李倩，邊傳振，仰飛，劉杰，戴石

南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210008

引言

近年來，隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步和CT的普及，兒童CT檢查的人數(shù)在逐漸上漲[1]。兒童活潑好動，容易引起外傷，外傷后的胸腹部CT檢查是臨床上的常見輔助檢查手段。且少年兒童細(xì)胞分裂旺盛，對X線敏感[2]，在胸腹部CT檢查過程中，如何準(zhǔn)確評估患兒受到的輻射劑量成為社會關(guān)注的焦點。目前常用的估算個體所受輻射劑量的參數(shù)主要有容積 CT劑量指數(shù)（Volume CT Dose Index，CTDIvol）、劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP），它們是CT設(shè)備在16 cm或32 cm標(biāo)準(zhǔn)體模下的輸出劑量，常用來評價不同設(shè)備或機型的輸出劑量，而每個患兒的體型與標(biāo)準(zhǔn)體模差異很大，因此用CTDIvol和DLP評估患兒受到的輻射劑量并不準(zhǔn)確[3-4]。為了準(zhǔn)確評估患兒受到的輻射劑量，美國醫(yī)學(xué)物理協(xié)會通過對體模研究提出使用有效直徑（Effective Diameter，ED）來估算患者的體型特異性劑量估算值（Size-Specific Dose Estimate，SSDE）[5-6]，通過大量的臨床驗證表明，SSDE更能準(zhǔn)確評估成人胸腹部CT檢查的輻射劑量[7]，但由于兒童幾何尺的影響，SSDE可能與成人胸腹部的報道并不相同。因此，本研究旨在比較CTDIvol與SSDE在估算外傷兒童胸腹部CT掃描輻射劑量的差異并探討其進(jìn)一步的臨床應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

本研究通過南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院倫理委員會審批后進(jìn)行。前瞻性地選取2016年3月至2018年2月我院外傷且同時需行胸和腹部CT檢查的0～16歲患兒87例，男48例女39例，平均年齡（10.79±2.01）歲。使用Ingenuity 64排螺旋CT進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，選用64×0.625 mm探測器，胸腹部掃描螺距均為1.575，掃描時患兒仰臥，雙上肢上舉，胸腹部檢查均采用自動管電流調(diào)制技術(shù)，胸部掃描管電壓80 kV，參考管電流70 mAs，從肺尖掃至肋膈角，采用iDose4算法重建出層厚1 mm層距1 mm橫斷位肺窗和縱隔窗圖像用于診斷，重組圖像層厚5 mm層距5 mm橫斷位肺窗和縱隔窗圖像用于圖像質(zhì)量評價；全腹部掃描管電壓100 kV，參考管電流120 mAs，從膈頂掃至恥骨聯(lián)合，采用iDose4算法重建出層厚1 mm層距1 mm橫斷位軟組織窗圖像用于診斷，重組層厚5 mm層距5 mm軟組織窗圖像用于圖像質(zhì)量評價。根據(jù)患兒橫斷位CT圖像上獲得的胸部及腹部ED值對患兒進(jìn)行分組，胸部：ED≤16 cm的患兒為A1組（33例），ED在16 cm和32 cm之間為B1組（31例），ED＞32 cm為C1組（23例）；腹部：ED≤16 cm的患兒為A2組（31例），ED值在16 cm和32 cm之間為B2組（32例），ED＞32 cm為C2組（24例）。

1.2 輻射劑量評估

從工作站上分別得到患兒的胸和腹部CT掃描的CTDIvol。在氣管隆突層面CT圖像上測量患兒胸部AP值和LAT值，并計算其ED值。在左腎靜脈主干層面CT圖像上測量患兒腹部AP值和LAT值，并計算其ED值。依據(jù)ED值對應(yīng)的轉(zhuǎn)換因子fsize得到SSDE，并計算SSDE較CTDIvol的增量（X）計算公式如下[6]：

