扫描速度更快、图像更清晰且辐射剂量更低是当前CT设备发展的目标。双源CT主要通过更快的成像采集速度，实现良好的成像效果；宽体探测器CT则主要通过更宽的图像采集范围，达到较好的成像目的，两者各具优势，共同发展，在临床应用中均有良好表现^[1-2]。本文旨在利用标准化模体扫描和回顾性分析冠状动脉CT造影（coronary computer tomography angiograph，CCTA）图像方法，讨论3种不同型号的Siemens双源CT的成像参数和图像质量的客观规律，从而为设计双源CT冠状动脉标准化扫描方案奠定技术基础。

使用美国模体实验室的Catphan 500模体（包含CTP401、CTP528、CTP515及CTP 486模块），分别在Siemens双源CT机（Definition，Siemens Healthcare，Forchheim，German）、Siemens炫速双源CT机（Definition Flash，Siemens Healthcare，Forchheim，German）及Siemens炫速光子双源CT机（Definition Flash Stellar，Siemens Healthcare，Forchheim，German）进行扫描。

采用心脏回顾性心电门控扫描模式，统一添加60次/min的模拟心电图，管电压分别为140、120、100、80、70 kV及智能管电压（Care kV），不同管电压分别选取2种管电流模式，即恒定管电流（280 mAs）和自动管电流（参考管电流456 mAs），扫描长度均为15 cm，每组扫描3次。随机抽取2014年1—12月山东省医学影像学研究所3台双源CT的CCTA图像各200例，男289例，女311例，心率60~90次/min，扫描条件均为回顾性心电门控120 kV，球管旋转速度0.28 s，准直器宽度2×128×0.6 mm，螺距0.18~0.35（随心率调控），开启管电流调控，扫描基点定于气管隆突下10 mm，下至心脏膈面下方。

所得各组模体数据采用滤波反投影算法（FBP Bf26）和迭代重建算法（SAFIRE If26）进行重建。迭代重建级别选择厂家推荐的3级，重建层厚0.75、0.6 mm及Definition Flash Stellar CT独有的0.5 mm，其他参数相同。另对Definition Flash Stellar CT数据采用迭代重建1~4级别进行重建；并采用不同卷积核参数重建，即滤波反投影法（FBP Bf46）与迭代重建法（SAFIRE If46）。所有图像传输到后处理工作站（multimodality workplace，Siemens healthcare，German）进行分析。回顾性CCTA图像参数均为FBP、卷积核参数Bf26、层厚0.75 mm。

由2名放射科医师采用双盲法分别对图像进行定量测量。模体实验中记录各组模体图像的剂量长度乘积（dose length product，DLP）、CT值、图像噪声，并对空间分辨力及密度分辨力模体模块进行评价，每组数据测量3次，取2名医师的平均值。

回顾性CCTA记录DLP，测量主动脉起始部图像噪声，并对图像质量进行主观评价。

通过CT-Dose Report列表记录DLP（mGy·cm）。

选择CTP401模块作为标准，其内含有4种标准CT值材料插件：空气（标准CT值-1 000 HU）、特氟龙（标准CT值990 HU）、丙烯（标准CT值120 HU）、低密度聚乙烯（标准CT值-100 HU）。对各插件中心层位图像进行测量，ROI选择插件中心约0.5 cm²的圆形区域重复测量3次。

选择CTP528模块中心层面，同时调整窗宽（WW）和窗位（WL），分辨各组图像最小的一组线对，意见不统一时，协商达成一致。

以CTP515模块为目标，在15 mm的圆孔插件中，选取200个像素大小ROI，测量其平均CT值（CTa）和标准差（SDa）。在圆孔外选择相同大小ROI，测量其平均CT值（CTb）和标准差（SDb）。根据公式：WW=5×（SDa+SDb）/2，WL=（CTa+CTb）/2，调整WW、WL，观察调整后的图像，选出能看清的最小直径的圆孔^[3]。

以CTP486模块为目标，在各组同层图像的中心和上下左右距中心约20 mm处，取面积约2 cm²的圆形ROI进行测量，保证其位置、形态和大小基本一致，一般与中心差值< 4 HU，记录相应的CT值及图像噪声值^[4]。

