低劑量掃描技術(shù)在三維CT測(cè)量DDH股骨頸前傾角中的臨床應(yīng)用研究*

1.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院放射科(山東 濟(jì)南 250011) 2.山東省千佛山醫(yī)院影像科(山東 濟(jì)南 250014)

劉偉偉1 李 軍2

低劑量掃描技術(shù)在三維CT測(cè)量DDH股骨頸前傾角中的臨床應(yīng)用研究*

1.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院放射科(山東 濟(jì)南 250011) 2.山東省千佛山醫(yī)院影像科(山東 濟(jì)南 250014)

劉偉偉1李 軍2

目的 探討低劑量掃描技術(shù)在三維CT測(cè)量DDH股骨頸前傾角中的應(yīng)用。方法 選擇不同的掃描參數(shù)對(duì)DDH患兒進(jìn)行掃描，120kV保持不變，mAs選擇200mAs-25mAs，層厚選擇4mm，螺距選擇3.0-5.0mm，對(duì)于不同掃描參數(shù)進(jìn)行5組匹配，記錄CT劑量指數(shù)，評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。結(jié)果在選擇的五組掃描參數(shù)中，CT劑量指數(shù)分別為25.7±0.5、16.6±0.6、3.5±0.7、3.2±0.7、2.8±0.8，圖像質(zhì)量為優(yōu)、良、中、中、差，前四組的圖像能夠滿足股骨頸前傾角的測(cè)量。結(jié)論 在滿足臨床診斷的情況下，低劑量掃描有效地降低了DDH患兒的輻射劑量，更加符合防護(hù)原則。

發(fā)育性髖關(guān)節(jié)脫位(developmental dysplasia of the hip,DDH)是小兒骨科常見的下肢畸形之一，由于頭臼失去正常的同心圓關(guān)系而導(dǎo)致一系列的髖關(guān)節(jié)病理變化，其中股骨頸前傾角的增大是DDH重要的病理改變之一[1]。隨著多層螺旋CT的出現(xiàn)和圖像后處理技術(shù)的應(yīng)用，為DDH患者提供了更完善的髖臼形態(tài)學(xué)改變的信息[2-3]，為股骨頸前傾角的測(cè)量帶來(lái)了方便，給手術(shù)矯正提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，但如何避免嬰幼兒和兒童接受過(guò)多的輻射劑量已成為國(guó)內(nèi)外放射界的研究熱點(diǎn)[4]，本文對(duì)于DDH患者的掃描技術(shù)的研究，旨在優(yōu)化低劑量掃描方案在三維CT測(cè)量DDH股骨頸前傾角中的應(yīng)用，降低病人的輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 臨床資料收集我院2011年12月到2012年9月DDH患兒50例，其中男21例，女29例。最大年齡16歲，最小年齡6個(gè)月，平均年齡：5.5歲。均為全脫位或半脫位伴髖臼發(fā)育不良兒童。

1..22 方法 使用可自動(dòng)顯示CT劑量指數(shù)(CTDI)的Toshiba公司Aqualion型多層螺旋CT機(jī)掃描、 Vitrea 2工作站進(jìn)行圖像重建。

1.2.1 參數(shù)選擇：120kV保持不變，mAs選擇200mAs～25mAs，層厚選擇4mm，螺距選擇3.0～5.0mm，對(duì)于不同掃描參數(shù)進(jìn)行分組匹配。并記錄每個(gè)患兒的CTDI劑量指數(shù)。參數(shù)匹配詳見表1。

1.2.2 患兒體位與圖像的處理：患兒仰臥，雙下肢自然伸直且與軀干平行，雙足踇趾并齊行CT平掃，常規(guī)從髂前上嵴到膝關(guān)節(jié)下脛骨粗隆。首先利用所得二維CT橫斷面圖像觀察髖臼形態(tài)，間距為掃描層厚的二分之一，然后將CT掃描數(shù)據(jù)輸入Vitrea 2工作站，利用3DDisplay重建軟件進(jìn)行VR、MPR三維重建處理。

圖1-4 不同掃描參數(shù)下的圖像質(zhì)量 圖1 圖像質(zhì)量?jī)?yōu)，第一組參數(shù)所得圖像，CTDI為25.3mGy，共11例病人。 圖2 圖像質(zhì)量良，第二組參數(shù)所得圖像，CTDI為16.8mGy，共11例病人。 圖3 圖像質(zhì)量中，第三、四組參數(shù)所得圖像， CTDI為3.5mGy，共20例病人。 圖4 圖像質(zhì)量差，第五組參數(shù)所得圖像， CTDI為2.9mGy，共8例病人。 圖5 矢狀位圖像上大粗隆的最低點(diǎn)C點(diǎn)。 圖6 軸位圖像上股骨兩髁最低點(diǎn)A、B點(diǎn)。 圖7 由A、B、C三點(diǎn)確定的冠狀面。 圖8 股骨頭最長(zhǎng)徑的中點(diǎn)D與股骨頸最短徑的中點(diǎn)E確定股骨頭頸的軸線，軸線與水平面的交角為股骨頸前傾角。

