陳添峰 周文斌 吳素霞 王強(qiáng)

【摘要】 目的：研究基于體重指數(shù)調(diào)整的兒童上腹部低劑量CT掃描方案的輻射劑量、主客觀圖像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性。方法：對比分析不同體重指數(shù)兒童上腹部低劑量CT掃描中的差異，前瞻性分析50%自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）常規(guī)劑量和基于體重指數(shù)調(diào)整的上腹部低劑量CT掃描方案檢查，年齡1個月～14歲。使用五點量表主觀評估包括噪音，清晰度，偽影和診斷可接受性在內(nèi)的圖像質(zhì)量。結(jié)果：3名醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評分的一致性大，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（κ=0.76，P>0.01）。各組肝實質(zhì)CT值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.01）;各組間SNR比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），圖像質(zhì)量均可接受?；隗w重指數(shù)調(diào)整的上腹部B組所有輻射劑量參數(shù)均顯著較低（P<0.01），其中A組正常高于B組正常，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），后者劑量減少32.5%;A組超重高于B組超重，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），后者劑量減少40.4%。結(jié)論：在正常體重和超重兒童中，50% ASIR重建的個性化低劑量CT掃描方案平均劑量明顯低于常規(guī)劑量，而不會顯著影響兒童上腹部CT檢查的診斷圖像質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 兒童 CT 輻射劑量

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2020.01.022 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1674-6805（2020）01-00-03

[Abstract] Objective： To evaluate the feasibility of the radiation dose， subjective and objective image quality and diagnostic accuracy of the low-dose CT scanning scheme for the upper abdomen of children based on BMI adjustment. Method： The differences in low-dose CT scans of the upper abdomen of children with different BMI were compared， and the 50% routine adaptive statistical iterative reconstruction （ASIR） and low-dose CT scan protocol based on BMI were prospectively analyzed， ranging in age from 1 month to 14 years old. A five-point scale was used to evaluate the subjective image quality including noise， sharpness， artifact， and diagnostic acceptability. Result： Inter-observer agreement among the three radiologists was sufficient， no significant statistical difference was existed among each group （κ=0.76， P>0.01）. There was no significant difference of CT values of liver parenchyma among each groups （P>0.01）. The differences of SNR among each groups were statistically significant （P<0.01）. The image quality in each group were acceptable. All radiation dose parameters were significantly reduced in the group B based on BMI （P<0.01）. Normal weight in group A was higher than that in group B， and the differences between two groups were statistically significant （P<0.01）; and the dose of the normal weight children in group B was reduced by 32.5%. Overweight in group A was higher than that in group B， and the differences between two groups were statistically significant （P<0.01）， and the dose of the overweight children in group B was reduced by 40.4%. Conclusion： In normal weight and overweight children， 50% of the personalized low-dose CT scan regimen with ASIR reconstruction was significantly lower than the routine dose， without significantly affecting the diagnostic image quality of the upper abdominal CT examination in children.