测量左冠状动脉开口处升主动脉噪声值，并以ROI的CT值标准差表示，ROI为20 mm²，相同位置测量3次。根据美国心脏病学会（American Heart Association，AHA）冠状动脉的15段标准，对直径2 mm以上的冠状动脉节段图像质量评分：5分，图像质量优，冠状动脉管腔显示连续完整，边缘锐利，无运动伪影；4分，冠状动脉管腔显示连续完整，局部边缘略模糊，无明显运动伪影；3分，冠状动脉管壁显示欠锐利或轻度运动伪影，不影响诊断；2分，冠状动脉管壁有中度伪影或阶梯状伪影，尚可作出诊断；1分，图像质量差，重组图像上冠状动脉错位，管壁严重伪影，不能作出诊断。对于严重钙化血管节段不做评价，2名医师意见不一时，共同阅片协商达成一致^[5]。

采用SPSS 20.0软件进行统计分析，采用双录入法录入数据，计量资料以x±s表示。两均数行独立样本t检验分析，计数资料行χ²检验，图像质量评分采用两样本的非参数Mann-Whitney U检验。以P < 0.05差异有统计学意义。

辐射剂量与管电压、管电流呈正相关（表 1），每降低1个管电压级别，平均辐射剂量下降40.29%，120 kV较140 kV下降27.7%，100 kV较120 kV下降49.46%，80 kV较100 kV下降36.05%，70 kV较80 kV下降47.95%。3台机器比较，总体辐射剂量差异均无统计学意义（均P>0.05）；同时开启管电压及管电流调控，辐射剂量：Stellar < Flash < Definition，组间差异均有统计学意义（均P < 0.05）。

表 1

表 1 不同管电压条件下3台双源CT的DLP

表 1 不同管电压条件下3台双源CT的DLP mGy·cm 机器型号 140 kV（x±s） 120 kV（x±s） 100 kV（x±s） 80 kV（x±s） 70 kV（x±s） 智能管电压 Definition 1 352.48±689.16 1 023.58±424.21 511.70±231.92 341.23±137.11 - 465.59 Definition Flash 1 370.10±687.04 1 070.28±426.26 516.40±237.62 347.17±136.21 134.40±114.19 328.72 Definition Flash Stellar 1 375.42±689.79 1 090.76±422.77 520.95±234.45 343.19±135.95 140.29±111.14 214.34 注：DLP，剂量长度乘积。Definition CT无70 kV低电压扫描条件。

每降低1个管电压级别，空气、丙烯及低密度聚乙烯插件的CT值有减小趋势，特氟龙有增大趋势（表 2），但组间差异无统计学意义（P>0.05）。随着管电压的降低，空间分辨力未见明显变化（图 1a，1b），密度分辨力逐渐下降（图 1e，1f）。相同管电压条件下，卷积核参数B46的空间分辨力较B26高（图 1c，1d），层厚越薄空间分辨力越高（图 1c，1h）；SAFIRE组较FBP组的密度分辨力高（图 1f，1g）；空间分辨力组间差异无统计学意义（P>0.05）；密度分辨力组间差异有统计学意义（P < 0.05）。

表 2

表 2 CTP401模体不同扫描条件下CT值

表 2 CTP401模体不同扫描条件下CT值 管电压（kV） 参考管电流（mAs） 管电流（mAs） 算法 空气（HU） 低密度聚乙烯（HU） 丙烯（HU） 特氟隆（HU） 140 456 135 FBP -1 020.0 -96.0 126.0 987.0 SAFIRE -1 019.2 -94.3 124.0 999.0 120 456 134 FBP -1 020.7 -105.0 121.5 974.1 SAFIRE -1 021.3 -105.8 124.3 975.8 100 456 108 FBP -1 018.8 -113.2 114.7 988.3 SAFIRE -1 018.9 -112.9 114.5 992.1 80 456 98 FBP -1 017.8 -140.0 107.1 1 039.4 SAFIRE -1 016.1 -138.9 106.1 1 015.2 70 456 82 FBP -1 020.0 -151.5 87.3 1 082.7 SAFIRE -1 018.5 -152.2 85.3 1 069.0 注：FBP，滤波反投影法；SAFIRE，迭代重建算法。

