腰椎64层螺旋CT扫描参数的优化及临床应用.pdf

／IYfllllfll／Illtl8lllllfoftllfl6lllIJIflllllJ4IIIJIl9llllll 腰椎6 4 层螺旋C T 扫描参数的优化及临床应用研究生：董艳军专业：影像医学与核医学导师：王鹏程教授中文摘要目的评价不同扫描条件下6 4 层螺旋C T 腰椎扫描对图像质量及辐射剂量的影响，探讨6 4 层螺旋C T 腰椎优化扫描方案应用的可行性及其适宜的优化扫描条件，并对优化方案进行临床验证方法通过调节6 4 层螺旋C T 设备( G EL i g h tS p e e dV C T ) 扫描参数，对C a t p h a n5 0 0C T 性能模体进行扫描，在a d w4 ．3 工作站评价图像质量；再利用相同的参数扫描C T 剂量模体，用S o l i d o s e 剂量仪及长杆电离室监测体模的辐射剂量分析上述研究结果，总结出扫描参数的优化方案；最后对扫描参数优化方案进行临床验证结果( 1 ) 在相同毫安秒下，不同扫描条件对图像质量影响不大( P > 0 ．0 5 ，扫描视野为l a r g eb o d y 及X 线球管焦点改变时除外) ，但辐射剂量有所不同：三种扫描视野s m a l lb o d y 、m e d i u mb o d y 及l a r g eb o d y 中，s m a l lb o d y 辐射剂量最低；在保证最薄扫描层厚O ．6 2 5 m m 的前提下，探测器宽度2 0 m m 、轴扫条件下的有效剂量最低；扫描时间对辐射剂量影响不大。

2 ) 四种重建算法S T N D 、B O N E 、B O N EP L U S 及E D G E 的图像质量有显著性差异( P 0 ．0 5 ，l a r g eb o d yS F O Va n dt h ec h a n g i n gi nt h ef o c u so fX - r a yt u b ew e r ee x c e p t e d ) ．B u tt h er a d i a t i o nd o s ew a sd i f f e r e n t ．A m o n gt h r e ek i n d so fs c a nf i e l do fv i e w ，s m a l lb o d y ，m e d i u mb o d ya n dl a r g eb o d y ，t h er a d i a t i o nd o s eo fs m a l lb o d yw a sm i n i m u m ．U n d e rt h ec o n d i t i o no ft h e0 ．6 2 5 m mt h i c k n e s so fl a y e ro fs c a n n i n g ，t h ee f f e c t i v ed o s ea td e t e c t o r2 0 m mw i d t hw i t ha x i a ls c a nw a st h el o w e s t ．T h es c a nt i m eh a dl i t t l ei n f l u e n c eo nt h er a d i a t i o nd o s e ．T h e r ew e r es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e so ni m a g eq u a l i t ya m o n gt h ef o u rr e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h m ：S T N D ，B O N E ，B O N EP L U Sa n dE D G E ( P _ _ 0 ．7 5 时，两者一致性较好；O ．7 5 > K a p p a > 0 ．4 时，两者一致性一般：若K a p p a 0 ．0 5 ) ，12 0 m A 组与8 0 m A 组之间、6 0 m A 组与4 0 m A组之间无差异( P > 0 ．0 5 ) ，其余各组图像之间有差异( P 0 ．0 5 ) ，其余各组图像之间有差异( P 0 ．0 5 ) ，其余各组图像之间有差异( P 0 ．0 5 ) ，12 0 m A 组、8 0 m A 组、6 0 m A 组三组图像之间无差异( P > 0 ．0 5 ) ，其余各组图像之间有差异( P < 0 ．0 5 ) 。