1.3 圖像質(zhì)量的客觀評價

1.3.1 胸部圖像質(zhì)量的客觀評價

計算CT圖像的客觀噪聲值和信噪比：選取支氣管分叉水平層面背部肌群30～50 mm2區(qū)域為感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI），獲得CT值標(biāo)準(zhǔn)差，用該值代表胸部CT圖像的客觀噪聲值（SD）。選取支氣管分叉水平層面左心室區(qū)30～50 mm2區(qū)域為ROI，測得ROI平均CT值（HU），作為胸部CT圖像的信號值，選取同層掃描區(qū)域內(nèi)無物體的30～50 mm2背景區(qū)域，測得該區(qū)域CT值的標(biāo)準(zhǔn)差為SD值，計算兩者的信噪比SNR=HU/SD[8]。

1.3.2 腹部圖像質(zhì)量的客觀評價

計算CT圖像的客觀噪聲值和信噪比：選取肝門層面脾區(qū)30～50 mm2區(qū)域為ROI，獲得CT值標(biāo)準(zhǔn)差，用該值代表腹部CT圖像的客觀SD值。選取腹腔干層面肝區(qū)30～50 mm2區(qū)域為ROI，測得ROI平均CT值，作為腹部CT圖像的信號值，選取同層掃描區(qū)域內(nèi)無物體的30～50 mm2背景區(qū)域，測得CT值的標(biāo)準(zhǔn)差為SD值，計算兩者的信噪比SNR=HU/SD[8]。

1.4 圖像質(zhì)量的主觀評價

由放射科1位副主任醫(yī)師及1位主治醫(yī)師作為觀察者，在同一PACS系統(tǒng)上對所得圖像質(zhì)量進(jìn)行評價。

1.4.1 胸部圖像質(zhì)量的主觀評價

根據(jù)小氣管、肺血管、縱隔組織的對比度及疾病的顯示程度，縱隔窗和肺窗噪聲水平及偽影的情況進(jìn)行5分制評分。圖像組織結(jié)構(gòu)清晰，對比度好，噪聲少，完全滿足診斷要求者為5分；圖像組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，噪聲較少，能夠滿足臨床診斷者為4分；圖像質(zhì)地一般，噪聲稍多，部分組織結(jié)構(gòu)顯示欠佳，基本滿足診斷要求者為3分；圖像噪聲多，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能滿足診斷要求者為2分；圖像噪聲多，質(zhì)地差，組織結(jié)構(gòu)完全顯示不清，沒有診斷價值者為1分[9]?！?分的圖像被認(rèn)為可以滿足臨床要求。

1.4.2 腹部圖像質(zhì)量的主觀評價

根據(jù)肝實質(zhì)及肝內(nèi)血管的顯示，膽囊壁的顯示，腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)的可分辨程度，胰腺輪廓的顯示，大血管的顯示，進(jìn)行5分制評分：圖像噪聲少，腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)能夠清晰分辨，肝實質(zhì)、膽囊壁、胰腺及血管顯示清晰，對比度良好，完全滿足診斷需求者為5分；圖像噪聲不大，腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)能夠分辨，肝實質(zhì)、膽囊壁、胰腺及血管能夠顯示，對比度尚可，能夠滿足臨床診斷者為4分；圖像噪聲稍多，腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)依稀可辨，肝實質(zhì)、膽囊壁、胰腺及血管顯示欠佳，對比度較差，基本滿足診斷要求者為3分；圖像噪聲多，腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)分辨不清，肝實質(zhì)、膽囊壁、胰腺及血管顯示不清，對比度差，不能滿足診斷需求者為2分；圖像噪聲很多，腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)完全無法分辨，肝實質(zhì)、膽囊壁、胰腺及血管完全無法顯示，完全沒有對比，沒有診斷價值者為1分[10]?！?分的圖像被認(rèn)為可以滿足臨床要求。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 18軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。各組患兒圖像質(zhì)量主觀評分采用秩和檢驗（Kruskal Wallis檢驗）進(jìn)行分析；各組患兒間的客觀評分、CTDIvol和SSDE采用方差分析；患兒組內(nèi)SSDE與CTDIvol比較采用配對t檢驗；P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。觀察者間主觀評分及診斷可接受度一致性分析采用Kappa檢驗，k≤0.2為一致性差，0.2＜k≤0.4為一致性一般，0.4＜k≤0.6為一致性中等，0.6＜k≤0.8為一致性較強，0.8＜k≤1.0為一致性強。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量客觀評價及ED結(jié)果