1.2.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)及分級(jí)：兩名有經(jīng)驗(yàn)的高年資CT醫(yī)師采用雙盲法閱片，分別獨(dú)立評(píng)判圖像質(zhì)量，對(duì)照分析，意見一致為評(píng)判結(jié)果。根據(jù)《山東省醫(yī)學(xué)影像檢查技術(shù)操作規(guī)范》將圖像質(zhì)量劃分四級(jí)，分別為優(yōu)、良、中、差，優(yōu)：無(wú)偽影，質(zhì)地細(xì)膩，噪聲低，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，邊緣銳利，滿足測(cè)量要求。良：圖像和常規(guī)掃描參數(shù)的圖像質(zhì)量對(duì)比圖像顆粒稍粗，噪聲較低，邊界清晰，滿足測(cè)量要求。中：圖像和常規(guī)掃描參數(shù)的圖像質(zhì)量對(duì)比噪聲有所增大,顆粒稍粗,邊界尚清楚，滿足測(cè)量。差：圖像和常規(guī)掃描參數(shù)的圖像質(zhì)量對(duì)比噪聲較大，顆粒較粗，邊界不清，不滿足測(cè)量。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所得數(shù)據(jù)均采用SPSS13.0軟件包進(jìn)行處理，各組間的CTDI值差異采用非參數(shù)檢驗(yàn)后P＜0.05,顯示組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

1～5組的C T D I分別為2 5.7±0.5、1 6.6±0.6、3.5±0.7、3.2±0.7、2.8±0.8，并把圖像原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Vitrea 2工作站進(jìn)行圖像重建，由高年資的醫(yī)師和技師根據(jù)圖像質(zhì)量的劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)[5]。評(píng)價(jià)結(jié)果與CTDI劑量指數(shù)詳見表2，獲取的圖像為圖1-4。

表1 五組掃描參數(shù)的選擇標(biāo)準(zhǔn)

表2 各組間的CTDI劑量指數(shù)與其對(duì)應(yīng)的圖像質(zhì)量等級(jí)

3 討 論

隨著多層螺旋CT在臨床的廣泛應(yīng)用，給我們帶來(lái)便利的同時(shí)，也給患者帶來(lái)了不可避免的輻射損傷，尤其是部分放射工作人員為盲目追求圖像質(zhì)量，隨意加大CT的掃描劑量，給患者帶來(lái)了更大的遠(yuǎn)期傷害。在股骨頸前傾角的掃描中，患者多為少年兒童，且對(duì)造血組織、性腺等敏感組織器官直接照射造成損傷，如果損傷發(fā)生在體細(xì)胞內(nèi)，可誘發(fā)組織器官的癌變；如損傷發(fā)生在生殖細(xì)胞內(nèi)，可發(fā)生遺傳性疾病[6-7]。

3.1 股骨頸前傾角及測(cè)量方法 1954年Billing[8]對(duì)股骨頸前傾角femoral neckanteversion(FNA)給出了明確的定義闡述，所謂的前傾角是股骨干長(zhǎng)軸和股骨頸軸所確定的前傾平面與股骨干長(zhǎng)軸與髁軸所確定的髁平面的夾角。新生兒的股骨頸前傾角一般在25?！?0。，正常發(fā)育情況下，由于髖關(guān)節(jié)的正常應(yīng)力，導(dǎo)致股骨頸前傾角會(huì)逐漸減小，每年大約減少1.5。，直到16歲達(dá)到成人水平約為10?！?5。。DDH是一種多發(fā)畸形，當(dāng)發(fā)生髖關(guān)節(jié)脫位后，股骨頸失去前方髖臼的壓力，而股骨頭后方受壓于骨盆的前傾面，通常導(dǎo)致股骨頸前傾角的增大異常[9],在3DCT重建圖像中，由矢狀位上找到大粗隆的最低點(diǎn)C點(diǎn)，見圖5；旋轉(zhuǎn)重建的股骨,軸位圖像上找到股骨兩髁最低點(diǎn)A、B點(diǎn)，見圖6；與大粗隆最低點(diǎn)連成一條直線，且大粗隆的最低點(diǎn)在兩股骨髁最低點(diǎn)的中央,此三點(diǎn)確定了冠狀面見圖7。取股骨頭最長(zhǎng)徑的中點(diǎn)D，股骨頸最短徑的中點(diǎn)E,連接D、E兩點(diǎn)確定股骨頭頸的軸線，其與水平線的交角即為前傾角見圖8。

