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近年来，CT成像技术在临床中的应用越来越广泛，可以在短时间内进行大范围扫描，是医疗诊断和精准治疗不可或缺的工具[1]。随着CT应用的增加，受检者会承受更多的辐射剂量，因此不同设备的检查剂量是所有使用者最关心的问题之一[2-4]。既往研究报道，辐射剂量与癌症患病率具有一定的相关性[5-7]。所以使用尽可能低的辐射剂量得到可接受的图像质量是临床与受检者关注的重点，也是近年来CT设备制造商重点考虑的问题之一[8-10]。低剂量CT既能保证图像质量，又能降低受检者的辐射剂量，在国内外早已成为研究热点[11-13]。国外低剂量CT设备较国内领先，以国外CT设备为参照来考察国产CT，有利于发现其与国外CT产品在技术性能、临床功能、图像质量、辐射剂量以及影像数据管理等方面的差异，寻找国产CT的不足之处，进一步优化改进。基于此，本研究比较国内（东软128层CT，简称A品牌CT）与国外（双源64层CT，简称B品牌CT；双源128层CT，简称C品牌CT）主流CT腹部平扫的图像质量和辐射剂量。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究通过东部战区总医院伦理委员会审批后进行，审批编号为2016NZKYKS-004-01。患者无知情同意。回顾性收集东部战区总医院2018年5月8日至2019年10月31日于A品牌CT（NeuViz 128精睿CT，中国）、B品牌 CT（Siemens Somatom Definition，德国）和C品牌CT（Siemens Definition Flash，德国）完成的腹部CT平扫，使用简单随机抽样方法，各选取100例受检者。A品牌CT中男82例，女18例；年龄 18～72岁，平均年龄（31.5±13.0）岁。B 品牌 CT 中男 53例，女47例，年龄11～69岁，平均年龄（45.5±13.3）岁。C品牌CT中男70例，女30例，21～98岁，平均年龄（60.6±14.5）岁。纳入标准：无腹部手术史、病变范围小不影响兴趣区（Region of Interest，ROI）测量，排除标准：胸腹部连扫或腹盆腔连扫，辐射剂量是胸腹或腹盆腔之和的受检者。

1.2 扫描设备与参数

受检者通常采取仰卧位，先扫腹部定位片，在定位片上确定扫描范围，自膈顶至髂前上棘连线水平。主要性能参数：A品牌CT，准直器128×0.625 mm，重建层厚1 mm，重建间隔1 mm，管电压120 kV，管电流自动调节技术，螺距：1.0。B品牌CT，准直器64×0.6mm，重建层厚1mm，重建间隔1mm，管电压120 kV，管电流自动调节技术，螺距：1.2。C品牌CT，准直器128×0.6 mm，重建层厚1 mm，重建间隔1 mm，管电压120 kV，管电流自动调节技术，螺距：1.2。

1.3 辐射剂量

记录受检者的CT容积剂量指数（CT Dose Index Volume，CTDIvol）[14]和剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）。计算扫描长度（Scan Length，SL）=DLP/CTDIvol，有效剂量（Effective Dose，ED）=DLP×权重因子k［0.015mSv/（mGy·cm）］[3]。

1.4 图像质量评估

1.4.1 客观图像质量评估

图像分析及测量均在影像存档和通信系统（Picture Archiving and Communication Systems，PACS）进行。选择肝门、脾门、肾门、胰腺体部水平测定肝脏、脾脏、肾脏及胰腺CT值，腹主动脉及竖脊肌的CT值，空气中噪声及标准偏差值，ROI为圆形，固定面积约为1 cm2，测量时避开血管、局灶性病变及伪影。计算肝脏、脾脏、肾脏、胰腺、腹主动脉和竖脊肌的信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR），其估算公式：

。

1.4.2 主观图像质量评估

由2名具有放射诊断5年以上经验的医师采取盲法独立对腹部平扫图像进行评价，设定窗宽400 HU，窗位35 HU。依据李克特量表（Likert Scale）[15]5分制对图像质量进行评分：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；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；3分（一般），图像噪声较大，部分组织结构显示欠清，基本可以满足诊断要求；4分（较好），图像噪声尚可，组织结构显示清楚，能满足诊断要求；5分（好），图像噪声小，组织结构显示清晰，对比良好，完全满足诊断要求。评分不一致的由两名评分者商议后得出最终结果。

1.5 统计学分析

利用SPSS 19.0软件进行统计分析。正态分布的计量资料用均数±标准差，非正态分布的计量资料用中位数[四分位间距]。正态分布资料整体比较采用单因素ANOVA方差分析，两两比较采用LSD分析。非正态分布资料整体比较采用非参数检验Kruskal-WallisH，两两比较采用Mann-Whitney U检验。2名放射科医师主观评分整体作为分类数据进行一致性检验Kappa分析，其1～5分值作为连续性变量采用单因素方差分析和LSD分析。00.8表明极好的一致性。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 受检者扫描参数和辐射剂量的比较

