曾憲春　ZENG Xianchun張小勇　ZHANG Xiaoyong王榮品　WANG Rongpin王玉權(quán)　WANG Yuquan吳曙光　WU Shuguang

Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)降低CT輻射劑量精準性的實驗研究

曾憲春1ZENG Xianchun張小勇1ZHANG Xiaoyong王榮品1WANG Rongpin王玉權(quán)1WANG Yuquan吳曙光2WU Shuguang

作者單位
1.貴州省人民醫(yī)院影像科貴州貴陽550002 2. 貴陽中醫(yī)學院實驗動物研究所貴州貴陽550004

目的 應(yīng)用雙源CT對貴州小型豬胸部行不同方案掃描，探討Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)降低輻射劑量的精準性。材料與方法 對10只經(jīng)冠狀動脈栓塞造模后的貴州小型豬胸部重復(fù)行A、B、C 3組CT掃描，A組為常規(guī)掃描，100 kV/120 mAs；B組開啟Care Dose 4D掃描，電壓100 kV、參考電流120 mAs；C組開啟Care Dose 4D、Care kV掃描，參考電壓100 kV、參考電流120 mAs，其余條件保持不變。比較A、B、C 3組實際掃描管電流、管電壓、輻射劑量及圖像的平均CT值、噪聲、信噪比、對比噪聲比、主觀評分等。結(jié)果 A、B、C 3組實際掃描管電流、管電壓及輻射劑量差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與A組比較，B組有效劑量（ED）降低約13.89%，C組ED降低26.85%；圖像的平均CT值、噪聲、信噪比、對比噪聲比及圖像質(zhì)量主觀評分比較差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。結(jié)論 與常規(guī)掃描比較，Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)能大大降低輻射劑量并保證圖像質(zhì)量。

體層攝影術(shù)，X線計算機； 輻射劑量；疾病模型，動物；豬，雛型

CT最佳管電流智能調(diào)節(jié)（Care Dose 4D）技術(shù)和最佳管電壓智能調(diào)節(jié)（Care kV）技術(shù)能根據(jù)CT檢查目的、受檢者體型而自動調(diào)整管電流和管電壓，實現(xiàn)個性化智能掃描［1］，從而降低人群醫(yī)源性輻射劑量。針對Care Dose 4D及Care kV技術(shù)降低輻射劑量的研究，受倫理學限制均為不同個體間相同部位的報道［2-3］，準確性和一致性受到質(zhì)疑。本研究通過對與兒童胸廓大小相近的貴州小型豬胸部行不同方案的掃描，探討Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)在胸部CT掃描中降低輻射劑量、保證圖像質(zhì)量的準確性和與不同個體間相同部位研究的一致性。

1　材料與方法

1.1實驗動物 選取10只健康成年貴州小型豬，雌雄各5只，12～15個月齡，體重平均（17.39±4.19）kg。由貴陽中醫(yī)學院實驗動物研究所飼養(yǎng)場提供［4］。經(jīng)冠狀動脈栓塞造模后即刻行本研究，研究方案經(jīng)貴州省人民醫(yī)院實驗動物倫理委員會批準。

1.2儀器與方法 采用Siemens雙源CT（Somatonm Definition，Siemens Health Care，F(xiàn)orchheim，Germany）。對同一貴州小型豬分別行A、B、C 3組掃描，A組：100 kV/120 mAs掃描；B組：開啟Care Dose 4D，參考電流120 mAs，其余條件同A組；C組開啟Care Dose 4D及Care kV掃描，參考電壓100 kV、參考電流120 mAs，其余條件同A組。掃描范圍為胸廓入口至肺底層面。球管旋轉(zhuǎn)時間0.28 s，準直128 mm×0.6 mm，螺距1.2，層厚及間距均為8 mm，縱隔窗窗寬360 HU、窗位50 HU；肺窗窗寬-1000 HU、窗位-600 HU；圖像重建卷積核：肺窗（B70f very sharp ASA）；縱隔窗（B31 Medium smooth +）。圖像重建工作站為MMWP。

1.3輻射劑量 容積CT劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose length product，DLP）分別反映整個掃描容積的平均劑量和評價受檢者一次完成CT掃描總輻射劑量，由機器自動生成；有效劑量（effective dose，ED）根據(jù)公式：ED= DLP×K，K為換算因子（采用歐洲CT質(zhì)量標準指南胸部平均值0.014［5］，單位為mSv）。

