胸部DR双能量减影与DR胸片、胸部CT吸收剂量对照研究
胸部DR双能量减影与DR胸片、胸部CT吸收剂量对照研究
南京军区南京总医院医学影像研究所（210002） 王骏
数字X线摄影（Digital Radiography，DR）胸部双能量减影在诊断气胸、肺结节及结节内钙化、肋骨骨折、冠状动脉钙化等方面起到了一定的作用［1－5］。然而，它在给临床带来诊疗效益的同时，又因被检者X线吸收剂量加大而带来负面影响。为此，本文从X线吸收剂量的角度来探讨胸部DR双能量减影（dual energy subtraction，DES）与DR高千伏X线摄影、DR亚高千伏X线摄影，以及胸部常规CT扫描、低剂量胸部CT扫描被检者X线吸收剂量之间的差异，从剂量学角度阐明胸部影像学检查程序。
资料与方法
本次研究采用GE DR（Revolution XQ/I，非晶硅探测器）进行胸部双能量减影、高千伏X线摄影、亚高千伏X线摄影，以及胸部常规CT（Siemens Somatom Spirit）扫描、胸部低剂量CT（Somatom Emotion）扫描，随机检测被检者吸收剂量72例，并进行对照分析。
无论是X线摄影还是CT检查，被检者均采用深吸气后屏气曝光，CT扫描采用卧位，X线检查采用站立位，焦－片距180cm。分别将记录仪置于被检者右肩上方、X线曝光区域内。测量仪器：FJ-427A型热释光剂量仪，相对灵敏度：2.23～2.25。
摄影条件：DR胸部双能量减影分别采用一次按钮200ms内进行140kV、320mA，60kV、500mA自动曝光为第1组，以及110kV、320mA，60kV、500mA进行自动曝光为第2组；常规CT胸部扫描采用120kV～130kV进行扫描为第3组。DR胸部高千伏摄影采用140kV、200mA进行自动曝光为第4组；DR胸部亚高千伏摄影采用110kV、200mA进行自动曝光为第5组。利用多层螺旋CT进行胸部低剂量扫描采用110kV为第6组。
统计学分析：利用SPSS 10.0软件进行相关的统计学分析，检测吸收剂量的多组间比较采用单因素方差分析法，总体比较采用Welch近似方差分析；计算Levene统计量，视方差齐性；两两组间比较视方差齐同情况选用LSD检验（方差齐）或Tamhane’s T2检验（方差不齐），P＜0.05认为有统计学意义。
结果
对所有检测的随机吸收剂量利用统计学软件SPSS 10.0版本进行统计学分析见表3－4、图3－9，从各组指标均值（）±标准差（S）来看，胸部不同的影像学检查方法导致的随机吸收剂量大致分为三等：第4、第5、第6组随机吸收剂量最低（＝0.1274、0.1699、0.1412），第1、第2组中等，而第3组最高（＝0.8372）。总体比较用Welch近似方差分析得：F＝22.290，P＝0.000，说明总体有显著性差异。方差齐性检验结果，Levene统计量为6.693，对应的P值＝0.000＜a＝0.05，说明总体方差不齐。再用Tamhane’s T2检验进行两两比较详见表3－4、图3－9。
讨论
长期以来，胸部X线摄影因其图像质量佳而倍受临床医师及被检者青睐，并且早已成为临床循证医学中不可或缺的常规检查之一。随着数字X线摄影（digital radiography，DR）在医学影像技术中的广泛应用，加之人文理念不断地深入人心，被检者的X线吸收剂量已提到议事日程上来。最终就落实到，采用最低的X线吸收剂量达到诊断的最佳效果，这是医学影像科技师所需努力的方向。
1、DR双能量减影及其被检者X线随机吸收剂量的比较