图 1

图 1a  120 kV，0.75 mm层厚，Bf26空间分辨力图像  图 1b  80 kV，0.75 mm层厚，Bf26空间分辨力图像  图 1c  70 kV，0.75 mm层厚，If26空间分辨力图像  图 1d  70 kV，0.75 mm层厚，If46空间分辨力图像  图 1e  120 kV，0.75 mm层厚，Bf26密度分辨力图像  图 1f  70 kV，0.75 mm层厚，B26密度分辨力图像  图 1g  70 kV，0.75 mm层厚，If26密度分辨力图像  图 1h  70 kV，0.5 mm层厚，If26空间分辨力图像 图 1 空间分辨力与密度分辨力图

各组图像均显示均匀，各测量点间的CT值差异无统计学意义（P>0.05）。噪声值与管电压、管电流呈负相关，每降低1个管电压级别，平均噪声值相应上升约33.71%，120 kV较140 kV上升22.38%，100 kV较120 kV上升36.80%，80 kV较100 kV上升29.79%，70 kV较80 kV上升45.86%。相同管电压条件下，噪声值：Definition Flash Stellar < Definition Flash < Definition，组间比较差异均有统计学意义（均P < 0.05）。

图像噪声值与卷积核参数呈正相关，与层厚、迭代重建呈负相关，组间差异均有统计学意义（均P < 0.05）。Definition Flash CT中，每增加1个迭代级别平均可降噪11.73%，1级SAFIRE较FBP降噪22.28%，2级SAFIRE较1级SAFIRE降噪5.45%，3级SAFIRE较2级SAFIRE降噪7.92%，4级SAFIRE较3级SAFIRE降噪11.25%（表 3）。1级SAFIRE偶尔会表现出不稳定的特点，噪声值不降反升。Definition Flash Stellar中，相同管电压条件下，不同层厚、不同卷积核参数的FBP及SAFIRE图像的噪声值大小为：0.75If26SAFIRE < 0.75Bf26FBP < 0.6If26SAFIRE < 0.6Bf26FBP < 0.5If26SAFIRE < 0.75If46 SAFIRE < 0.75Bf46FBP < 0.6If46SAFIRE < 0.5If46SAFI RE < 0.6Bf46FBP，噪声值更易受卷积核参数影响，其次是层厚，最后是迭代重建算法。

表 3

表 3 不同管电压下Definition Flash CT各重建级别的噪声值

表 3 不同管电压下Definition Flash CT各重建级别的噪声值 HU 重建算法 140 kV 120 kV 100 kV 80 kV 70 kV FBP法 17.1 17.9 18.6 25.9 37.4 SAFIRE-1 10.7 12.2 15.3 23.1 32.3 SAFIRE-2 9.7 11.0 14.7 21.3 29.2 SAFIRE-3 8.7 9.8 13.3 20.8 26.5 SAFIRE-4 7.8 8.6 11.7 18.5 23.6

DLP组间差异均无统计学意义（均P>0.05），噪声值及图像质量评分差异均有统计学意义（均P < 0.05）（表 4）。

表 4

表 4 3台双源CCTA图像回顾分析汇总（x±s）

表 4 3台双源CCTA图像回顾分析汇总（x±s） 机器型号 年龄（岁） DLP（mGy·cm） 噪声（HU） 图像质量评分（分） Definition 54.14±8.90 737.73±170.32 20.22±6.22 3.69±0.47 Definition Flash 57.11±13.01 743.76±200.06 19.12±5.49 3.97±0.37 Definition Flash Stellar 51.64±10.33 739.99±167.26 17.47±3.62 4.01±0.29 检验值 21.44 13.311 10.51 0.041 注：年龄、DLP、噪声采用方差检验，检验值为F值；图像质量评分采用Mann-Whitney U检验，检验值为P值。

