胸部CT图像质量评价与辐射剂量的临床应用研究.pdf
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1、影像技术2024 年第 1 期影 像 检 查 技 术影 像 检 查 技 术胸部 CT图像质量评价与辐射剂量的临床应用研究刘铁,李艳艳,李鹏,王健(通讯作者)(天津市第一中心医院 放射科,天津300192)摘要:目的:归纳和分析影响胸部 CT图像质量的因素,进一步对照分析常规剂量组和低剂量组两组图像质量有无差异,以论证胸部 CT低剂量检查的可行性。方法:选取 150例胸部 CT查体的患者,A 组为常规剂量组,管电压120kV,管电流自动调节;B组为低剂量组,管电压 100kV,管电流自动调节。参照胸部 CT的图像质量评价标准对常规剂量组和低剂量组图像质量进一步作出主观评价。对辐射剂量、信噪比等客
2、观数据进行统计学处理,以 P0.05为差异有统计学意义。并与主观评价相比较。结果:主、客观评价两组图像质量均无统计学意义,A组辐射剂量与 B组辐射剂量有统计学意义。结论:影响图像质量的因素包括患者的因素、设备的因素以及操作者的因素,胸部 CT采用100kV低剂量检查可以作为常规扫描方案,获得的图像可以满足影像诊断的要求,具有可行性。关键词:胸部;计算机 X线摄影;体层成像;图像质量;低剂量中图分类号:R;814.2;R816.4文献标识码:ADOI:103969/j.issn.1001-0270.2024.01.04The Clinical Study of Imaging Quality A
3、ppraisal and Radiation Dose with Chest ComputedTomographyLIU Tie,LI Yan-yan,LI Peng,WANG Jian(Corresponding author)(Department of Radiology,the First Central Hospital,Tianjin300192,China)Abstract:Objective:To summarize and analyze the factors affecting the quality of chest CT images,and to further c
4、ompare and analyze whether the image quality of the conventional dose group and the lowdose group was different,so as to demonstrate the feasibility of low dose chest CT examination.Methods:A total of 150 patients with chest CT examination were selected.Group A was the conventional dosegroup,the tub
5、e voltage was 120kV,and the tube current was automatically adjusted;group B was the low-dose group,the tube voltage was 100kV,and the tube current was automatically adjusted.The image quality of conventional dose group and low dose group was further evaluated subjectively with reference to theimage
6、quality evaluation standard of chest CT.The objective data such as radiation dose and signal-to-noise ratio were statistically processed,and P0.05 was regarded as statistically significant,and comparedwith subjective evaluation.Results:There was no statistical significance in the subjective and obje
