腰椎64排螺旋CT不同采集模式的剂量研究

[摘要] 目的 分析比较腰椎64排螺旋CT在三种采集模式设置下的扫描剂量大小，确定腰椎64排螺旋CT的最佳采集模式。方法 以水模模拟人体腰椎进行64排螺旋CT扫描，设定3组采集模式：A组（128×0.625）mm、B组（48×0.625）mm、C组（40×0.625）mm。每组采集模式对水模进行40次CT扫描，记录每次扫描的容积剂量指数，计算其剂量长度乘积和有效剂量，使用单因素方差分析进行多个均数比较。结果 三组容积剂量指数、剂量长度乘积、有效剂量的比较均为A组（128×0.625 mm）>B组（48×0.625 mm）>C组（40×0.625 mm）；C组有效剂量比A和B组平均容积剂量的分别降低17.45%、10.32%。结论 腰椎64排MDCT检查时以40×0.625 mm模式进行扫描辐射剂量最小。

[关键词] 64排MDCT；采集方式；CT剂量指数；有效剂量

[中图分类号] R816.8；R144 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2014）14-0056-03

多层螺旋CT（MDCT）密度分辨率高，成像方便快捷，其强大的多平面重建功能（MPR）为临床诊断提供了高质量的影像学资料。骨骼系统的CT检查是MDCT应用最广泛的领域，脊柱、四肢等部位的解剖细节均可得到精细的显示。本研究通过比较分析腰椎64排螺旋CT在三种采集模式设置下的扫描剂量大小，来确定腰椎64排螺旋CT的最佳采集模式，以在实际工作中确保患者避免不必要的辐射伤害。

1 资料与方法

1.1临床资料

以标准东芝水模模体为研究对象，本研究将研究对象分为A、B、C 3组，在2013年5～7月期间，使用标准东芝水模模拟人体腰椎进行扫描。

1.2研究方法

使用东芝64排螺旋CT扫描。获得整个模体定位图，选择水模区域，扫描长度300 mm。扫描参数：pitch=1.0、FOV=400 mm、电压=120 kV。设置3组64排MDCT腰椎扫描采集模式：A组 128×0.625 mm、B组 48×0.625 mm、C组 40×0.625 mm，每组采集模式对水模进行40次CT扫描，扫描时记录容积剂量指数（CTDIvol）、和扫描长度（L），根据剂量长度乘积公式DLP（mGy.cm）=CTDIvol×L计算出DLP，根据公式平均有效剂量E（mSv）=DLP×K计算平均有效剂量E，K为转换系数0.014[1]。

1.3统计学分析

用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（x±s）表示。采用单因素方差分析进行多个均数比较，以S-N-K法进行组间两两比较，检验水准α=0.05，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

64排MDCT三种腰椎采集模式的扫描剂量见表1。三组的容积剂量指数、剂量长度乘积和有效剂量的比较经单因素方差分析，P<0.05，三组之间差异有统计学意义，经S-N-K法对组间进行两两比较结果显示3个指标均为A组（128×0.625mm）>B组（48×0.625mm）>C组（40×0.625mm），C组有效剂量比A、B组有效剂量分别降低17.45%、10.32%。

3讨论

随着国民经济的飞速发展，物流、建筑等行业的蓬勃兴起，意外伤害患者的数量急剧增加，其中也包括了大量因高空坠落、交通意外等原因造成的腰椎骨折患者。腰椎压缩骨折、爆裂骨折在X线平片上仅可显示二维信息，无法观察组织重叠结构和具体解剖细节，MDCT则提供了理想的腰椎影像学检查手段。由于CT有着很高的密度分辨率和宽容度，对于血肿和椎间盘突出等软组织外伤性改变也可以很好的显示[2]，为临床医生提供了大量的影像学信息，但MDCT的大量应用在提高诊断准确性的同时也为患者带来了高辐射风险，Mulkens等的研究显示因外伤原因来就诊的患者中，有94%～96%并没有实际治疗意义的腰椎骨质或软组织损伤[3]，有大量的患者为排除腰椎损伤接受了不必要的辐射照射。为了保护患者免受额外的辐射损害，应找到一个行之有效的方法来减少腰椎MDCT的检查剂量，通过选择适宜的扫描采集模式来减少辐射剂量则是一个很好地研究方向。

Deak等的研究证实，因MDCT的Z轴方向扫描覆盖的范围为激活的探测器排数与准直长度的乘积，64排MDCT因其增多了探测器排数，增加了每旋转一次的Z轴覆盖面积，即患者接受了Z轴的过度扫描，使患者接受了不必要的辐射损害，应选择合适的准直器宽度来减少检查辐射[4]。对此国内有关于胸部CT不同准直器宽的辐射剂量的对比研究[5]，但准直器宽度的调整是在一定范围内进行，其对减少检查剂量的影响是有限的，本研究通过利用东芝64排MDCT所设定的三种采集方式进行水模扫描，分析探讨三种采集方式所需检查剂量的大小。