随着DR的不断更新换代，在胸部X线摄影中进行了广泛的应用，其强大的后处理功能，在高空间频率处适当边缘增强可补偿因探测器像素大小降低的空间分辨率的限制，以提高诊断性能［6］。加之其具有较宽的曝光动态范围，使图像的成功率、图像质量得到了明显提高的同时，被检者X线吸收剂量得到明显的降低。更为可贵的是，DR随着计算机的进步又有了长足的发展［7］，例如DR双能量减影（dual energy subtraction）就是其中之一。
DR双能量减影通过一次按钮200ms内高千伏、低千伏2次曝光，获得的一幅高能量影像和一幅低能量影像，由于这两幅影像中的骨骼与软组织信号强度不同，通过计算机加权减影（weighted subtraction），有选择地去掉影像中的骨骼和软组织的信息，结果是与骨骼相一致的信号被消除，得到软组织影像；或与软组织相一致的信号被消除得到了骨骼组织的影像。最终得出的是3幅胸部图像，即标准像、骨组织像及“骨肉分离”后软组织像（详见图3－10）。
无论如何，在能量减影中，要获得较高质量的减影图像必须具备的条件之一就是两次曝光的X线能量差别要大［8］。我们采用的是140kV、320mA与60kV、500mA自动曝光为第1组，用110kV、320mA与60kV、500mA进行自动曝光为第2组对被检者胸部随机吸收剂量进行测量。从本次研究的结果可以看出，两组DR双能量减影之间（第1组与第2组之间），P＝1.000，说明被检者的随机吸收剂量在统计学上无显著差异。因此，从剂量学角度来看，有必要加大两次X线曝光的能量差，以获得较好的图像质量。
2、DR双能量减影与CT随机吸收剂量的比较
众所周知，CT扫描被检者随机吸收剂量与被检者体厚、密度、原子序数的不同有关外，还与扫描层厚、扫描层数有关。尽管目前的多排探测器CT球管大多安装有“剂量调节”，其作用是自动跟踪并调节CT球管在扫描过程中发出的X线剂量，目的是在不影响诊断质量的前提下，把有效X线剂量降至最低。其工作原理是，在扫描时，剂量调节装置依据测得的被检组织不同方位的X线衰减程度对CT球管进行“实时”调节，使球管在扫描中按需输出X线剂量。即对X线低衰减的组织使用低剂量扫描，高衰减的组织使用高剂量扫描。曝光剂量可根据需要加以调节，选用时，胸部扫描可降低有效剂量约30%～40%，满足了低剂量扫描和婴幼儿CT检查的需要［8］。但是，在CT扫描时，往往发现病灶后，特别是在考虑有肺癌可能时，被检者还需要进行CT的薄层扫描，甚至是多期增强扫描。加之，随着CT扫描速度的提高，利用CT检查对疾病诊断“撒大网”现象增加，这就进一步加大了被检者随机吸收剂量。
在本次研究中，常规CT扫描被检者的随机吸收剂量是所有各组中最高的，均数为0.8372（见表3－4、图3－9），从统计学分析来看，与各组间存在显著的统计学差异，P＜0.05。然而，一旦采用了低剂量胸部CT扫描，被检者的吸收剂量大幅度下降，均数为0.1412与各组间存在显著的统计学差异，P＜0.05。而DR双能量减影被检者随机吸收剂量介于常规胸部CT扫描与低剂量胸部CT扫描被检者随机吸收剂量之间。所以，在DR高千伏摄影疑似骨折、或发现小结节病灶时，可根据需要，一部分可以考虑由DR双能量减影替代［1］。但不能夸大双能量减影的作用，从剂量学角度分析，双能量减影被检者X线的吸收剂量高于低剂量胸部CT扫描。因此，可以适当考虑扩大低剂量胸部CT扫描的适应证，尤其是可以考虑哪些情况下只需平扫；哪些情况下可进行目标扫描，仅需对病灶区域进行直接薄层扫描；在哪些情况下只需直接增强应有一个操作规范，以大幅度减少CT被检者随机吸收剂量；且从表3－4中可以看出常规CT吸收剂量的与S相对于其它各组来讲较高，而低剂量胸部CT扫描是各组中较低的，这又从另一个侧面反过来验证了胸部CT检查因上述原因的存在采用低剂量扫描的必要性。
3、DR双能量减影与DR高千伏X线摄影随机吸收剂量的比较