7、ctiveevaluation of the image quality of the two groups,and the radiation dose of group A and group B were statistically significant.Conclusion:Factors affecting image quality include patient factors,equipment factorsand operator factors.Chest CT using 100kV low-dose examination can be used as a rout
8、ine scanningscheme,and the obtained images can meet the requirements of imaging diagnosis,which is feasible.Key words:Chest;Computed radiography;Tomography;Image quality;Low dose收稿日期:2023-06-1219影像技术2024 年第 1 期影 像 检 查 技 术影 像 检 查 技 术胸部 CT 是临床工作中最常见的检查部位,肺组织内充满大量气体,与周围的组织结构,包括心脏、大血管、胸壁、肋骨等形成天然的对比,也具有一
9、定的代表性。胸部 CT 在呼吸系统常见疾病的临床诊治中发挥了极高的作用和价值,对于感染性病变、传染性病变、肿瘤性病变等的应用已较为成熟。在多次复查期间,患者不可避免地会接受更多的辐射。因此,如何在低辐射剂量下实现诊断性胸部 CT图像,以尽量减少整个被测人群的剂量,成为公众对 CT 扫描的一大需求。本研究为前瞻性研究,通过定量、定性的研究手段,归纳和分析影响胸部 CT 图像质量的因素,获得标准化影像,为数据的进一步挖掘和使用提供保障,如在影像组学和人工智能中的应用。参照胸部CT 的图像评价标准对图像进一步作出评价,主、客观评价适度降低辐射剂量对图像质量是否造成影响,来促进影像学检查流程、检查细节
10、不断优化和完善,实现全流程化的质控(检查前/中/后),加强规范化、标准化以及个性化检查技术方案的实施,以求确保图像质量的前提下,适度减少患者的辐射剂量,使患者受益。通过归纳和分析影响胸部 CT 图像质量的因素,来进一步对照分析常规剂量组和低剂量(低 kV)组两组图像质量有无差异,从而论证胸部 CT 低剂量检查的可行性。1材料与方法1.1一般资料选取 2021 年 10 月 14 日-2022 年 4 月 8 日在天津市第一中心医院放射科进行胸部 CT 查体的患者 150 人,分为两组,常规剂量组(简称 A 组)75 人,低剂量组(简称 B 组)75 人。A 组,男 42 名,女 33名,年龄
11、28-65 岁,平均(37.36.2)岁,体质量指数(body mass index,BMI)(22.143.1)kg/m2;B 组,男36 名,女 39 名,年龄 29-66 岁,平均(35.15.2)岁,BMI(21.833.4)kg/m2。纳入标准:年龄 25-70 岁,无临床症状;无吸烟史;无职业暴露者(石棉、铍、铀、氡等接触者)。排除标准:肺癌病史者;胸部接受放疗及化疗等治疗者;已怀孕或备孕者。1.2仪器与方法采 用 西 门 子 SOMATOM Definition Edge 64 排128 层同源双能量 CT,该设备具备 CARE kV 技术,如果激活 CARE kV,系统将自动推
12、荐适当的 kV 和有效 mAs 设置,迭代重建技术 SAFIRE 选择中等强度,其可在保持图像质量情况下优化应用的剂量。A 组为 120kV,自动曝光控制(CARE Dose)扫描;B 组为 100kV,(CARE Dose)。CARE kV 均选择半自动状态,系统自动调整有效毫安秒(Eff.mAs)进行补偿,探测器准直宽度 1280.6 mm,螺距 1.2,旋转时间 0.28s/r,FOV 350 mm。受检者采取标准位的胸部 CT,包括肺窗和纵膈窗进一步采用薄层重建。1.3图像评价1.3.1主观评价由 2 名经验丰富的放射科医师参照市胸部CT 照片影像质量控制标准进行主观评价,当意见不一致
13、,协商解决。肺尖(胸锁关节层面)、气管分叉层面及肺底层面,采用 5 分法对图像质量进行评分:5 分(优秀),图像噪声小,组织结构显示清晰,对比良好,完全可满足诊断要求;4 分(良好),图像噪声尚可,结构显示清楚,完全能满足诊断要求;3 分(一般),图像噪声较大,部分组织结构显示欠佳,基本可满足诊断要求;2 分(较差),图像噪声较大,组织结构显示不清,不能满足诊断要求;1 分(差),图像噪声较大,伪影较重,组织结构显示不清,完全不能满足诊断要求。以三个层面的累积分值为图像质量评分的最终结果,取 2 名医师评分的均值,大于 3 分,可作为影像诊断接受的图像。由一名副主任技师、一名主管技师和一名副主