自2004年64排螺旋CT出现后，冠状动脉成像成为可能，现已成为冠状动脉病变的首选和常规检查方法，使CT冠状动脉的成像质量和适用范围不断提高。但辐射剂量问题也受到人们的广泛关注。据报道^[6]，15个发展中国家0.6%~3.2%的恶性肿瘤很可能与影像检查所致的电离辐射相关；每增加1 mSv的辐射剂量将增加5/10万的恶性肿瘤发生率^[7]。

目前降低辐射剂量的方法主要有以下几种^[8-11]：①手动降低管电压和（或）管电流，其本质是消除无效辐射剂量。②自动管电压和（或）管电流调节，其原理是根据定位像的X线衰减数据对不同部位不同组织密度差别，自动个性化调节辐射剂量分布。针对Siemens双源CT回顾性门控扫描，笔者发现全程扫描中未出现纵轴的辐射剂量分布调节，可能是心脏扫描范围小且组织差别不明显所致。③自适应性剂量屏蔽技术，通过前置准直器的智能调节，将扫描开始和结束阶段对图像重建无效的剂量屏蔽掉。④调节螺距，不同厂家在调节螺距时有不同的机制，产生不同的结果。⑤利用材料和技术间接提高X线的有效利用率，降低无效射线的产生，提高了图像的显示质量，间接降低辐射剂量的危害。本研究使用的Siemens双源CT，在保证图像质量的前提下，可降低患者所接受的辐射剂量。本研究也表明：Definition Flash Stellar CT不仅具有140 kV的高千伏条件，且具有更高的管电流，适应于更肥胖的人群，扩大了冠状动脉CTA的适用人群，具有更好的应用前景。同时，在相同扫描条件下，Definition Flash Stellar CT的图像噪声最小，尤其是在低辐射剂量条件下更明显，这在冠状动脉CTA图像回顾分析中也有相应表现，辐射剂量差异无统计学意义（P>0.05），但Definition Flash Stellar CT的图像噪声值和图像评分均为最好，显示出较好的性能。

辐射剂量与管电压、管电流呈正相关，噪声值与管电压、管电流呈负相关^[12]。辐射剂量越大，图像噪声越低；图像噪声值还受层厚和重建算法影响，一般层厚越薄，噪声越大，重建卷积核参数越大，噪声也越高，迭代重建算法可显著降低噪声值，保证图像质量^[13-14]。本研究上述结论均有体现且通过比较得出：整体上双源CT冠状动脉图像质量最主要受卷积核参数影响，其次是层厚，最后是迭代重建。但笔者分析该规律会根据各重建参数的程度不同而有所变化，当层厚变化较小时，迭代重建算法可完全消除层厚减小所致的噪声值增高，所以卷积核参数、层厚及重建算法三者与图像质量之间的关系是一个动态平衡的过程，本研究结果中这一规律仅适用于这一组扫描条件的总结。

密度分辨力即低对比度分辨力，噪声越大，密度分辨力越低^[15]；厚度越大，密度分辨力越高^[16]；卷积核参数越小，密度分辨力越高^[17]。空间分辨力即高对比度分辨力，层厚越薄，空间分辨力越高^[3]；卷积核参数越高，空间分辨力越高^[18]。本研究结果均符合文献中所述大致规律，且在双源CT机上具有一定的数值变化规律，为双源CT冠状动脉标准化扫描提供参考数据，可针对不同体质特征人群进行相应的换算和条件分析选择，从而扫描出标准化的冠状动脉CTA图像，这也是今后研究的方向。

本研究的不足之处在于比较3台双源CT辐射剂量时，未能对机器进行校准和控制环境因素的影响，仅模拟实际检查常用的几种扫描条件，因此，在辐射剂量比较方面不够完善，图像质量分析也仅是初步的统计学比较，未具体细化逐个条件进行比对并分析原因。

综上所述，在Siemens双源高端螺旋CT中，辐射剂量、图像质量及重建参数之间存在一定的客观规律，总体辐射剂量在3台Siemens双源CT回顾性心电门控扫描模式中改善不明显，但在相同扫描条件下，辐射剂量越低，图像质量改善越明显，扫描时建议开启管电压和管电流调控技术。