DR基于碘化铯（Cesium iodide, CeI）和非晶硅（amorphous silicon, a-Si）的敏感基质平板X线摄影探测器提供高空间分辨率、高对比分辨率，且有降低X线剂量潜能的数字X线照片［9、10］。它由X线球管、发生器、大面积非晶硅平板探测器组成。探测器由CeI闪烁器和装备在玻璃片基上的非晶硅光电二极管阵列而成。涂有铊的CeI闪烁器将X线转换成可见光。闪烁器材料有像针一样的细微结构并将它置于非晶硅光电二极管阵列上。这种非晶硅光电二极管阵列将光转换成电荷，由电子读出并转换成14bit的信号。这种数字探测器具有较高的量子检测效率（detective quantum efficiency，DQE），所获得的影像质量和组织结构的显示能力均较优，且可以迅速将被检者的位置及曝光条件方面的问题立即反馈给X线摄影技师［11］。加之高千伏X线摄影技术的应用、组织均衡的应用等，对肋骨及心脏后的背景影像提高了能见度，丰富的胸部X线摄影的影像层次。
而DR双能量减影存在两次X线曝光，其X线剂量也就相应加大。从本次研究结果来看，DR双能量减影胸部X线摄影被检者的X线随机吸收剂量要高于DR高千伏胸部摄影（详见表3－4、图3－9），第1组、第2组显著高于第4组、第5组。因此，从剂量学角度来看，DR双能量减影仅能作为胸部的一种辅助检查方法，是对DR高千伏胸部X线摄影的一种补充。只有在特殊情况下，如考虑肋骨骨折可能［2］，才能作为首选检查。换一句话讲，DR高千伏胸部X线摄影仍然是常规检查手段之一，DR双能量减影技术不能列为胸部X线检查常规使用。
4、合理使用低剂量
从表3－4可以看出，高千伏胸部X线摄影的第4组与第5组以及低剂量胸部CT扫描的第6组，其与S在所有各组中是最低的，这可能与DR高千伏1次性自动曝光以及CT采用低剂量扫描软件有关；胸部双能量减影位居中间，是X线2次自动曝光，因此相对于DR高千伏胸部X线摄影来讲，其吸收剂量及波动范围有所增加；而胸部常规CT扫描被检者的吸收剂量位居最高，它的影响因素不仅取决于X线剂量自动调节功能，还有平扫与薄层扫描有关，以及平扫加增强之间多次检查有关。所以，上述这些因素都是造成X线吸收剂量及其波动范围加大的基础。因此，胸部影像学检查在胸部疾病的诊断方面发挥着重要作用的同时，如何在保证图像质量的前提下，降低被检者的随机吸收剂量；或是，综合利弊，科学选用影像学检查方法，适度地加以应用。无论如何，对于被检者成像的防护不仅仅是医学影像技师的责任，更是全体医务人员的义务，达到合理使用低剂量（As Low As Reasonably Achievable，ALARA）［12］。因此，通过本次研究得出，对于各种影像学检查应根据各自的适应证采用最低剂量的影像学检查方法，如双能量减影技术因其X线吸收剂量相对较高，应适度地加以应用，是常规DR胸部高千伏摄影的一种补充，而低剂量胸部CT扫描因其X线吸收剂量相对较低，可相对扩大其适应证，并根据病情需要综合考虑是否进行目标扫描、直接增强等，以把X线吸收剂量降至最低。
结论
本文从剂量学角度得出，DR双能量减影与DR高千伏胸部X线摄影，以及CT胸部扫描之间被检者的随机吸收剂量存在显著差异，且DR双能量减影被检者的随机吸收剂量介于DR高千伏胸部X线摄影、低剂量胸部CT扫描与常规CT胸部扫描之间。因此，在病情允许的情况下，建议DR双能量减影可以作为DR高千伏胸部X线摄影的一种补充，但仅从剂量学的角度来讲不能夸大其作用，要适度地应用DR双能量减影技术，尤其是可以考虑低剂量下的胸部CT扫描，以从整体上降低被检者的随机吸收剂量。
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