[Key words] Children Computed tomography Radiation dose

First-authors address： Womens and Childrens Hospital， Quanzhou 362000， China

由于電離輻射與潛在的癌癥風(fēng)險有關(guān)，公眾一直關(guān)注醫(yī)學(xué)影像引起的輻射照射。對于一定劑量的輻射，兒童比成人具有更高的放射敏感性和更長的剩余壽命，在此期間輻射誘發(fā)的癌癥的風(fēng)險性更大。為了最大限度地減少兒童的輻射暴露，同時尋求準(zhǔn)確的診斷，既要仔細(xì)評估CT檢查本身的風(fēng)險和收益，又要優(yōu)化每個患者的CT時相和參數(shù)。如果確實需要CT檢查，則必須考慮低劑量方案。優(yōu)化CT時相并通過放射科醫(yī)師調(diào)整掃描參數(shù)并添加自動調(diào)整或迭代重建的技術(shù)可以幫助減少輻射。調(diào)整掃描參數(shù)包括根據(jù)患者體型手動或自動調(diào)節(jié)管電流，并根據(jù)患者體重或年齡降低管峰值電壓。由于兒童的衰減小于成人，因此低管電壓設(shè)置通?？梢蕴岣邔Ρ榷榷粫@著增加噪聲[1]。但是，低管電壓可能會產(chǎn)生更多的偽影和噪音，并且還可能導(dǎo)致組織分辨率降低。傳統(tǒng)的濾波反投影（FBP）重建已達(dá)到其在獲得具有低輻射劑量曝光的良好分辨率圖像方面的極限。因此引入了使用迭代重建算法的圖像重建的替代技術(shù)，以通過使用計算處理結(jié)合使用管電流和電壓調(diào)節(jié)的低劑量方案來減少偽像來產(chǎn)生高分辨率圖像。因為兒童比成人更容易受到輻射影響，這些改善診斷信息但減少患者放射線照射的技術(shù)在前者中更為重要。自2009年以來，迭代重建過程，如自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技術(shù)開始應(yīng)用于臨床。ASIR技術(shù)可以降低圖像噪聲并保持圖像質(zhì)量，從而可以減少潛在的輻射劑量[2]。同時，ASIR技術(shù)利用FBP重建圖像中包含的信息作為重建過程中的初始構(gòu)建塊，以減少重建時間。與成人FBP重建的常規(guī)劑量方案相比，ASIR技術(shù)可以通過使用低劑量方案減少輻射劑量，而不會破壞圖像質(zhì)量或診斷準(zhǔn)確性。然而，在不同醫(yī)院，兒童CT檢查的參數(shù)設(shè)置不一，患者所受的輻射劑量差別較大[3]。此外，還有一些研究評估了體重指數(shù)（body mass index，BMI）對兒童胸部圖像質(zhì)量的影響[1]，但缺乏腹部的相關(guān)研究。因此，本次研究目的為評估低劑量掃描方案對超重和正常體重兒童上腹部CT的輻射劑量和圖像質(zhì)量的影響，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年1月-2019年1月連續(xù)于筆者所在醫(yī)院接受上腹部CT檢查的兒童565例，其中男303例，女262例，年齡12 d～14歲，平均（3.5±2.1）歲。按照檢查號隨機(jī)分為A組、B組，記錄CT檢查時患兒身高，體重和BMI;超重（BMI>25 kg/m2）兒童共76例，其中男48例，女28例。A組、B組按BMI分為正常、超重患兒。兩組正常及兩組超重患兒的基本資料比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），見表1。本研究經(jīng)筆者所在醫(yī)院倫理委員會審查通過，患兒監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書。

1.2 方法

采用GE Optima 660 64排螺旋CT。如患兒無法配合，給予口服鎮(zhèn)靜藥待其安靜入睡后掃描?；純貉雠P，雙臂上舉過頭，自由呼吸;掃描范圍：膈頂至腎臟下緣。A組采用常規(guī)劑量CT掃描：管電壓120 kV，螺距1.375，轉(zhuǎn)速0.4 s，采用自動管電流調(diào)節(jié)（automatic tube current modulation，ATCM）技術(shù)，范圍10～300 mA，噪聲指數(shù)（noise index，NI）值為9。B組采用基于體重指數(shù)調(diào)整的兒童上腹部低劑量CT掃描：管電壓100 kV，螺距1.375，轉(zhuǎn)速0.4 s，采用ATCM技術(shù)，范圍10～300 mA，根據(jù)患兒年齡設(shè)置NI值，0～12個月NI=8，1～6歲NI=10，>6歲NI=12。對兩組低毫安秒掃描獲得圖像使用50% ASIR進(jìn)行重建，重建層厚0.625 mm。

1.3 觀察指標(biāo)及評價標(biāo)準(zhǔn)

