山東省濟南市千佛山醫(yī)院CT-MR科(山東 濟南 250014)李亞林 王 巍 馬振申楊志強

體重指數(BMI)在寶石能譜CT胸部低劑量掃描中的應用價值

山東省濟南市千佛山醫(yī)院CT-MR科(山東 濟南 250014)
李亞林 王 巍 馬振申楊志強

目的 研究探討在胸部CT掃描中BMI值與輻射劑量的相關性。方法 采取2012年11月至2013年5月期間在我院接受胸部CT檢查的600例患者，隨機取300例組成研究組，300例組成對照組。研究組根據每位患者的人體體重指數設計個性化的掃描參數，對照組則采用機型設備所設定的胸部掃描Auto mA功能；分別得到兩組圖像和有效劑量，由兩位經驗豐富的主治醫(yī)師采用雙盲法評價兩組圖像的質量。同時，對得到的兩組有效劑量進行統(tǒng)計學分析評價。結果 研究組和對照組相比較，圖像質量(尤其是肺窗顯示質量)無顯著差別；而研究組的有效劑量值明顯低于對照組，具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。結論 利用體重指數設定個性化掃描模式是目前最合理且有效地保證成像質量和降低輻射劑量的方法。

胸部CT；低劑量；體重指數

隨著X-CT等影像設備在臨床應用中的不斷深化，世界范圍內醫(yī)療行為中的醫(yī)源性放射劑量在不斷增加[4]，從目前的文獻報道中也證實了患癌癥的危險性同輻射劑量之間的線性非閾值關系，人們越來越關注CT檢查的射線劑量給人體可能造成的潛在危害和如何在保證圖像質量的前提下有效的降低輻射劑量[1]。在胸部篩查中，CT相比胸片更能早期探查到小的病變，因此，如何降低胸部CT掃描劑量并保證圖像質量是我們工作中面臨的挑戰(zhàn)。在本研究中，我們引入了體重指數(BMI)的概念，通過根據不同患者體重指數個性化優(yōu)化設計掃描方案，打破以往日常工作中一律使用設備商設置的固定掃描模式或自動毫安掃描方式，探討體重指數在胸部CT低劑量掃描中的臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 病例來源 2012年11月至2013年5月在我院行寶石CT胸部平掃的600例患者，分別各隨機選取300例組成研究組和對照組。研究組為男性168例，女性132例，年齡21～95歲，平均60.34歲，身高151～185cm，體重39～85kg，BMI(Body Mass Index，體重指數)15.62～33.20，平均22.811±2。對照組為男性159例，女性141例，年齡19～89歲，平均58.62歲，身高148～188cm，體重41～89kg，BMI15.98～34.23，平均23.032±2。研究組掃描時管電壓為100kV，管電流依據體重指數為40～90mA；對照組掃描時管電壓為100kV，管電流選擇Auto mA模式。

1.2 方法

1.2.1 設備：GE Discovery CT 750 HD機

1.2.2 檢查方法：患者取仰臥位，呈先進模式，正側位定位覆蓋雙肺區(qū)域。

表1 研究組圖像質量評價結果

表2 研究組與對照組的有效劑量評價

1.2.3 掃描參數：螺旋掃描模式，機架轉速0.6s/圈，準直器寬度40mm，管電壓100kV，掃描層厚5mm，掃描視野(FOV)360×360mm，矩陣512×512，螺距(Pitch)0.984：1，ASIR30%，掃描層數35～64層，掃描范圍(Z軸覆蓋)170～315mm。

1.2.4 記錄每位受檢者個人信息及掃描時間，掃描范圍，接受X線有效劑量等。

1.3 射線劑量評價方法 根據記錄受檢者檢查時由計算機自動生成的劑量長度乘積DLP(Dose Length Product)，單位mGy/ cm，得到受檢者的有效劑量ED(Effective Dose)，單位mSv，ED=DLP*C，C為人體各部位器官X線吸收換算因子，胸部c值為0.017。

