Article Info

增加探测器宽度以缩短扫描时间、降低辐射剂量和提高图像质量一直是CT研发的重中之重，随着MSCT探测器从4排、16排、64排增加到320排，探测器显著增宽，探测通道的组合方式日趋丰富，并实现了从解剖成像向动态功能成像及对物质定性、定量检查跨越发展[1]，但宽体探测器的大探测宽度是否适用于婴幼儿短扫描长度部位及不同探测通道组合在婴幼儿常规CT检查中应如何优化应用等问题至今仍缺乏专门的报道。本文以我院婴幼儿常规CT检查中具有代表性的3 cm（耳部）、10 cm（颅脑、颌面、胸部等单一部位）和20 cm（头颈、胸+上腹部、上下腹部等两个部位联合）扫描长度为例，通过64排螺旋CT不同探测通道组合的QA检测模的扫描测量进行初步的探讨。

1 材料与方法

1.1 仪器设备

TOSHIBA Aquilion 64排螺旋CT扫描仪及其配套QA检测模（PX78-01615*A）。

1.2 扫描技术

按3、10和20 cm的扫描长度，将研究依次分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组，分别选用64排×0.5 mm、32排×0.5 mm、32排×1.0 mm、16排×0.5 mm、16排×1.0 mm、16排×2.0 mm和4排×0.5 mm共7种探测通道组合对QA检测模进行分组扫描，其余的主要技术参数统一为120 kV管电压、0.5 s/转、75 mAs管电流、240 mm扫描野、5 mm重建层厚、标准算法重建函数核、标准螺距。

1.3 CT值测量

在各扫描系列的同一层面的轴位图像上，分别测量QA检测模的左、右、上、下、中心点共5个区的水CT值，测量时感兴趣区（Region of Interest，ROI）面积的大小（66.6 mm2）和位置均保持不变（图1）。

1.4 质控评价

按上述扫描方案选定各项技术参数，扫描系统自带软件自动计算出每次扫描的剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）标称值、螺距（Helical Pitch，HP）、螺距因子（Pitch Factor，PF）和扫描时间等数值并做记录。通过各组不同通道组合的DLP、水CT值的测量值和扫描时间等数据的分析比较，对不同通道组合的质控结果加以评价。

2 结果

当扫描长度为3 cm（I组）时，DLP的最小值出现在16排×0.5 mm通道组合（107.40 mGy·cm），依次分别为16排×1.0 mm通道组合（117.20 mGy·cm）、16排×2.0 mm通道组合（154.20 mGy·cm），最大值则出现在4排×0.5 mm通道组合（168.60 mGy·cm）。当扫描长度为10 cm（II组）时，DLP的最小值出现在16排×1.0 mm通道组合（243.50 mGy·cm），依次分别为16排×0.5 mm通道组合（257.80 mGy·cm）、32排×0.5 mm通道组合（274.60 mGy·cm），最大值则出现在4排×0.5 mm通道组合（505.80 mGy·cm）。当扫描长度为20 cm（III组）时，DLP的最小值出现在16排×1.0 mm通道组合（423.90 mGy·cm），依次分别为16排×2.0 mm通道组合（438.30 mGy·cm）、16×0.5 mm通道组合（472.60 mGy·cm），最大值则出现在4排×0.5 mm通道组合（472.60 mGy·cm）。在II、III组中，本CT设备最大探测排数的64排×0.5 mm通道组合的DLP相对偏高，均仅次于最高值的4排×0.5 mm通道组合。

三组扫描速度最快均为16排×2.0 mm通道组合，依次分别为II、III组中的32排×1.0 mm通道组合、64排×0.5 mm通道组合；三组扫描速度最慢均为4排×0.5 mm通道组合。在图像质量方面，三组水CT值的测量值均值的范围为-3.1～+3.5 HU（表1、图2）。

3 讨论

MSCT探测器数量的增多，一方面可以增大扫描覆盖范围，从而提高射线利用率和缩短扫描检查时间；另一方面亦可增加探测器间的缝隙数量及其总宽度，反而降低射线利用率并增加扫描剂量。相关研究表明，MSCT探测宽度的变化，对辐射场的分布和辐射值有显著的影响，在临床上应根据不同的检查部位选择合理的探测器宽度和相关参数[2]，其中以最薄的层厚覆盖整个探测器，对图像质量和剂量效率的平衡最为有利[3]。

Diekmann等[4]运用TOSHIBA Aquilion系列的320排和64排MSCT分别扫描人体模型的甲状腺和眼睛晶状体，结果显示320排的辐射剂量明显大于64排，并认为主要是因320排的Z轴覆盖范围（16 cm）超出64排（3.2 cm）4倍所致。国内有学者对同一台64排螺旋CT不同探测通道组合的颈椎扫描剂量进行比较，发现20排×0.6 mm探测通道组合的辐射剂量小于最大排数的64排×0.6 mm探测通道组合[5]。