3 0 m A 组有3 例( 15 ％) 出现较多伪影，位于腰骶关节与骶髂关节周围，轻度影响诊断2 ．2 ．2 辐射剂量的比较，不同管电流的D L P 值及有效剂量值如表2 3 所示，l6 0 m A 组～3 0 m A 组各组有效剂量分别为2 4 0 m A 组有效剂量的6 7 ．7 4 ％、4 7 ．7 4 ％、3 3 ．1 2 ％、2 5 ．1 6 ％、1 6 ．5 6 ％及l2 ．4 7 ％随着管电流的降低，各有效剂量值呈线性下降表2 3不同管电流的辐射剂量4 9注：图像a ～图像g ，管电流依次为2 4 0m A 、1 6 0m A 、1 2 0m A 、8 0m A 、6 0m A 、4 0 m A 、3 0m A ，扫描时f H J 均为1 ．O s ，层厚、层距均为Im m图16腰4 椎体层面骨窗图像5 0注：图像a ～图像g ，管电流依次为2 4 0m A 、1 6 0m A 、1 2 0m A 、8 0m A 、6 0r n A 、4 0m A 、3 0m A 扫描时f H J 均为1 ．O s ，层厚、层距均为lm m图l7腰椎正中矢状位骨窗图像注：图像a ～图像g ，管电流依次为2 4 0m A 、1 6 0m A 、1 2 0m A 、8 0m A 、6 0m A 、4 0 m A 、3 0m A ，扫描时『H 】均为1 ．O s ，层厚、层距均为3 r a m图l8腰5 ／骶l 椎间盘层面软组织窗图像5 2讨论C T 检查在获得大量影像诊断信息的同时，也不可避免的给受检者带来了一定的辐射危害。

随着辐射防护设备及技术的不断提高，放射防护工作的侧重点已由原来工作人员的防护转变为受检者的防护因此，受检者的防护问题，是放射防护工作的重中之重由于受检者直接接受辐射，在检查的过程中，除了机器的固有防护外，还要给受检者配备必要的防护器具而放射技术人员不同的操作技术所造成的辐射影响同样不可忽视，只有采用合理的操作技术才能更有利于受检者的防护因此，如何通过质量保证及质量控制等有效手段，在取得满意影像诊断信息的同时尽量减少受检者的辐射剂量，已成为当前放射影像学界和放射防护学界较为关注的问题C T 自上世纪七十年代问世以来，得到突飞猛进的发展和广泛的应用目前，多层螺旋C T ，特别是其强大的图像处理功能已使C T 成为不可替代的影像检查但是，当前C T 设备所设置的原始扫描参数所产生的辐射剂量偏高，而扫描参数的选取不当会降低影像诊断信息在国外，N a i d i c h 等1 2 l J 于1 9 9 0年首次提出了低剂量C T 的概念，即在其它扫描参数不变的情况下，降低管电流以达到影像诊断要求，并使受检者的辐射剂量相应下降随着公众放射卫生和自身防护意识的提高，这一技术逐渐受到关注影响C T 检查辐射剂量的因素有很多，概括的说，主要有两个方面【2 2 1 ，一方面是C T 设备自身设置情况，不同C T 设备的管电流与输出剂量关系不同，另一方面是C T 扫描参数( 如管电压、管电流、扫描时间、螺距及扫描视野等) 。

C T 设备是实现低剂量扫描的前提条件，而C T 生产厂家所设计的扫描参数组合大多是为了获得最佳空间分辨力、最佳密度分辨力以及最佳信噪比优化的系统设计是实现低剂量扫描的关键X 射线的几何探测效率同探测器的宽度以及灵敏度成正比，而图像的分辨率则由探测器的宽度、灵敏度、X线管焦点的大小以及图像重建方法等共同来决定【l0 1 为了取得最佳的成像效果以及降低X 射线的剂量，可以通过减小X 线管的焦点、滤过器和准直器的使用、降低数据采集系统中电子噪声、在扫描过程中进行实时的剂量调控等来实现另外，通过消除噪声和伪影等措施，可以降低X 射线的剂量而不影响图像质量从事C T 检查的操作人员，可以通过设定不同的扫描参数来降低X 射线的剂量在临床实践中，降低辐射剂量的方法主要有三种【2 3 1 第一种是适当降低管电压，由于C T 扫描时，X 射线穿透人体，因光电吸收及康普顿散射等效应使X 射线产生衰减，人体吸收剂量与X 射线的能量和粒子注量成正比，低能X 射线易引起组织吸收X 线量的增加以及图像信噪比( S i g n a l ．t o ．N o i s eR a t i o ，S N R ) 的降低，而X 射线能量由管电压决定，降低管电压的同时，降低了X射线能量，因此，管电压通常不应低于1 10k V ～12 0k V 。

