个体化降低CT扫描管电流在腰椎间盘检查的应用

白金城，迟红卫，王淑萍，门 明，于冬梅，王 冲，任进军，陈艳芳

（河北医科大学附属华北石油管理局总医院医学影像科，河北 任丘 062552）

个体化降低CT扫描管电流在腰椎间盘检查的应用

白金城，迟红卫，王淑萍，门 明，于冬梅，王 冲，任进军，陈艳芳

（河北医科大学附属华北石油管理局总医院医学影像科，河北 任丘 062552）

目的：探讨腰椎间盘CT轴位扫描中根据腰围个体化降低管电流的可行性和方法。方法：取猪腰部脊柱段，做成60～110 cm腰围的CT模型。其它扫描参数不变，以10～130 mA扫描腰椎间盘，得出图像质量合格的管电流值。选择2015年3—7月来我院接受腰椎间盘CT检查的患者350名，随机分为常规剂量组和低剂量组。常规剂量组患者50例，低剂量组患者300例，两组患者在年龄、身高、体质量的差异无统计学意义。常规剂量组采用130 mA扫描，低剂量组采用图像质量合格的不同腰围腰椎模型的管电流值增加10 mA进行扫描，比较两组CT扫描辐射剂量，采用直线回归分析腰围与管电流关系。结果：低剂量组CTDIvol较常规剂量组低73.39%，DLP低73.40%，二者比较差异具有统计学意义。以管电流为自变量，腰围为因变量，得出回归方程：y=0.498x+47.86，R2=0.881。结论：CT扫描前根据受检者腰围调整扫描时管电流，操作简单，充分体现CT检查辐射剂量控制的个体化和可操作性，具有临床实用意义。

椎间盘；腰椎；体层摄影术，螺旋计算机

临床上，腰椎间盘变性、膨出和突出是常见病，由于CT检查非常普及，价格也相对便宜，能够清晰显示椎间盘、硬膜囊及神经根，因此，绝大多数患者会选择CT检查，但是CT检查辐射剂量较高，而且腰椎扫描区域距离性腺较近，因此辐射安全问题不能忽视。

按照国际放射防护委员会（ICRP）规定的合理使用尽可能低的放射检查原则，CT低剂量扫描技术已经成为研究热点，国内外已有研究通过降低扫描时管电流[1]、迭代重建[2]等技术减低腰部CT扫描辐射的报道，由于患者的体型有个体差异，低剂量扫描时，在相同参数下，体瘦患者会接受过量辐射，超体质量患者曝光量可能不足。有学者调查显示由于患者身高、体质量等客观因素影响，即便是运用同一台CT进行同一部位的检查，病人所受到的辐射剂量也有很大差别[3]。本文根据患者腰围个体化设置腰椎CT扫描时的管电流值，以期达到保证图像质量，降低腰椎CT扫描X线辐射的目的。

1 资料与方法

1.1 病例选择

取猪腰部脊柱段，周围裹以肌肉，做成60～110cm腰围的CT模型。选择2015年3—7月来我院接受腰椎间盘CT检查的患者350名，随机分为常规剂量组和低剂量组。常规剂量组患者50例，男25例，女25例，年龄32～70岁，平均（55.3±13.3）岁。低剂量组患者300例，男196例，女104例，年龄30～78岁，平均（55.9±12.6）岁。两组患者在年龄、身高、体质量的差异无统计学意义。检查前告知患者采用低剂量扫描方法及目的并签署知情同意书。

1.2 入选及排除标准

入选标准：以腰腿痛就诊，临床怀疑腰椎间盘病变患者。排除标准：腰椎手术后扫描范围内有金属植入物，未婚、未育以及不接受低剂量CT扫描的患者。

1.3 方法

采用GE 16层螺旋CT行L3～S1间盘扫描，以非螺旋4i轴位扫描模式，转速0.8s/圈，旋转时间1.0s，层厚2.5 mm，层距2.5 mm，准直器宽度20 mm，扫描视野small body，显示视野25 cm，重建算法采用标准算法，L3～L5椎间盘扫描管电压为120 kV，L5～S1间盘扫描管电压为140 kV。腰椎模型扫描kV及其它参数不变，以10～130 mA每次递增10 mA扫描腰椎模型L3～S1椎间盘，由2名医师对图像质量进行评价，得出图像质量3分的管电压、管电流值。常规组腰椎CT检查采用130 mA，kV及其它参数不变；低剂量组CT扫描kV值及其它参数不变，首先在脐水平测量患者腰围，管电流值为在不同腰围腰椎模型取得的扫描数据增加10 mA，观察图像质量达3分，图像质量2分以下增加10 mA重复扫描，获取图像质量3分及以上CT扫描的管电流值及CT辐射剂量。