1.4 影像的評價與分析 以自動毫安掃描的對照組圖像為參照標準，由兩位經驗豐富的主治醫(yī)師采用雙盲法，選擇胸鎖關節(jié)、氣管分叉及膈頂三個層面的縱隔窗與肺窗圖像進行比較評價，分析評價四個方面的圖像質量。A：胸膜下1.5cm內肺外周部血管圖像質量；B：胸膜下2.5cm內肺支氣管圖像質量；C：縱隔結構圖像質量；D：胸背部肌肉、脂肪及肩胛骨、肋骨邊緣等軟組織結構圖像質量。研究組圖像質量優(yōu)于對照組的為I級，兩者比較基本相同的為II級，質量稍差但不影響診斷的為III級，質量差且影響診斷的為IV級。

1.5 統(tǒng)計學分析 采用SPSS13.0軟件對記錄結果進行統(tǒng)計學分析，對研究組的影像結果和有效劑量與對照組進行比較，同時對兩組的影像質量和有效劑量進行配對t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 研究組圖像中肺窗結構顯示與對照組同層面圖像比較平價無明顯差異；縱隔窗結構顯示胸背部軟組織圖像質量略差于對照組。比較結果見表1

2.2 研究組與對照組的有效劑量相比較，無論是最大值、最小值還是平均值，均存在顯著的統(tǒng)計學差異。研究組人群的有效劑量大大低于對照組人群的有效劑量。

3 討 論

近年來，隨著CT成像技術的不斷進步，CT檢查在臨床應用中的范圍越發(fā)廣泛，從目前發(fā)表的許多文獻上我們知道CT檢查人數正呈現出全球爆發(fā)性的增長。美國國家研究委員會關于電離輻射的生物效應的第七號報告(BEIR VII report)指出，醫(yī)療診斷過程中的輻射劑量與人類的癌癥發(fā)生率存在線性非閾值的響應關系[5]。國際放射防護委員會(ICRP)也曾經指出，10mSv的輻射劑量可能導致1/2000的癌癥發(fā)病率[5]。因此，醫(yī)務人員應該始終遵循ALARA(as low as reasonably achievable)原則，在保證圖像質量的同時選擇最合理的掃描參數和掃描技術。所有的病人都將會受益于CT檢查有效劑量的降低，并且，低劑量技術更加有益于對輻射潛在危險性更高的人群，包括婦女(乳腺受到直接輻射)和青少年患者(癌癥發(fā)生的滯后期更長)[1，3]。

病人在CT檢查中所受輻射劑量以有效劑量[effective dose ED(mSv)]作為量化標準，有效劑量反映了人體內部器官對輻射劑量的吸收程度，是由各個器官的劑量信息和相對輻射損害所決定。在目前的所有CT設備中都可以通過劑量長度積(DLP)讀出，它是通過人體不同組織對X線的吸收和散射的精確數字模擬來得到的，有效劑量(ED)即DLP值與吸收因子C(胸部為0.017)的乘積。

在CT檢查中有多種方法可以降低射線劑量。首先，合理選擇掃描參數(包括kV、mA、FoV、Z軸覆蓋范圍等)；其次，可以對被檢者采取輔助措施，如：對非檢查部位進行遮蓋屏蔽。射線劑量與球管電流(mA)，曝光時間(s)成正比關系，與球管電壓(kV)的平方成正比關系，與螺距成反比關系。在本研究中，為了保證研究組和對照組結果的可比性，我們將兩組中各個病例的多數參數均保持相同不變，僅改變球管電流(mA)的設置，使每個病例有效劑量的改變只與mA的改變相關。