为比较64排螺旋CT不同探测宽度及通道组合在婴幼儿短扫描部位中的辐射剂量，我们按3、10和20 cm的扫描长度，分别对QA检测模进行扫描测量，结果显示：① 当扫描长度相同时，不同探测通道组合的DLP值大小不一，各不相同，如当扫描长度为3 cm（I组）时，DLP值从低到高依次分别为16排×0.5 mm（107.40 mGy·cm）、16排×1.0 mm（117.20 mGy·cm）、16排×2.0 mm（154 .20 mGy·cm）和4排×0.5 mm探测通道组合（168.60 mGy·cm），当长度为10 cm（II组）和20 cm（III组）时，DLP值的变化情况类似，在此不再一一列举；② 当扫描长度不等时，DLP最低值可出现在不同的探测通道组合中，如当扫描长度为3 cm（I组）时，DLP的最小值出现在16排×0.5 mm通道组合（107.40 mGy·cm），而当扫描长度为10 cm（II组）和20 cm时（III组）时，DLP的最小值则均出现在16排×1.0 mm通道组合（243.50 mGy·cm、423.90 mGy·cm）；③ 64排作为本研究CT设备的最大探测宽度及排数，但其辐射剂量仅小于最小探测宽度及排数的4排×0.5 mm通道组合，且本研究中DLP的最大值均出现在4排×0.5 mm通道组，表明CT检查辐射剂量的大小除取决于所启用的探测通道的最大宽度外，还与探测通道的组合方式及其与受检部位扫描长度之间的比例有关。

探测器数量的多少除影响辐射剂量外，还与HP和PF大小直接关联，从而进一步影响图像质量。从CT成像原理得知，Z间距由螺距和探测器阵列的宽度决定，当Z间距小于螺距时，Z轴采样的数据增加，图像质量改善；但当螺距过小时，采样数据产生高度的重叠，扫描覆盖范围减少，从而增加扫描时间和辐射剂量，在临床实际应用中这两种情况必须折中考虑，找到最佳的平衡点[6]。大量的临床应用研究证实，当螺距值在一定范围内变化时其对图像质量影响不是很大[7-9]，为此吴爱琴等[10]、智婷婷等[11]提出螺旋CT扫描参数螺距设为2左右时是比较适当的，能兼顾扫描剂量和图像质量。本研究采用标准螺距模式，各种不同探测通道组合扫描所得的水CT值在-3～+3.5 HU之间（表1），均符合卫生部评审规范及国家相关标准（0±4） HU的要求[12-13]，表明在其他扫描参数选择得当的前提下，系统所提供的各种探测通道合组均能达到相关检测标准。临床上，有许多学者发现MSCT不同探测通道对成人头颅图像质量、肺内运动孤立病灶或结节的图像质量评价、影像诊断及测量定位等均无明显差异[14-16]。在本研究的CT设备中，当启用相同的探测排数时，HP、PF的值默认不变，扫描系统主要通过扫描层厚的来控制辐射剂量、图像质量和扫描速度：扫描层厚越薄，空间分辨率越高、辐射剂量越大、扫描时间越长，反之则相反；但DLP值的变化却呈多向性，如启用16排的探测通道完成3 cm长度部位扫描时，0.5 mm扫描层厚的DLP值最低；相同的探测排数完成10 cm、20 cm长度部位扫描时，则1.0 mm扫描层厚的DLP值最低。如启用32排探测通道时，辐射剂量值则与扫描层厚成正比。其次，当扫描覆盖范围相同或近似时，辐射剂量的大小则与启用的探测通道的排数呈正比，如64排×0.5 mm探测通道组合的辐射剂量大于32排×1.0 mm、16排×2.0 mm探测通道组合；32排×0.5 mm探测通道组合的辐射剂量大于16排×1.0 mm探测通道组合。因此，在婴幼儿短扫描长度部位中，如图像质量优先并同时兼顾扫描速度，建议采用大探测排数（64或32排）+薄扫描层厚（0.5 mm）模式；若低剂量优先并同时兼顾图像质量和扫描速度，则应选择适中探测排数（16排）+适中扫描层厚（1.0或0.5 mm）模式；而最小探测排数（4排）在辐射剂量、图像质量和扫描速度等方面均无优势，不建议向临床推广应用。在实际工作中，操作者须根据不同的临床需求，选择合适的探测通道排数及扫描层厚，才能达到最佳的优化效果。但不同CT设备在探测器的物理构造、几何形状及排列组合上不尽相同，并导致与之相关的HP、FP和DLP的取值计算等方面可能存在一定的差异，临床上应注意甄别。