將所有圖像傳至AW4.5工作站。由3名高年資兒科影像醫(yī)師評價圖像質(zhì)量，并自由調(diào)整圖像窗寬、窗位，結(jié)果取三者均值。

1.3.1 主觀評價 由3名高年資影像診斷醫(yī)師分別對不同重建圖像進(jìn)行主觀評價，意見不一致時，共同復(fù)閱決定。參考?xì)W洲指南推薦的CT圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)選擇主觀評分指標(biāo)和評分標(biāo)準(zhǔn)。評價指標(biāo)包括：（1）圖像噪聲，采用5分法：5分，噪聲輕微;4分，噪聲較輕;3分，噪聲中等;2分，噪聲較重，但尚可接受;1分，噪聲過重，完全無法接受。（2）偽影，采用4分法：4分，無偽影;3分，較少偽影，不影響診斷;2分，較多偽影，影響病變顯示，但不影響診斷;1分，過多偽影影響診斷。（3）細(xì)小結(jié)構(gòu)的顯示（如小血管、腎上腺、小淋巴結(jié)），采用5分法：5分，顯示非常清晰;4分，顯示較好;3分，可以接受;2分，顯示較差;1分，不能顯示。

1.3.2 客觀評價 采用手動勾畫橢圓形感興趣區(qū)（region of interest，ROI）方法測量，面積約10 mm2。于肝右葉門靜脈分支處測量肝臟實質(zhì)區(qū)域的CT值及標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD），避開血管。所有數(shù)據(jù)分別測量3次，并取均值。計算該部位SNR，公式為：SNR=CT值/SD值。

1.3.3 輻射劑量 記錄兩組容積CT劑量指數(shù)k（CT dose index of volume，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP），并計算有效劑量（effective dose，ED），公式為：ED=k×DLP，其中0～12個月患兒k為0.049 mSv/（mGy·cm），1～2歲為0.030 mSv/（mGy·cm），3～6歲為O.020 mSv/（mGy·cm），≥7歲為0.015 mSv/（mGy·cm）。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

使用SPSS 20.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。使用配對樣本t檢驗比較A組和B組患者身高，體重，BMI，輻射劑量值和圖像噪聲。使用獨立樣本t檢驗比較超重和正常體重患者的圖像噪聲。以P<0.01為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。對主觀圖像質(zhì)量結(jié)果進(jìn)行描述性分析，不同觀察者之間使用kappa檢驗進(jìn)行一致性分析?；讦手档囊恢滦运降亩x如下：κ<0.01為一致性差;κ=0.01～0.20為一致性輕微;κ=0.21～0.40為一致性尚可;κ=0.41～0.60為一致性中等;κ=0.61～0.80為一致性大;κ=0.81～1.0為一致性近乎完美。

2 結(jié)果

2.1 主觀評價

3名醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評分的一致性大，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（κ=0.76，P>0.01），見表2。

2.2 客觀評價

A組正常、A組超重、B組正常、B組超重各小組間肝實質(zhì)CT值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.01）;肝實質(zhì)SD值中B組超重較A組正常增高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）;各組間SNR比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），A組正常、A組超重、B組正常、B組超重SNR依次增高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），見表3。

2.3 輻射劑量

輻射劑量測量的CTDIvol、DLP、ED顯示B組與A組相比顯著較低，其中A組正常高于B組正常，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），后者劑量減少32.5%;A組超重高于B組超重，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01），后者劑量減少40.4%;A組正常與A組超重比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.01）;B組正常與B組超重比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.01），見表4。

3 討論

目前，國內(nèi)外研究中多采用模擬計算而非實際測量的方法對兒童CT檢查中受照劑量進(jìn)行計算[4-5]。黃卓等[6]使用64排探測器CT設(shè)備對兒童測量劑量和顯示劑量進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，同一品牌型號CT設(shè)備在不同曝光條件下實測劑量與設(shè)備顯示劑量的比值一致性較好，可根據(jù)設(shè)備顯示劑量按一定比例快速估算兒童CT檢查中實際接受的輻射劑量。本研究采用設(shè)備記錄的CTDIvol和DLP，從而并計算得到該次掃描的輻射劑量值。