射線劑量隨球管電壓(kV值)的平方而改變，兩者呈指數相關，適當降低kV將較大幅度降低有效劑量[2]。但過度降低kV會減小X線束的穿透能力，增加噪聲影響圖像質量，并且kV的變化會引起CT值的變化，從而給臨床診斷帶來一定影響。本機型固定設置了四個球管電壓選項，分別為80，100，120，140kV，低于80kV會嚴重影響X線的穿透能力，在一般CT檢查中不予考慮。我們將兩組病例掃描時的球管電壓統(tǒng)一設置為100kV，低于機型設置的胸部常規(guī)(Routine)模式的120kV。

射線劑量與球管電流(mA值)呈正線性關系，更高的毫安輸出會降低圖像噪聲，提高信噪比，改善圖像質量，使得高mA圖像相對更加美觀且更方便閱片[6，7，9]，同時，也毫無疑問地增加了輻射劑量。我們在研究組病例掃描中，根據每個病人的BMI，胸廓大小和預估的肌肉量等信息個性化地設計每個掃描毫安輸出值，在保證圖像質量和臨床診斷準確性的前提下，更大限度地降低射線劑量。在對照組病例掃描中，均使用3D自動毫安技術，它通過正側位定位圖像自動地精確識別患者的體型變化，在掃描過程中實時地根據體型變化大小自動調節(jié)毫安輸出值，保證了圖像質量的一致性。我們把自動毫安輸出范圍的最大值和最小值分別設定為200mA和40mA。

人體體重指數(BMI)是國際上公認的一種評定人體肥胖程度的分級方法[8，11]，為體重(kg)除以身高(m)的平方(BMI=體重/身高2)。由于X線的穿透能力隨受檢者肥胖程度的增加而減弱，因此BMI越大，患者受檢所需的管電流量也越高；反之，BMI越小mA值越小。根據不同BMI個體采用不同管電流值，可在保證獲得較一致圖像質量的前提下，均衡控制不同BMI個體的射線劑量，對有效降低受檢者射線劑量有非常重要的意義。我們在研究組掃描中，分別將受檢者根據BMI值設定為BMI≤20，20＜BMI≤25，25＜BMI≤30，BMI＞30四組，分別對應的球管電流輸出為40或50mA、60mA、70mA、80或90mA。我們將研究組和對照組的圖像通過雙盲法比較后發(fā)現，多數研究組的圖像質量略遜于對照組，但是，研究組的平均有效劑量明顯低于對照組(研究組的ED均值為0.968mSv，對照組的ED均值為3.111mSv，P＜0.05)。

CT圖像質量和CT射線劑量從一開始就是矛盾的兩個方面，不適當的加大X射線劑量無疑會對受檢者產生負面效應；但不顧圖像質量而盲目地降低射線劑量也無助于臨床診斷的需要[6，7]。胸部CT掃描主要以肺及縱隔內病變顯示為主，由于肺臟為空腔低密度組織，X射線穿透能力強且與周圍組織的密度對比大，因此，較易實現低劑量掃描。針對每位患者的BMI值個性化地設計掃描參數，合理地利用射線劑量使我們能夠獲得可用于臨床診斷的圖像是一種較理想的胸部CT檢查方法。

目前，在胸部篩查中，CT比胸片可以更早探查到病變(CT為2.7%，胸片為0.7%)[10]。胸部CT檢查愈發(fā)受到臨床專業(yè)醫(yī)生的重視，在胸部健康體檢篩查中所占比重也日益增加。因此，低劑量掃描顯得尤為重要，它對肺窗結構顯示的圖像質量影響甚微，完全能滿足臨床診斷的需要，從表1中可以看到，雖然研究組的低劑量圖像質量沒有優(yōu)于對照組，但是也極少出現質量差且影響臨床診斷的圖像。極個別的質量差的圖像經過我們分析認為是受檢者體型較特殊且mA輸出設計值偏低造成的。