综上所述，在充分肯定MSCT宽体探测器的巨大优势和广阔应用前景的同时，又要避免唯“排数”至上的误区，如在婴幼儿的短扫描长度部位的常规CT检查中，宽体探测器的最大宽度或不合理的探测通道组合均可令辐射剂量不降反升。因CT辐射对婴幼儿来说风险更高、危害更大[16-17]，本文通过QA检测模拟扫描检测测量，并结合生产厂家所提供的DLP数据，可为婴幼儿常规CT检查扫描的快速优化提供一种简单、便捷的方法，有一定的参考价值。

受研究设备所限，本文存在如下不足之：① 未能与128排、320排等宽体探测器CT进行比较；② 本研究的DLP值是生产厂家在特定实验条件下测量所得的参考标称值，而非实时测量值，未考虑到高压发生器、X线球管老化等可变因素的影响，待今后进一步补充完善。

4 结论

在64排螺旋CT中，16排×1.0 mm和16排×0.5 mm通道组合可在保证图像质量的前提下，有效降低婴幼儿常规CT检查的辐射剂量；而4排×0.5 mm通道组合的辐射剂量和扫描时间均大幅增加并达峰值，不适于向临床推广应用。

[1] 石明国,宦怡,李剑.多层螺旋CT成像技术的新进展[J].中华放射学杂志,2015,49(4):249-251.

[2] 郭森林,任悦,牛延涛.不同扫描参数对宽体探测器CT散射线的影响研究[J].中华放射医学与防护杂志,2019,39(1):22-25.

[3] Deak PD,Langer O,Lell M,et al.Effects of adaptive section collimation on patient radiation dose in multisection spiral CT[J].Radiology,2009,252(1):140-147.

[4] Diekmann S,Siebert E,Juran R,et al.Dose exposure of patients undergoing comprehensive stroke imaging by multidetectorrow CT: Comparison of 320-detector row and 64-detector row CT scanners[J].AJNR Am J Neuroradiol,2010,7(31):1003-1009.

[5] 李晓娜,彭志刚,马晓晖.64层螺旋CT不同探测器宽度对颈椎扫描剂量的分析[J].河北医药,2010,32(16):2188-2189.

[6] 王鸣鹏.CT检查技术学[M].上海:复旦大学出版社,2005:88-89.

[7] 陈国梁,赵瑞,李俊杰,等.射波刀放疗中相关螺旋CT定位条件的探讨[J].中国医疗设备,2018,33(5):90-92.

[8] 张海波,付传明,陈伦刚,等.螺距优化组合对胸腹部CTA图像质量与辐射剂量探讨[J].CT理论与应用研究,2012,21(2):305-311.

[9] 沈骏,徐健.16排CT螺距对影像质量影响的分析[J].中国辐射卫生,2012,21(1):84-85.

[10] 吴爱琴,郑文龙,许崇永,等.多层螺旋CT螺距与图像噪声和辐射剂量的关系探讨[J].实用放射学杂志,2011,27(4):614-616.

[11] 智婷婷,卢铃铨,周星帆,等.双源CT中等螺距扫描模式在主动脉血管造影中的应用研究[J].中国医疗设备,2018,33(5):63-66.

[12] 冯冀.CT机应用质量检测要点与分析[J].实用放射学杂志,2003,19(2):168-170.

[13] 戴晨曦,宋丰言,张和华,等.医用CT机质量控制的标准化探讨[J].中国医疗设备,2015,(3):114-117.

[14] 李秉营,丁宁,徐凌忠,等.64排CT探测器不同Z轴宽度对头颅CT平扫图像质量的影响[J].中国中西医结合影像学杂志,2016,11,6(14 ):706-708.

[15] 尚东平,李建彬,王玮,等.模拟CT不同探测器组合方式对肺内病灶体积显示的影响[J].中华肿瘤学杂志,2013,11,6(22):504-505.

[16] 方文春,夏丽天,刘景芳,等.不同探测器宽肺部低剂量CT影像的对照分析[J].实用放射学杂志,2009,5(25):733-735.

[17] TricaIico F,Hlavacek AM,Schoepf UJ,et al.Cardiovascular CT angiogmphy in neonates and children: Image quality and potential for radiation dose reduction with iterative image reconstruction techniques[J].Eur Radiol,2013,23(5):1306-1315.

[18] 范丽娟,徐冬生,张计旺,等.宽体探测器CT低剂量扫描在婴幼儿先天性心脏病中的图像质量及辐射剂量研究[J].中华放射医学与防护杂志,2018,38(8):626-630.

64排螺旋CT不同探测通道组合在婴幼儿中的模拟应用研究

引言