第二种是增加螺距，增加螺距可减少曝光时间，从而降低辐射剂量，但螺距过大将导致Z 轴分辨力降低，影响图像质量【24 1 ，同时容易造成微小病灶的漏检第三种是降低管电流，由于管电流量与辐射剂量之间呈线性关系，而且降低管电流量可以相应降低辐射剂量，因此，降低管电流是目前研究最多的研究方法本实验研究采用由美国体摸实验室研制的C a t p h a n5 0 0C T 性能模体评价图像质量，该模具得到了国际上广泛的认可，可以应用于C T 轴向和螺旋扫描成像系统的各种操作评价以及质量保证【25 1 C T 扫描辐射剂量的测量，在实验中使用美国V i c t o r e e n 公司M o d e l7 6 ．4 l4 ．4 l5 头部和身体剂量模体、瑞典R T I辐射测量公司生产S o l i d o s e4 0 0 型剂量仪及C T 用l0 c m 长杆电离室，其测量结果非常精确，能如实反映扫描中所产生的实际辐射剂量C a t p h a n5 0 0C T 性能模体具有高度的精确性以及稳定性，可以为评价图像质量提供客观的数据，可以设置多种扫描方案重复扫描，避免了直接对患者进行研究的盲目性但是，该实验模体并非模拟人体腰椎结构，很多影像信息还无法在模体实验中体现。

鉴于此，我们进行了临床实验验证在临床验证过程中结合模体实验中优化的扫描参数，仅采用降低管电流法评价图像质量与辐射剂量实验中使用的G EL i g h t S p e e d6 4 排V C T ，无论是轴向扫描J 还是螺旋扫描，都应用真正各向同性体素的数据作重组处理，图像在冠状面、矢状面、斜面和曲面的分辨率都达到了与原始横断面图像分辨率的基本一致本实验C T 设备探测器阵列为6 4 ×0 ．6 2 5 m m ，层厚可以后重建对于O ．6 2 5 m m 层厚扫描图像可以重建0 ．3 r a m 以上任意层厚的图像，且对图像质量没有明显影响，因此实验中没有评价层厚对图像质量的影响对空间分辨力、噪声的检测选用O ．6 2 5 m m 层厚B O N E 重建算法图像，以提高空间分辨力及噪声的差异【2 6 】，便于精细比较增加探测器宽度使射线的利用率增加，噪声及辐射剂量有所降低【2 ¨由于程序设计原因，实验C T 设备在轴向扫描、探测器宽度为4 0 n u n 时，最薄层厚为2 ．5 m m ( 不能进行O ．6 2 5 m m 薄层重建) ，因此轴扫时最宽探测器宽度取2 0 m m D F O V 采用1 5 c m ，符合C T 照片质量临床评价标准【2 引，在512 ×512 矩阵下，像素大小为O ．3 ～0 ．4m m ，能精细比较图像质量。

影响图像质量的参数还包括X 线管有效焦点的大小有效焦点是指X 线管灯丝辐射的热电子经聚焦后在靶面上的瞬间轰击面积在X 射线投射方向的投影有效焦点越小，几何模糊越小，影像清晰度就越高：有效焦点越大，产生的晕影越大，影像清晰度就越低实验C 。