1.4 观察指标

CT图像质量根据图像噪声、伪影干扰以及软组织结构、骨性结构显示情况分为5分，图像质量3分以上为合格。1分：噪声大，伪影严重，组织结构显示不清，图像不能用于诊断；2分：噪声较大，伪影较严重，组织结构显示欠佳，图像影响诊断的准确性；3分：噪声可以接受，伪影轻微，组织结构清楚，图像可以满足诊断要求；4分：噪声轻微，无伪影，组织结构显示清楚，图像质量良好；5分：图像质量优良。

CT辐射剂量由扫描结束后自动生成的剂量报告值获得，辐射剂量指标有CT容积剂量指数（CT dose index，CTDIvol）和剂量长度乘积（Dose length product，DLP）。

1.5 统计学方法

应用SPSS 19.0统计软件包进行统计学处理，剂量资料以均数±标准差（±s）表示，两组CT剂量比较采用独立样本t检验，CT扫描管电流与患者身高、体质量、腰围之间的相关性采用两变量间相关性分析并计算Pearson相关系数，P＜0.05为差异具有统计学意义，采用直线回归分析腰围与扫描管电流的关系，得出回归方程。

2 结果

由2名医师采用双盲法对图像质量进行评价，以图像质量1分为不合格，2分为临界，3分为合格，4～5分为优良，不同腰围腰椎模型不同图像质量CT扫描管电流值见表1，腰围、管电流、图像质量关系见图1。70cm腰围模型10mA、20 mA、40 mA、60 mA扫描图像见图2，100 cm腰围模型20 mA、40 mA、80 mA、100 mA扫描图像见图3。

常规剂量组、低剂量组腰椎CT扫描剂量比较见表2，低剂量组辐射剂量明显减低，L3～S1总辐射剂量低剂量组CTDIvol较常规剂量组低73.39%，DLP低73.40%，二者比较差异具有统计学意义。腰围80 cm，60 mA以及腰围90 cm，80 mA CT扫描图像见图4。

图1 不同腰围模型CT扫描管电流值及图像质量关系。Figure 1. Relationship of tube current values of CT scanning and image quality in different waist.

表1 不同腰围、不同图像质量腰椎模型CT扫描管电流值（mA）

表2 常规剂量组、低剂量组扫描剂量比较

低剂量组腰椎CT扫描管电流与腰围相关系数0.939，管电流与身高相关系数0.019，与体质量相关系数0.667。以管电流为自变量，腰围为因变量，得出回归方程：y=0.498x+47.86，y代表管电流，x代表腰围，R2=0.881。

图2 分别为腰围70 cm模型的10 mA（图2a）、20 mA（图2b）、40 mA（图2c）、60 mA（图2d）扫描图像。Figure 2.10 mA(Figure 2a),20 mA(Figure 2b),40 mA(Figure 2c),60 mA(Figure 2d)scanned image of 70 cm waist model respectively.

图3 分别为腰围100 cm模型的20 mA（图3a）、40 mA（图3b）、80 mA（图3c）、100 mA（图3d）扫描图像。Figure 3.20 mA(Figure 3a),40 mA(Figure 3b),80 mA(Figure 3c),100 mA(Figure 3d)scanned image of 100 cm waist model respectively.

图4 L4～L5间盘扫描图像。图4a：腰围80 cm、60 mA。图4b：腰围90 cm、80 mA。Figure 4. Scanned image of L4～L5disc.Figure 4a: waist 80 cm,60 mA.Figure 4b:waist 90 cm,80 mA.

3 讨论

由于CT检查能够提供清晰的图像，直观地显示病变，已经成为腰椎病变的常规检查方法。CT检查频次的提高直接导致患者所受辐射剂量增加，辐射剂量对受检者存在着潜在增加诱发癌症的危险性，特别是儿童，对射线的敏感性高于成人。文献报道1.5%～2%的肿瘤可能是由于CT扫描辐射产生的[4]， Naidich等[5]于1990年提出了低剂量概念，低剂量扫描在胸部、头颈部、小儿等诸多方面都有广泛应用[6-8]。

腰椎扫描模式多数采用容积扫描，容积扫描增加了扫描范围及扫描时间，大大增加了辐射剂量，有研究表明[9]容积扫描每增加1 cm的扫描长度，会增加5%的DLP。轴位扫描时，CT球管旋转一周获得扫描数据后检查床移动进行下一周期扫描，无重叠扫描，图像重建时不需要插值处理，分辨率提高，有效层厚偏离更小，伪影大大减少，扫描时间减少，比螺旋扫描降低了辐射剂量，因此，腰椎间盘采用轴位CT扫描既可以降低辐射剂量，又可以提高图像质量，因此，当临床上考虑间盘病变时，轴位扫描图像能够满足诊断需要。