1.4圖像質(zhì)量分析 圖像質(zhì)量評價包括主觀評分和客觀評價。

1.4.1圖像質(zhì)量主觀評分 主觀評分由3名主治醫(yī)師分別行雙盲法評判分析，根據(jù)評分進行圖像質(zhì)量的評估，取三者的平均值為最后的主觀評分。評分標準見表1［6］，其中解剖細節(jié)包括肺紋理及縱隔內(nèi)血管形態(tài)、范圍、邊緣清晰度以及容積再現(xiàn)（VR）和最小密度投影（MinIP）重建后支氣管的完整性等。圖像質(zhì)量評分≥3分可滿足診斷要求。

表1　貴州小型豬胸部行不同方案掃描圖像質(zhì)量的主觀評分標準

1.4.2圖像質(zhì)量客觀評價 客觀評價包括CT值、噪聲、信噪比（SNR）及對比噪聲比（CNR）。在各組圖像縱隔窗選擇升主動脈干，脊柱后方肌肉內(nèi)無偽影、鈣化等干擾區(qū)劃定感興趣區(qū)（ROI），大小為（50±10）mm2，記錄ROI內(nèi)平均CT值及標準差（SD）；SNR=CT值主動脈平均/SD主動脈平均。CNR指兩種組織信號強度差值與背景噪聲的SD之比，即CNR=（CT值主動脈平均-CT值脂肪）/SD主動脈平均。

1.5統(tǒng)計學方法 采用SPSS 20.0軟件，數(shù)據(jù)采用假設(shè)檢驗：完全隨機設(shè)計的方差分析，存在統(tǒng)計學差異后，再行配對t檢驗兩兩比較，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2　結(jié)果

2.13組掃描方案管電流、管電壓調(diào)節(jié)情況 3組方案實際掃描管電流差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），進一步行兩兩比較：A組、B組、C組間差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；3組方案實際掃描管電壓比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），進一步行兩兩比較：C組與A組和B組差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2　貴州小型豬胸部行不同方案掃描管電流、管電壓調(diào)節(jié)比較

2.23組掃描方案輻射劑量比較 CTDIvol、DLP、ED差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），進一步行兩兩比較：A組、B組、C組間差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。與A組比較，B組ED減低約13.89%；C組ED減低26.85%。見表3。

表3　貴州小型豬胸部行不同方案掃描輻射劑量比較

2.33組掃描方案CT值、噪聲、SNR及CNR比較3組掃描方案圖像升主動脈、脊柱后方肌肉、皮下脂肪CT值及升主動脈噪聲差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；3組掃描方案圖像升主動脈區(qū)SNR、CNR差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表4、5。

2.43組掃描方案縱隔窗、肺窗圖像質(zhì)量評分比較 3組掃描方案所得縱隔窗、肺窗圖像質(zhì)量評分均在4分以上，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），可認為3種掃描方式得到的胸部CT平掃圖像質(zhì)量無明顯差異。見表6及圖1、2。

表4　貴州小型豬胸部行不同方案掃描平均CT值及噪聲比較（HU）

表5　貴州小型豬胸部行不同方案掃描升主動脈區(qū)SNR、CNR比較

表6　貴州小型豬胸部行不同方案掃描圖像質(zhì)量評分比較（分）

圖1　同一貴州小型豬3種掃描方案同一層面肺窗及縱膈窗的比較。A組掃描方法所得肺窗，評分為4.78分A）；B組掃描方法所得肺窗，評分為4.79分（B）；C組掃描方法所得肺窗，評分為4.80分（C）；A組掃描方法所得縱隔窗，評分為4.82分D）；B組掃描方法所得縱隔窗，評分為4.81分（E）；C組掃描方法所得縱隔窗，評分為4.80分（F）

圖2　貴州小型豬胸部行C組掃描方案重建后VR支氣管樹重建完整，末梢結(jié)構(gòu)清晰（A），同一方案掃描后MinIP重建顯示氣管、支氣管及其分支清晰，管壁光滑，走行清晰（B）