3种CT机型腹部CT平扫的受检者扫描参数和辐射剂量比较，见表1。A品牌CT的SL较B和C品牌CT长，差异有统计学意义（P<0.05），B品牌CT与C品牌CT的SL比较差异无统计学意义（P值为0.271）。A品牌CT的CTDIvol、DLP、ED较B和C品牌CT高，差异有统计学意义（P<0.05），B品牌CT与C品牌CT的CTDIvol、DLP、ED比较差异无统计学意义（P 值分别为 0.396、0.890、0.837）。

2.2 图像质量的比较

2.2.1 客观图像质量评估

整体比较显示脾脏CT值在三种品牌CT中差异无统计学意义。A品牌CT的肝脏及竖脊肌CT值与B品牌CT比较，差异无统计学意义（P值分别为0.120、0.157）。A品牌CT的胰腺CT值高于B品牌CT，肾脏及腹主动脉CT值低于B品牌CT，差异有统计学意义（P<0.05）。A品牌CT肝脏和竖脊肌CT值高于C品牌CT，肾脏和腹主动脉CT值低于C品牌CT，差异有统计学意义（P<0.05），胰腺CT值比较差异无统计学意义（P值分别为0.161）。B品牌CT与C品牌CT比较肝脏和竖脊肌CT值高，肾脏CT值低，差异有统计学意义（P<0.05），胰腺和腹主动脉CT值比较差异无统计学意义（P值分别为0.895、0.433）。A品牌CT的噪声高于B品牌CT，差异有统计学意义（P<0.05），与C品牌CT比较差异无统计学意义（P值为0.791）。A品牌CT的肝脏、脾脏、胰腺、肾脏、腹主动脉及竖脊肌SNR高于B和C品牌CT，C品牌CT高于B品牌CT，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

2.2.2 主观图像质量评估

A品牌CT的肝脏、脾脏、胰腺、肾脏、腹主动脉及竖脊肌的主观评分高于B品牌和C品牌CT，差异有统计学意义（P<0.05）。B品牌CT与C品牌CT的主观评分比较差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3。两名评分者对A品牌CT的主观评估具有极好的一致性（Kappa值>0.8），对B品牌和C品牌CT的主观评估具有较高的一致性（0.6

3 讨论

本研究通过A品牌CT与B和C品牌CT腹部平扫辐射剂量、图像质量的对照研究，发现A品牌CT腹部平扫图像质量高，完全能满足临床诊断要求，但较B和C品牌CT而言辐射剂量高。因此，A品牌CT需从软硬件上进一步改善，从而实现源头上的创新和技术的改良是非常必要的。

随着CT的广泛应用，电离辐射问题愈来愈受到临床及生产商的关注，低辐射剂量CT检查是大势所趋，但过度追求低辐射剂量势必会对图像质量产生影响[16]。为了实现辐射剂量与图像质量间的最佳平衡，2017年中华医学会放射学分会质量管理与安全管理学组[17]在汇总了国内多中心CT辐射剂量研究数据的基础上，建立了符合中国国情的CT辐射剂量诊断参考水（Diagnostic Reference Levels，DRL），其中得出中国腹部与盆腔辐射剂量之和，CTDIvol和DLP分别为34mGy、1965 mGy·cm。本研究中A品牌CT的CTDIvol和DLP均高于B品牌和C品牌CT，低于中国国家水平DRL中腹部辐射剂量。侯超等[18]根据59521例CT检查辐射剂量分析建立了医院水平的DRL，其中腹部平扫DRL为958.0 mGy·cm。本研究中A品牌CT、B品牌CT和C品牌CT腹部平扫的DLP水平均明显低于医院水平DRL，但A品牌CT的辐射剂量高于B和C品牌CT，因此A品牌CT较B和C品牌CT仍有一定的差距。所以A品牌CT设备和扫描方案仍需要不断优化与更新，才能达到辐射剂量与图像质量的最佳平衡。

CT辐射剂量的高低影响噪声的大小，而噪声直接影响CT图像的密度分辨率和空间分辨率。辐射剂量降低必然导致采集信息量减少，密度分辨率下降，即信噪比降低，图像颗粒度增粗，均匀性减低，图像质量降低，从而导致诊断效能降低[19-21]。本研究中，A品牌CT较双源CT辐射剂量高，图像质量好。两名医师对A品牌CT的主观评分一致性极好，平均分值接近5分，高于B品牌CT和C品牌CT，组织结构显示清晰，噪声小，颗粒度减低，图像均匀、平滑，完全能满足临床诊断要求。

本研究存在一定的局限性。首先，本研究为回顾性研究，对于随机选择的受检者的性别、年龄没有控制，选择的病例可能出现偏倚。最后，A品牌CT的受检者扫描长度长，导致计算的剂量长度乘积和有效剂量较大，但当使用与扫描长度关系不紧密的参数，如CTDIvol表示辐射剂量可忽略扫描长度的影响。

总之，A品牌CT腹部平扫的图像质量高于B和C品牌CT，且其辐射剂量低于中国国家水平DRL和医院水平DRL，完全能满足临床诊断要求，但与B和C品牌CT相比辐射剂量高，提示A品牌CT设备仍需要从软硬件等进行更大的源头创新，从而有望赶超国际一流水平，实现中国A品牌CT的国际化。

[1]Pandharipande PV,Reisner AT,Binder WD,et a1.CT in the emergency department:a real-time study of changes in physician decision making[J].Radiology,2016,278(3):812-821.