李大偉等[3]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同醫(yī)院之間，兒童CT檢查mAs、掃描長度選擇存在差異，且顯著影響患者所受輻射劑量。文獻(xiàn)[7-8]報道了ASIR對兒科患者胸部CT圖像質(zhì)量的影響，并指出可在輻射劑量減少46%～55%的同時保持圖像質(zhì)量和診斷的準(zhǔn)確性。ASIR技術(shù)可在10%～100%的范圍內(nèi)間隔每10%進(jìn)行選擇。ASIR百分比越高，噪聲越大，圖像也越模糊。Lee等[7]在兒童胸部CT掃描中使用了50%ASIR，Singh等[8]則使用30%ASIR。在本研究中，筆者在文獻(xiàn)[9]的基礎(chǔ)上選擇50%ASIR進(jìn)行重建。李昊巖等[10]研究表明采用低對比劑濃度、低輻射劑量和個性化NI設(shè)置方案后可使兒童腹部增強(qiáng)CT的輻射劑量降低25.29%。筆者研究認(rèn)為，通過ASIR方案可使兒童腹部CT掃描劑量降低32.5%～40.4%，與之前的研究相近。

有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在自適應(yīng)管電流調(diào)節(jié)時，使用低千伏和基于BMI調(diào)整的個性化CT掃描程序并進(jìn)行迭代重建，可保持良好的圖像質(zhì)量和高診斷準(zhǔn)確性的前提下大幅度降低輻射劑量[11]。本研究著重比較了ASIR重建下常規(guī)劑量與基于體重指數(shù)調(diào)整的上腹部低劑量CT掃描方案的圖像質(zhì)量特征。B組正常體重與超重兒童相比A組正常體重與超重兒童，輻射劑量均顯著較低（P<0.01），平均劑量減少32.5%～40.4%。在降低劑量的前提下，各組圖像主觀評分均超過3分，可為臨床所接受。

筆者研究還提示超重兒童對上腹部CT掃描劑量和圖像質(zhì)量的影響。近年來，超重或肥胖兒童的發(fā)病率迅速增加;因此，筆者關(guān)注體重對ASIR重建圖像質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)超重兒童的圖像質(zhì)量可能較低。Brady等[9]報告40%ASIR重建結(jié)合基于體重的管電壓和管電流調(diào)節(jié)技術(shù)可平均減少39%輻射劑量而不改變噪聲幅度或圖像對比度。該研究強(qiáng)調(diào)需根據(jù)年齡或體重進(jìn)行掃描方案的個性化調(diào)整。Hopkins等[12]的研究結(jié)果也強(qiáng)調(diào)體型較大的患者由于軀干厚度增加，X線衰減隨之增加，為保持一定的圖像質(zhì)量使得輻射劑量相應(yīng)增加。筆者研究包括76名超重兒童，但無法確定超重如何影響ASIR圖像質(zhì)量，需要對大量肥胖個體進(jìn)行進(jìn)一步的評估。

本研究有一些局限性。首先，試驗數(shù)據(jù)來源于檢查組和對照組不同患者，而不是不同檢查方法在同一患者上的對比結(jié)果。雖然盡量通過隨機(jī)分組來對患者的年齡和性別等因素進(jìn)行匹配，患者平均體重和身高差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但仍可能會對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響。其次，在常規(guī)劑量組和低劑量組中，3名評價者通過噪聲、清晰度、偽影和診斷可接受性來進(jìn)行主觀圖像質(zhì)量評價，個人對圖像的熟悉程度可能會對結(jié)果產(chǎn)生影響。而且，在臨床實踐中，診斷準(zhǔn)確性比主觀圖像質(zhì)量更重要。因此，圖像質(zhì)量是否實際影響診斷準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步探討。

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（收稿日期：2019-08-19） （本文編輯：郎序瑩）