CT剂量指数CTDI（computed tomography dose index）是描述CT容积扫描辐射剂量的标称值[6]，据此可进行同一CT机器不同扫描参数下的剂量差异的比较。64排螺旋扫描时需要使用螺距因子（CT pitch factor）来校正加权剂量指数CTDIw，为此国际电工委员会定义容积扫描的剂量指数CTDIvol为：CTDIvol=CTDIw/CT pitch factor。临床应用中，CTDIvol值在扫描完毕后可显示在Scan界面中，直接读出即可，有研究以CTDIvol简便估算患者进行CT扫描时接受的辐射剂量[7]，用于临床剂量研究简便易行。

在剂量研究中，有实际意义的标称值为有效剂量E，但计算复杂。64层多螺旋CT每次检查的剂量长度乘积DLP（dose length product）（mGy.cm）=CTDIvol×（L+T）。扫描长度L是常数，T为准直层厚。K为剂量长度DLP与有效剂量E两个量之间的转换系数。国际放射防护委员会（International Commission on Radiological Protection，ICRP）发布了各个器官和组织的K值，具体值可以文献查阅，腰部K值为0.015 mSv/mGy.cm[8]。据此可粗略估算出有效剂量E=DLP×K= CTDIvol×（L+T）×K（mSv）[9]。本研究只用0.625 mm一种准直层厚，因为转换系数是恒量，由以上公式可计算出扫描的有效剂量：A组平均有效剂量最大是0.0878 mSv；B组平均有效剂量是0.0859 mSv；C组平均有效剂量最小是0.0686 mSv。B组比A组平均有效剂量降低0.0019 mSv，达2.16%；在相同准直器宽度下，C组比A组平均有效剂量降低0.0192 mSv，达17.45%；C组比B平均有效剂量降低0.0173 mSv，达10.32%。采用40×0.625 mm采集模式扫描腰椎可大大减少部分容积效应，使椎体、椎管等处的伪影减少，获得出色的对比度和细节分辨率。

64排MDCT控制X线束的宽窄的结构的准直器，它将X射线锥形射束转化为扇形射束，有利于减少散射线对成像质量的干扰，如同X线机的准直器一样，CT扫描范围也是由准直器规定的，所以准直器的宽度对扫描剂量的控制有着重要的意义。在Deak等对于冠脉多排MDCT的低剂量研究中，根据热释光剂量仪和标称值显示剂量，模拟不同的Z轴过度扫描，证实了使用适当准直器宽度可显著降低MDCT检查时Z向重叠扫描中不必要的辐射[4]。准直器间距即是准直宽度，对于多排螺旋CT来说，层厚往往大于准直宽度，两者之间的关系呈正相关，准直宽度增大则层厚也相应增大，此时的有效层厚即实际扫描的层厚，因为机器的制造工艺水平不同，标称的层厚值与实际值是有误差的，层厚越小误差越大，而层厚的误差与扫描所采用的方式和设备的类型无关，贯穿于机器的使用年限之中。准直器宽度和层厚虽然是两个完全不同的概念，但两者关系密切，而且两者对图像质量的影响结果是一致的。

因为重建层厚大于采集层厚的限制，要获得薄层图像必须将采集层厚设定的足够小，也就是说，想要获得1 mm层厚的重建图像必须将采集层厚设为小于1 mm，本研究将采集层厚统一设为0.625 mm，扫描完成后将薄层采集的图像进行厚层重建，充分利用了64排MDCT强大的后处理功能，以较小的扫描剂量获得了高质量的断层图像和重建图像，并将噪声控制到可接受范围内。

放射学检查中的ALARA（as low as reasonably achievable principle）原则应该在临床实践中实现而不是停留在概念中[10]，ICRP2006年建议书草案推荐的遗传效应的危害调整标称危害系数，对整个人群和成年工作人员分别为0.2×10-2Sv-1（20例/万人/Sv）和0.1×10-2Sv-1（10例/万人/Sv），对CT辐射人群的保护工作非常严峻，需要拿出行之有效的方法来减低患者的受辐射水平。64排MDCT已成为腰椎骨折、椎间盘突出、结核、肿瘤等临床常见病、多发病的重要检查手段，在保证诊断质量的前提下，应保证患者接受最低的辐射剂量[11，12]。本研究表明进行腰椎64排MDCT检查时，以40×0.625mm采集模式进行扫描辐射剂量最小，可以有效地避免患者接受不必要的辐射损害。

[参考文献]

[1] 夏巍，吴晶涛，尹肖睿，等. 数字合成体层成像低剂量特性在骨骼系统影像学中的研究[J]. 中华放射与防护杂志，2012，32（60）：657.

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[4] Deak PD，Langner O，Lell M，et al. Effects of adaptive section collimation on patient radiation dose in multisection spiral CT[J]. Radiology，2009，252（7）：140-147.

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[8] International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 61 Annual Limits on Intake of Radionuclides by Workers Base on the 1990 Recommendations[S]. Annals of the ICRP， 1991.

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[10] Stovis TL. The ALARA Concept in Pediatric CT：Myth or Reality[J]. Radiology，2002，223（4）：5-6.

[11] 卢文彬. 16层螺旋CT动脉造影对肾血管性高血压病诊断的临床应用研究[J]. 中国医药导报，2013，10（1）：101-102.

[12] 晏飞虎，包江萍，杨武，等. 自动管电流调制技术在副鼻窦低剂量CT扫描中的应用研究[J]. 中国医药导报，2013，10（17）：107-109.

（收稿日期：2013-11-14）

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