[2]Schmidt D,Sōderberg M,Nilsson M,et al.Evaluation of image quality and radiation dose of abdominal dual-energy CT[J].Acta Radiol,2018,(59):845-852.

[3]Costello JE,Cecava ND,Tucker JE.CT radiation dose:current controversies and dose reduction strategies[J].AJR,2013,201(6):1283-1290.

[4]McCollough CH,Primak AN,Saba O,et al.Dose performance of a 64-channel dual-energy CT scanner[J].Radiology,2007,243(3):775-784.

[5]Lee WJ,Preston DL,Cha ES,et al.Thyroid cancer risks among medical radiation workers in South Korea,1996-2015[J].Environ health,2019,18(1):19.

[6]Maxwell S,Fox R,McRobbie D,et al.How have advances in CT dosimetry software impacted estimates of CT radiation dose and cancer incidence?A comparison of CT dosimetry software:implications for past and future research[J].PLoS One,2019,14(8):e0217816.

[7]Yeom JA,Roh J,Jeong YJ,et al.Ultra-low-dose neck CT with low-dose contrast material for preoperative staging of thyroid cancer:image quality and diagnostic performance[J].AJR,2019,212(4):748-754.

[8]Kataria B,Althén JN,Smedby ?,et al.Assessment of image quality in abdominal CT:potential dose reduction with model-based iterative reconstruction[J].Eur Radiol,2018,28(6):2464-2473.

[9]Papadakis AE,John D.Automatic tube current modulation and tube voltage selection in pediatric computed tomography:a phantom study on radiation dose and image quality[J].Invest Radiol,2019,54(5):265-272.

[10]Gariani J,Martin SP,Botsikas D,et al.Evaluating the effect of increased pitch,iterative reconstruction and dual source CT on dose reduction and image quality[J].Br J Radiol,2018,91(1088):20170443.

[11]McCollough CH,Primak AN,Saba O,et al.Dose performance of a 64-channel dual-source CT scanner[J].Radiology,2007,243(3):775-784.

[12]石明国.CT技术发展进入低剂量成像时代[J].中国医疗设备,2012,27(1):39-42.

[13]Richards CE,Obaid DR.Low-dose radiation advances in coronary computed tomography angiography in the diagnosis of coronary artery disease[J].Curr Cardiol Rev,2019,15(4):304-315.

[14]Turner AC,Zankl M,DeMarco JJ,et al.The feasibility of a scanner-independent technique to estimate organ dose from MDCT scans:using CTDIvolto account for differences between scanners[[J].Med Phys,2010,37(4):1816-1825.

[15]Kraus MS,Selo N,Kiefer LS,et al.Advanced virtual monoenergetic imaging:improvement of visualization and differentiation of intramuscular lesions in portal-venous-phase contrast-enhanced dual-energy CT[J].Acad Radiol,2019,26(11):1457-1465.

[16]Racine D,Ryckx N,Ba A,et al.Task-based quantification of image quality using a model observer in abdominal CT:a multicentre study[J].Eur Radiol,2018,28(12):5203-5210.

[17]中华医学会放射学分会质量管理与安全管理学组.CT辐射剂量诊断参考水平专家共识[J].中华放射学杂志,2017,51(11):817-822.

[18]侯超,张晓东,王霄英,等.59521例CT检查辐射剂量分析[J].放射学实践,2016,31(12):1155-1158.

[19]唐威,黄遥,吴宁,等.64层螺旋CT胸部低剂量扫描方案优选的多中心研究[J].中华放射学杂志,2011,45(2):142-148.

[20]Choy S,Parhar D,Lian K,et al.Comparison of image noise and image quality betweenfull-doseabdominal computed tomography scans reconstructed with weighted filtered back projection and half-dose scans reconstructed with improved sinogram-affirmed iterative reconstruction (SAFIRE*)[J].Abdom Radiol(NY),2019,44(1):355-361.

[21]王莉,杨淑杰,谭运择,等.国产与国际主流CT设备胸部平扫影像质量与辐射剂量的比较[J].中华医学杂志,2020,100(15):1148-1153.

国内外主流CT设备腹部平扫图像质量与辐射剂量的比较

引言