A1組、B1組和C1組在SNR、SD及ED間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，A1組SNR高于B1組而SD及ED低于B1組；B1組SNR高于C1組而SD及ED低于C1組，P均小于0.05；A2組、B2組和C2組在SNR、SD及ED間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，A2組SNR高于B2組而SD及ED低于B2組；B2組SNR高于C2組而SD及ED低于C2組，P均小于0.05（表1）。

2.2 圖像質(zhì)量的主觀評價結(jié)果

各組患兒胸腹部圖像質(zhì)量主觀評價結(jié)果差異有統(tǒng)計學(xué)意義，A1組患兒的圖像主觀評分優(yōu)于B1組，B1組優(yōu)于C1組；A2組患兒的圖像主觀評分優(yōu)于B2組，B2組優(yōu)于C2組；各患兒的圖像評分均≥3，滿足診斷需求，見表2。

2.3 各組患兒的CTDIvol及SSDE對比結(jié)果

A1、B1和C1三組患兒胸部CTDIvol具有方差齊性（P=0.73），差異有統(tǒng)計學(xué)意義，C1組患兒的CTDIvol大于B1組，B1組大于A1組；A2、B2和C2三組患兒腹部CTDIvol具有方差齊性（P=0.69），差異有統(tǒng)計學(xué)意義，C2組患兒的CTDIvol大于B2組，B2組大于A2組；A1、B1和C1三組患兒組內(nèi)（胸部）SSDE與CTDIvol的差值（X值）分別為76.9%、34.8%和-13.2%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.005）；A2、B2和C2組內(nèi)（腹部）SSDE與X值分別為52.6%、20.7%和-11.1%，差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.005），見表 3。

表2 兩組患兒胸腹部圖像質(zhì)量主觀評分（，分）

表2 兩組患兒胸腹部圖像質(zhì)量主觀評分（，分）

得分 P胸部A1組 4.6±0.26＜0.05 B1組 4.1±0.33 C1組 3.2±0.29腹部A2組 4.5±0.39 B2組 3.7±0.22 C2組 3.1±0.27＜0.05

3 討論

兒童是一個特殊的群體，易受X線輻射的影響，且兒童胸腹部易受傷害，就醫(yī)時常不能準(zhǔn)確表述受傷情況，因此常借助一些輔助檢查來明確診斷。兒童胸部外傷常用輔助檢查是普通X線檢查，但由于其是二維圖像，且密度分辨率較低，常不能發(fā)現(xiàn)細(xì)微的胸部骨折及肺挫傷[11]。腹部外傷B超常作為首選檢查，B超對實質(zhì)性臟器的損傷較敏感，但對腹部的非實質(zhì)性臟器損傷及骨質(zhì)損傷作用有限。因此，CT成為了胸腹部外傷兒童重要的輔助檢查手段，對于明確損傷部位及嚴(yán)重情況有重要的診斷價值，但是CT檢查具有輻射，如何準(zhǔn)確評估患兒的輻射劑量，成為降低患兒輻射劑量的先決條件。