3　討論

隨著CT技術(shù)的快速發(fā)展，CT檢查越來越廣泛地運用于臨床診療中，但其獲得精確診斷的同時，也對人體造成一定的醫(yī)源性輻射損害。X線輻射存在一定致癌、致畸風險，尤其對嬰幼兒、孕婦及育齡期婦女更加敏感［7-8］。因此，降低輻射劑量是當前研究的焦點。Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)是降低CT輻射劑量同時保證圖像質(zhì)量的措施之一，其工作原理［9］：根據(jù)定位像自動確定受檢者的體型，再根據(jù)預(yù)先設(shè)定的圖像質(zhì)量水平（參考電流、參考電壓），自動計算不同管電壓下所需管電流的基準值和變化曲線，在保證圖像資料達到預(yù)設(shè)圖像質(zhì)量水平的同時，優(yōu)化并降低掃描劑量。

關(guān)于Care Dose 4D和Care kV技術(shù)的文獻較多，集中在不同個體及不同部位間的研究比較［10-11］。本研究通過對雌雄各半共10只貴州小型豬胸部行不同方案的CT掃描，與常規(guī)胸部掃描比較，分析Care Dose 4D掃描及Care Dose 4D聯(lián)合Care kV掃描的各參數(shù)，發(fā)現(xiàn)3組掃描方案之間實際掃描管電流、實際掃描管電壓差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。ED間比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），且以常規(guī)掃描劑量最高（P＜0.01）；開啟Care Dose 4D掃描劑量稍低，ED降低約13.89%；開啟Care Dose 4D聯(lián)合Care kV掃描最低，ED降低約26.85%，表明Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)確實能降低CT輻射劑量，這與康紹磊等［12］運用Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)研究不同個體間胸部掃描報道一致。3種掃描方案圖像主觀評分差異無統(tǒng)計統(tǒng)計學意義（P＞0.05），且所有圖像評分均較高，在4分以上，原因是實驗動物為冠狀動脈栓塞心肌缺血造模失敗死亡后立刻進行的本項研究，避免了呼吸偽影的干擾。和已有在不同個體間相同部位的研究［10，12-13］圖像質(zhì)量評分結(jié)果一致性相同。對于客觀評價的比較，無論是對不同組織的CT值，還是對升主動脈區(qū)域的噪聲、SNR及CNR的對比，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），說明運用Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)掃描所得圖像的客觀評價指標并未下降。理論上掃描劑量的降低，必然導致圖像噪聲的增加，但本研究顯示，雖然3組圖像噪聲絕對數(shù)據(jù)依次有所增大，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），其原因主要考慮為Care Dose 4D、Care kV技術(shù)根據(jù)預(yù)先設(shè)定參考電流、參考電壓掃描從而保證圖像噪聲與之一致，與在不同個體、相同部位研究報道結(jié)果［3，10-11］同樣具有較準確的一致性。

總之，Care Dose 4D聯(lián)合Care kV技術(shù)在CT掃描中，能降低輻射劑量、保證圖像質(zhì)量，其功能和結(jié)果的準確性可信，值得臨床推廣應(yīng)用。但本研究尚有一定的局限性：受實驗動物所限，樣本數(shù)量相對較少，未對體重指數(shù)進行分組研究，未對圖像診斷效能作分析比較，將在以后的研究中進一步完善。

［1］ Zhang J， Kang S， Han D， et al. Application of intelligent optimal kV scanning technology （CARE kV） in dual-source computed tomography （DSCT） coronary angiography. Int J Clin Exp Med， 2015， 8（10）: 17644-17653.

［2］ 王曉華， 張艷， 袁慧書. 自動管電壓調(diào)制技術(shù)參考毫安秒對胸部CT平掃圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響. 中華放射學雜志， 2015， 49（3）: 179-182.

［3］ S?derberg M， Gunnarsson M. The effect of different adaptation strengths on image quality and radiation dose using Siemens Care Dose 4D. Radiat Prot Dosimetry， 2010， 139（1-3）: 173-179.

［4］ 劉云波， 王清勤， 陳振文， 等. 中華人民共和國國家標準實驗動物環(huán)境及設(shè)施（GB 14925-2010）. 北京: 中國標準出版社， 2010.