14、任医师,参照我市胸部 CT 照片影像质量控制标准对全部图像进一步综合分析,归纳和总结影响图像质量的因素。1.3.2客观评价在各组纵膈窗薄层重建图像上,选择并测量气管分叉平面主动脉根部 ROI(面积约 180 mm2)的CT 值和噪声值,计算 SNR,SNR=CT 值/噪声值。20影像技术2024 年第 1 期影 像 检 查 技 术影 像 检 查 技 术1.4辐射剂量记录容积 CT 剂量指数(volume CT dose index,CTDIvol)及剂量长度乘积(dose-length product,DLP),由扫 描 仪 剂 量 报 告 提 供。计 算 ED(effective dose,
15、ED),ED(mSv)=DLPk,其中 k 为换算因子,参照欧洲指南提出的胸部平均值 0.014mSv/(mGycm)。1.5统计学分析采用 SPSS 19.0 统计分析软件。符合正态分布的计量资料(xs)表示,不同组别图像质量的比较采用独立样本 t 检验,P0.05 为差异有统计学意义。采用 Kappa 检验观察不同医师间评分结果的一致性(Kappa 值,0-0.20 一致性极低;0.21-0.40 一致性较低;0.41-0.60 一致性中等;0.61-0.80 一致性较高;0.81-1.0 一致性高)。2结果2.1两组病例一般资料统计受 检 者 年 龄 和 体 重 差 异 无 统 计 学
16、意 义(P=0.423、0.372)。见表 1。2.2两组图像质量评价2.2.1主观评价两名医师对两组图像质量评分的一致性较高(Kappa=0.73),对图像质量的评分见表 2。两组肺窗及纵膈窗图像评分差异无统计学意义(P=0.721,0.815)。2.2.2客观评价两组 SNR 结果见表 3。两组图像的 SNR 差异无统计学意义(P=0.35)。2.3两组辐射剂量评估两组的辐射剂量见表 4。两组 ED 差异有统计学意义(P0.01)。2.4两组图像质量的综合因素分析两组图像质量的综合因素分析,见表 5。表 1A 组(120kV)与 B 组(100kV)组病例一般资料统计表 2两组受检者肺窗和
17、纵膈窗图像质量的评分(xs)表 3两组受检者纵膈窗下所选兴趣区 SNR 值的比较(xs)表 4两组受检者接受辐射剂量的比较(xs)表 5影响图像质量的综合因素分析参数年龄(岁)BMI(kg/m2)A 组37.36.222.143.1B 组35.15.221.833.4P 值0.4230.372组别AB肺窗4.420.154.30.13纵膈窗4.390.144.380.12组别ABP 值DLP(mGy)20510.21388.20.01ED(mGy)2.870.111.930.070.01组别AB纵膈窗4.30.554.250.52检查部位质量问题分析胸部合计画面布局患者/设备参数基本信息不完整
18、00技术伪影(包括异物、设备)11影像质量窗宽/窗位00空间分辨率00密度分辨率00噪声11照片显示摆位不规范(包括解剖面线不规范、摆放方位不规范)11中心线入射问题00诊断区遮挡、部位遗漏0021影像技术2024 年第 1 期影 像 检 查 技 术影 像 检 查 技 术3讨论近年来,各种 CT 新技术层出不穷,不但提高了图像的质量,而且获得了定量和定性的影像学信息,使 CT 在临床应用的价值达到一个全新的高度。时至今日,随着 CT 检查在常规临床实践中频率的增加,并按照合理可达到的原则,在降低辐射剂量方面取得了很大进展。此外,对于原发性肺外肿瘤患者,通常需要长期 CT 扫描随访来检测和监测转
19、移性肺癌。除直径大于 30mm 的肺结节外,直径在4-30mm 之间的结节应进行多次 CT 扫描监测。然而,对于结节直径小于 4mm 的低风险癌症患者,CT随访不是必要的,正如 Fleischner Society 所推荐的。另外,对于与之相关辐射剂量的持续关注和研究仍为热点之一1。各种技术用于减少 CT 辐射剂量并提高图像质量。最近的研究集中在降低管电压或电流或使用高级迭代算法。电压和电流的降低直接降低了辐射剂量。据报道,在美国每年进行大约 8 000 万次 CT 检查,其中 10%是在儿科患者中进行的。由于 CT 在患者管理中的诊断价值,自 1980 年以来,CT 的使用增加了约八倍。此外
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