研究表明，用CTDIvol及DLP來評估患兒的輻射劑量并不準(zhǔn)確。美國醫(yī)學(xué)物理協(xié)會通過對體模研究提出使用有效直徑來修正患者的輻射劑量[12]，他們假設(shè)人體由橢圓形的橫斷面組成，人體體型可用面積與之相當(dāng)?shù)膱A柱形水模直徑表示，因此，SSDE考慮到了被檢查患兒的體型因素，能夠?qū)Ρ粰z者的線性尺寸在CTDIvol的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)校正，校正參數(shù)與被檢者體型密切相關(guān)，因而SSDE消除了患兒體型差異對輻射劑量的影響，能真實反應(yīng)患兒的受照劑量[13-14]。

本研究中A1、B1和C1三組患兒組內(nèi)SSDE與X值分別為76.9%、34.8%和-13.2%。A2、B2和C2組內(nèi)SSDE與X值分別為52.6%、20.7%和-11.1%，這可能是因為A1組患兒平均ED為12.41 cm，B1組患兒平均ED為23.32 cm，而C1組患兒平均ED為33.47 cm，A1組和B1組患兒的ED都小于本研究所選的32 cm標(biāo)準(zhǔn)體模，因此CTDIvol低估這兩組患兒的輻射劑量，而C1組患兒的ED高于32 cm標(biāo)準(zhǔn)體模，因此該組患兒的輻射劑量被高估。且患兒ED與標(biāo)準(zhǔn)體模差異越大，輻射劑量被低估或高估的幅度越大。同理，A2、B2和C2三組患兒組內(nèi)SSDE與CTDIvol的差異也是由此原因引起。這與袁肖娜和田中甫等人的報道相一致[15-16]。綜上所述，CTDIvol低估了ED小于標(biāo)準(zhǔn)體模外傷兒童胸腹部CT檢查輻射劑量，而高估了ED大于標(biāo)準(zhǔn)體模外傷兒童胸腹部CT檢查輻射劑量。

表1 各組患兒胸腹部圖像質(zhì)量客觀評分（，分）

表1 各組患兒胸腹部圖像質(zhì)量客觀評分（，分）

胸部腹部A1組 B1組 C1組 P A2組 B2組 C2組 P SNR 9.97±0.42 8.42±0.39 6.13±0.55 ＜0.05 9.84±0.51 8.33±0.38 6.11±0.27 ＜0.05 SD 6.14±0.18 8.23±0.33 9.77±0.39 ＜0.05 7.01±0.79 8.52±0.39 9.91±0.56 ＜0.05 ED 12.41±2.37 23.32±5.34 33.47±5.33 ＜0.01 13.67±3.24 24.87±5.73 34.79±6.14 ＜0.01

表3 各組患兒的CTDIvol及SSDE統(tǒng)計結(jié)果

通過計算，CTDIvol的全距及四分位間距分別為0.38 mGy和1.62 mGy，SSDE的全距及四分位間距分別為0.29 mGy和1.49 mGy，說明SSDE估算輻射劑量時變異度更小，其估算值相對更可靠。另外，通過分析以上各組患兒的SSDE及CTDIvol表明，患兒的有效直徑與標(biāo)準(zhǔn)體模的差異越小，CTDIvol就與SSDE越接近。

本研究中A1組圖像質(zhì)量優(yōu)于B1組，B1組優(yōu)于C1組，A2組優(yōu)于B2組，B2組優(yōu)于C2組，這可能是胸部CT檢查時所選管電壓為80 kV，腹部為100 kV，隨著患兒的ED增加，雖然CTDIvol在增加，但射線最高能量沒有變化，可能會造成射線吸收量增加或散射線的增多而影響圖像質(zhì)量，今后我們會對這方面的原因進(jìn)行進(jìn)一步探討。

本研究的不足之處在于沒有對患兒的實際輻射劑量進(jìn)行測量，標(biāo)稱CTDIvol取自機器自動生成的劑量報表，可能與實際不符；本研究樣本量較小，年齡跨度較大，沒有對不同年齡段的患兒進(jìn)行細(xì)化分組，所得結(jié)果可能不準(zhǔn)確；本研究中圖像質(zhì)量主觀評分與觀察者的讀片喜好與傾向有關(guān)，評分結(jié)果可能存在爭議。