CT机的扫描参数决定了CT辐射剂量，通过增大螺距、减少扫描范围、降低管电流及管电压等手段可以达到降低辐射剂量的目的[10-11]。降低管电压导致X射线能量降低，低能射线更容易被人体组织吸收导致辐射剂量增加，增大螺距使扫描时间减少，会降低Z轴分辨率，漏检微小病灶，图像质量下降；在其它参数不变的情况下，X线辐射剂量与管电流呈线性关系，降低管电流可使辐射剂量下降，而且可调节范围大，降低管电流是目前降低辐射剂量的主要方式[12]。国内外已有研究通过降低扫描时管电流[13-14]技术减低腰部CT扫描辐射的报道，王俊山等[15]根据腰部前后径将患者分为偏瘦型、匀称型及偏胖型，将剂量降低至80～200 mAs，图像质量仍满足诊断。也有学者[16-18]研究认为腰椎间盘扫描时管电流降低至80～100 mAs时图像质量较常规剂量略有下降，仍能满足诊断要求。

但是以往的研究设置的低剂量扫描参数尚不能有针对性的对不同体型、不同肥胖程度的患者采用个体化的扫描参数，这就导致相同的管电流于体瘦者曝光过度，于体胖者曝光不足。有研究认为对不同体质量指数范围的患者采用不同的CT扫描剂量，可以达到个体化扫描目的，有效的降低辐射剂量[19]，但是在临床实践中，由于体型差异，相同的体质量指数的患者肢体、躯干肥胖程度不同，肌肉发达程度不同，根据体质量指数来确定管电流存在不适用问题。

王俊山等[15]和林俊东等[20]研究认为腰椎低剂量扫描中，腰围与图像质量的关系最密切，其次为体质量指数、年龄及体质量，腰围可以更敏感的反映出腰部的生理特征。因此本研究在CT检查前根据受检者腰围前瞻性设置扫描时的管电流，根据腰围计算管电流的回归方程y=0.498x+47.86，在实际工作中可以根据受检者自身指标对扫描剂量做相应的调整，个体化地降低辐射剂量，同时保证图像质量满足诊断要求。

CT扫描前根据受检者腰围调整扫描时管电流，操作简单，充分体现CT检查辐射剂量控制的个体化和可操作性，使放射工作人员更加放心地使用低剂量扫描技术，具有临床实用意义，CT轴位扫描结合个体化腰椎间盘低剂量扫描技术可减少患者接受的辐射剂量。

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Application in reduction of the tube current personalized in CT scanning based on the waistline in lumbar intervertebral disc

BAI Jin-cheng,CHI Hong-wei,WANG Shu-ping,MEN Ming,YU Dong-mei,WANG Chong,REN Jin-jun,CHEN Yan-fang
(Department of Radiology,Huabei Petroleum Administration General Hospital Affiliated Hebei Medical University,Renqiu Hebei 062552,China)

Objective:To explore the possibilities and methods of reducing the tube current personalized based on the waist in CT axial scanning of lumbar intervertebral disc.Methods:The CT model of 60～110 cm waistline was made of porcine lumbar spine.The lumbar intervertebral disc was scanned with 10～130 mA and other scanning parameters were unchanged.The tube current value was obtained when the image quality was standard.350 cases undergoing CT scanning of lumbar intervertebral disc in our hospital from March to July in 2015 were enrolled.All patients were randomly divided into two groups:conventional-dose group and low-dose group.The conventional-dose group consisted of 50 patients and the lowdose group consisted of 300 cases.There was no statistically significant difference between the two groups in age,height and weight.The lumbar intervertebral disc was scanned with 130 mA in conventional-dose group,and that in low-dose group was scanned with the tube current value increased by 10 mA,which was obtained with image of quality standards in waist lumbar model of different waistline.The dose of CT scan radiation was compared between two groups.The relationship between waistline and the tube current was analysed using linear regression.Results:The CTDIvol was lower 73.39%,and the DLP 73.40%in low-dose group comparing the conventional-dose group,the difference was statistically significant.The regression equation y=0.498x+47.86,R2=0.881 was derived with the tube current as argument and waistline as the dependent variable.Conclusion:The operation of adjustment of the tube current according to the waistline of patients before CT scan is simple, the individuation and maneuverability of CT radiation dose control is fully embodies.There is clinically practical significance.

Intervertebral disk;Lumbar vertebrae;Tomography,spiral computed

R681.53；R814.42

A

1008-1062（2016）06-0427-04

2015-10-28

白金城（1961-），男，河北霸州人，主管技师。E-mail：baijincheng111@126.com

王淑萍，河北医科大学附属华北石油管理局总医院医学影像科，062552。E-mail：zhongmingw@163.com