［5］ Hausleiter J， Martinoff S， Hadamitzky M， et al. Image quality and radiation exposure with a low tube voltage protocol for coronary CT angiography results of the PROTECTION II Trial. JACC Cardiovasc Imaging， 2010， 3（11）: 1113-1123.

［6］ Behrendt FF， Schmidt B， Plumhans C， et al. Image fusion in dual energy computed tomography: effect on contrast enhancement， signal-to-noise ratio and image quality in computed tomography angiography. Invest Radiol， 2009， 44（1）: 1-6.

［7］ 徐卓東. CARE kV—智能最佳kV掃描技術(shù)——降低劑量的同時提高圖像質(zhì)量. 中國醫(yī)療設(shè)備， 2012， 27（2）: 120-123.

［8］ 李青青， 吳莉， 江杰， 等. CARE kV聯(lián)合CARE Dose 4D技術(shù)降低頸部腫大淋巴結(jié)CT掃描的輻射劑量. 中國醫(yī)科大學學報， 2016， 45（1）: 48-52.

［9］ 楊石平， 吳莉， 王勇， 等. 原始數(shù)據(jù)迭代重建和智能最佳管電壓技術(shù)對降低顳骨掃描輻射劑量的比較. 中國醫(yī)學影像學雜志， 2013， 21（11）: 808-811.

［10］ 曾憲春， 付雋， 韓丹， 等. 智能最佳kV聯(lián)合自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)在眼眶CT掃描中的應(yīng)用價值. 放射學實踐， 2014，29（9）: 1035-1038.

［11］ 吳莉， 劉流， 楊石平， 等. Flash雙源CT智能最佳管電壓技術(shù)在小兒中耳膽脂瘤面神經(jīng)管裸露中的應(yīng)用. 中國醫(yī)學影像技術(shù)， 2015， 31（4）: 527-531.

［12］ 康紹磊， 曾憲春， 謝曉潔， 等. 智能最佳管電壓掃描聯(lián)合自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)降低成人胸部CT掃描輻射劑量. 中國醫(yī)學影像技術(shù)， 2013， 29（4）: 636-640.

［13］ 王亞寧， 時高峰， 杜煜， 等. 低劑量造影劑結(jié)合低管電壓在上腹部雙源CT掃描中的應(yīng)用. 中國醫(yī)學影像學雜志，2014， 22（3）: 204-207.

（本文編輯周立波）

Care Dose 4D Combined with Care kV to Reduce CT Radiation Dose: An Experimental Study of Assessing Its Accuracy

Purpose To explore the accuracy of combining Care kV and Care Dose 4D to reduce radiation dose by using Guizhou miniature pigs which underwent dual-source CT chest scans with different options. Materials and Methods Chest CT scans were performed upon the 10 Guizhou miniature pigs which were divided into groups A， B and C. With the other conditions remain unchanged， group A underwent conventional scan （100 kV/120 mAs）；group B had Care Dose 4D scan （voltage 100 kV， reference current 120 mAs）； group C underwent Care Dose 4D and Care kV scan （reference voltage 100 kV， reference current 120 mAs）. Aspects of actual scan tube current， tube voltage， radiation dose， average CT value， noise， signal noise ratio， contrast noise ratio， subjective ratings of images were compared among the three groups. Results In the three groups， the actual scan tube current， the tube voltage and radiation dose had significant differences （P＜0.05）. Compared with that in group A， effective dose in group B decreased by 13.89% and that in group C reduced by 26.85%； the average CT value， noise， signal noise ratio， contrast noise ratio and subjective ratings of images had no significant difference （P＞0.05）. Conclusion Compared with conventional scan， the technology of combining Care Dose 4D with Care kV can greatly reduce radiation dose but still remain high image quality.

Tomography， X-ray computed； Radiation dosage； Disease models， animal；Swine， miniature

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.09.001

王榮品

Department of Imaging， Guizhou Provincial People's Hospital， Guiyang550002， China

Address Correspondence to: WANG Rongpin E-mail: wangrongpin@126.com

貴州省科技計劃項目（黔科合SY字［2011］3057號）；貴陽市科技計劃項目（筑科合同［20151001］社63號）。

R445.3；R543.3

2016-03-17

2016-05-13

中國醫(yī)學影像學雜志

2016年 第24卷 第9期：641-644

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （9）: 641-644