從表2中看到，我們的研究結果證明了射線劑量與體重指數之間具有相當好的相關性。對于低BMI的個體(尤其是BMI在20以下)管電流明顯減小，降低射線劑量的效果更佳。

說明在CT檢查中，針對患者信息采用恰當的個性掃描方案，符合最優(yōu)化合理使用低劑量原則，既避免了CT掃描中圖像的不一致性又避免了過量的輻射損害。

當前，有關掃描參數模式(protocol)的管理較為混亂，不同的掃描參數模式由不同的醫(yī)院或生產商或設備機型所決定。最后用于患者的實際掃描，而沒有統(tǒng)一嚴格的控制標準。由于在一定程度上，射線劑量由掃描參數模式所決定，因此，在實際工作當中，需對掃描參數模式加以嚴格統(tǒng)一的控制管理。按照ALARA原則合理地控制檢查中的輻射水平，讓廣大患者受益。

1. Committee to Assess Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation, National Research Council. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation: BEIR VII phase

2. Washington, DC: The National Academies Press; 2005. 2. Abada HT, Larchez C, Daoud B, etal. MDCT of the coronary arteries: feasibility of lowdose CT with ECG-pulsed tube current modulation to reduce radiation dose AJR 2006; 186: S387-S390.

3. Hausleiter J, Meyer T, Hadamitzky M, etal. Radiation dose estimates from cardiac multislice computed tomography in daily practice. Circulation 2006; 113:1305-1310.

4. Raff GL, Gallagher MH, O’Neill WW, Goldstein JA. Diagnostic accuracy of noninvasive coronary angiography using 64-slice spiral computed tomography. J Am Coll Cardiol 2011; 46(3): 552-557.

5. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60. Ann ICRP 1990;21.

6. 朱曉華，李大駿，薛永明，等.胸部CT低劑量掃描的圖像質量與吸收劑量關系分析。中華放射學雜志，2003,37:945-950.

7. 李劍穎，GE VCT-高圖像質量和低劑量的和諧，CT理論與應用研究，2006,15（3）：57-60.

8. 胡敏霞，趙心明，宋俊峰，等.64層螺旋CT腹部掃描參數優(yōu)化的個體化選擇.中華放射學雜志，2012，,46:624-628.

9. 康德強，趙晶，彭楠，等.輻射劑量個體化基礎上降低64層CT冠狀動脈成像掃描劑量的應用研究.中華放射學雜志，2012,46:234-238.

10.陳淮，曾慶思，鄭勁平，等.低劑量螺旋CT定量成像技術對吸煙患者肺功能的研究.中華放射學雜志，2012,46:405-409.

11.王貴生，高建華，李劍穎，等.64層螺旋CT心臟檢查中體重指數與射線劑量關系的研究.醫(yī)學影像學雜志，2008,18:473-477.

(本文編輯: 汪兵)

Application Value of BMI in Chest Low Dose Scanning of Gem Energy Spectrum CT

LI Ya-lin,WANG Wei, MA Zhen-shen,YANG Zhi-qiang． Department of Medical Imaging, the Qianfoshan Hospital of Shandong Province, Jinan 250014 China

ObjectiveTo explore the correlation between body mass index and radiation dose in chest computed tomography scanning．Methods Choose 600 people who

chest CT scanning which comes to our hospital from August 2012 to May 2013． The cases were randomly divided into experiment group (300 cases) and control group (300 cases)． The study group set special scan parameters according to patients' body mass index, while the contrast group use chest CT scan Auto mA． Two groups of images and effective dose were acquired． Images' qualities were evaluated by two senior radiologists in a double blind method, at the same time the obtained effective dose were analyzed statistically．Results Compared the two groups, the image quality showed no significant difference, especially in lung window, While the study group's effective doses were apparently lower than contrast group, which showed statistical signification (P＜0．05)．Conclusion To set a personalized scanning parameters by using body mass index is the most reasonable and effective method to ensure both image quality and lower radiation dose．

Chest Computed Tomography; Low-dose; Body Mass Index

R826.63

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.07.14

2014-08-18

李亞林