层面、气管分叉层面及心脏层面的SNR和CNR的差异无统计学意义(P＞0.05)。

表1 三组图像质量客观评价指标比较(±s)

表1 三组图像质量客观评价指标比较(±s)

注：与A组比较，a P＜0.05。

客观评价指标A组(n=10)B组(n=10)C组(n=10)F值P值肺尖层面SNR22.25±0.2421.76±0.16a21.80±0.18a18.960.001 CNR17.31±0.0717.16±0.09a17.16±0.12a7.610.002气管分叉层面SNR24.66±0.2022.31±0.14a22.24±0.19a585.780.001 CNR18.74±0.1818.05±02.0a18.04±0.10a58.480.001心脏层面SNR28.09±0.3427.43±0.33a27.52±0.32a11.610.001 CNR16.21±0.2615.39±0.14a15.60±0.52a15.130.001

2.3 三组扫描的辐射剂量比较A组、B组、C组扫描的DLP分别为(143.50±0.71)mGy·cm、(106.90±0.74)mGy·cm和(107.20±0.79)mGy·cm，差异有统计学意义(F=7 972.02，P=0.001)，其中B组、C组的辐射剂量明显低于A组，而B组和C两组的辐射剂量相当。

3 讨论

随着CT检查临床应用的增加，人们对辐射剂量的危害越来越重视。目前，临床上降低受检者辐射剂量的方法很多，包括重建算法技术[3]和人工智能技术[4]等。AEC技术可以根据定位像的信息，智能调节管电流，提高X线的使用效率，保证不同体型的受检者之间、同一受检者不同层面之间图像质量的一致性，减少X线球管的负荷，从而延长球管使用寿命，已被证实是一种可以有效降低受检者辐射剂量的技术[5]。

CARE Dose 4D技术是西门子公司提供的四维智能在线剂量调节管理软件，该软件可以根据不同的体型、不同解剖部位，自动调节球管电流的输出。在尽可能低的剂量水平下，提供噪声一致的图像，广泛应用于降低受检者的辐射剂量[6]。CARE Dose 4D技术是根据受检者的身高、体质量和Z轴方向自动调整受检者接受的辐射剂量，同时，通过定位像确定长轴各个位置的衰减，根据这个衰减来调节管电流[7-8]。在常规临床工作中，胸部CT检查常采用正位定位像成像，但部分学者发现：在采用CARE Dose 4D技术的胸部CT检查中，利用正、侧双定位像进行扫描时可以进一步的降低患者的辐射剂量，从而得出正、侧双定位像扫描可提供更多X射线衰减信息，能更准确地计算出受检者检查所需要的最优的扫描条件[9-12]。然后，以上研究仅对比了胸部正位像和正、侧双定位像扫描，没有考虑单一侧位定位像对CARE Dose 4D技术的影响，故得出的结论具有一定的局限性。

为了探讨正、侧双定位像扫描为什么会降低辐射剂量，笔者通过对胸部仿真CT模体进行实验，设计分别采用胸部正位定位像扫描(A组)，侧位定位像扫描(B组)，正、侧位双定位像扫描(C组)，最终研究得出：在胸部CT检查时，侧位定位像扫描(B组)同样可以达到正、侧位双定位像扫描(C组)的效果。即侧位定位像扫描(B组)时，与常规正位定位像扫描(A组)相比，在没有明显降低图像质量的情况下，同样可以降低了检查时的辐射剂量。所以笔者认为：正、侧位双定位像降低辐射剂量并不是因为双定位像扫描可提供更多X射线衰减信息，而是因为胸部侧位定位像提供了更短的投影像横截面积及胸骨和脊柱等高密度的骨组织位于定位像的边缘：①胸部正位定位像显示的是左右方向的投影，而胸部侧位定位像显示的是前后方向的定位像，胸部仿真模体与正常人胸部相似，前后径短于左右径，故侧位定位像(图1B)比正位定位像(图1A)径线更短。②胸部侧位定位像扫描时，密度较高的胸骨和脊柱投影于定位像的边缘，而正位定位像扫描时，密度较高的胸骨和脊柱投影于定位像的中央区。CARE Dose 4D技术调节管电流与患者的体型、部位的密度等多种因素有关[13-15]，胸部CT检查中，与常规正位定位像相比，侧位定位像可以在保证图像质量的前提下，提供更低的辐射剂量。与正位定位像相比，侧位定位像定位还可以清楚显示后肋膈角，可以准确定位减少了扫描长度[16]。

在CARE Dose 4D技术下，利用正、侧双定位像来进行定位扫描也可以降低辐射剂量的同时获得满足诊断要求的图像，但扫描两个定位像毕竟是要花费一定的时间，增加了辐射剂量风险，并会减少球管的使用寿命。临床上工作较繁重，病人较多，采用单一侧位定位像扫描可以节省一定的时间，并可能减少定位像的剂量。西门子公司CT设备可以根据预览图像重建合适的显示视野，可以取得与正、侧双定位像一样的效果。

故在应用CARE Dose 4D技术进行胸部CT扫描时，推荐使用单一侧位定位像扫描，在保证图像满足诊断要求的同时，减少曝光次数，降低辐射剂量。

本研究尚有一定的局限性：以模体作为研究对象，没有考虑到受试者具有个体性的差异，也不能观察呼吸运动对图像的影响；体模实验模拟最理想的扫描状态，仅使用侧位像定位，对于不能举手的患者，可能由于肩关节、肱骨、椎体或肺尖病灶等影响，不利于对肺尖的定位，反而出现多扫或漏扫的情况；侧位定位像用于定位扫描，要取得合适的显示视野，需要再次重建图像。在今后的研究中，会逐步推广到临床受试者中扫描验证。