3.2 參數(shù)的選擇與影像質(zhì)量 第一組采用常規(guī)參數(shù)掃描，均獲得了優(yōu)質(zhì)的圖像，但輻射劑量大，其CTDI平均為為25.7±0.5mGy，在保證能夠準(zhǔn)確測(cè)量前傾角的情況下，保持kV不變，逐漸降低mAs，并適當(dāng)調(diào)節(jié)螺距，以達(dá)到綜合調(diào)節(jié)輻射劑量的目的。螺距是X線球管旋轉(zhuǎn)一周(360。)的進(jìn)床距離與檢測(cè)器的X線束厚度的比值，螺距增加可有效降低輻射劑量，同時(shí)會(huì)使圖像質(zhì)量下降[10-11]，在mAs降低的同時(shí)可以通過(guò)適當(dāng)減小螺距來(lái)彌補(bǔ)mAs降低而對(duì)圖像質(zhì)量的影響，如第三組采用50mAs，螺距選擇5.0，中級(jí)圖像占了7例，且有兩例優(yōu)質(zhì)圖像，第四組繼續(xù)降低X線的量為25mAs，同時(shí)降低螺距為3.5，也獲得了中級(jí)圖像，在X線的量為25mAs不變的情況下，適當(dāng)提高螺距為4.0，獲得的圖像大部分質(zhì)量差的圖像，不能夠滿足診斷要求，由此得到在三維CT測(cè)量DDH股骨頸前傾角的低劑量掃描參數(shù)。

3.3 劑量的評(píng)價(jià)

要在臨床工作實(shí)踐中踐行ALARA(As low As Reasonably Achievable，ALARA)原則，最核心的要求就是，要實(shí)現(xiàn)對(duì)受檢者檢查劑量的個(gè)性化設(shè)定和掃描，從而可以最大程度地降低整個(gè)受檢人群的檢查劑量[12]。對(duì)兒童髖關(guān)節(jié)至股骨全長(zhǎng)區(qū)域的CT掃描，檢查過(guò)程中不可避免的要掃描到骨髓，性腺，而骨髓、性腺都是對(duì)射線敏感的器官，對(duì)輻射的敏感性是成年人的十倍，其危害不可估量[13-14]。CTDI(CT Dose Index)是CT輻射劑量指數(shù)，它的定義是：CTDI是采用國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備，在特定的掃描條件和掃描方式設(shè)定下，自機(jī)架中心處測(cè)得的實(shí)際發(fā)出的X線輻射劑量。在一個(gè)連續(xù)的序列掃描曝光中，沿長(zhǎng)軸方向吸收劑量的平均值。(以X線球管掃描一周中心層面劑量來(lái)表征范圍內(nèi)的平均劑量)，單位為mGy。通過(guò)改變掃描參數(shù)，逐步降低掃描劑量，觀察CTDI的變化，最終找到符合診斷需要的最低掃描參數(shù)，由此得到的最低劑量CTDI為3.0～5.0mGy，為常規(guī)劑量的16.7～23.1%。

總之，3D多層螺旋CT的應(yīng)用，大大提高了掃描速度，為臨床提供了更便利的檢查手段，同時(shí)給患者增加了輻射損害，如何減低輻射劑量已是刻不容緩的課題，低劑量掃描技術(shù)在股骨頸前傾角的掃描應(yīng)用，在滿足臨床要求的同時(shí)，大大降低了患者的劑量。

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(本文編輯: 黎永濱)

The Clinic Study of the 3DCT with Lowdose Scanning in Measurement of Femoral Neck Anteversion of Developmental Dysplasia of the Hip (DDH)*

LIU Wei-wei, LI Jun.
Department of Radiology, the Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250011, China

ract] Objectivective To evaluate the application value of 3DCT with low dose scanning for femoral neck anteversion of developmental dysplasia of the hip (DDH). Methodsthods The DDH children were scanned by using different scan parameters, keeping 120kV while setting mAs from 200-25mAs, thickness 4mm, Pitch 3.0-5.0mm and then matched 5 different groups of parameters. CT dose parameters were recorded and image qualities evaluated. Resultssults In the 5 selected groups of scan parameters , CT dose parameters were 25.7±0.5、16.6±0.6、3.5±0.7、3.2±0.7 and 2.8±0.8, image qualities were excellent, good, moderate ,moderate and bad respectively. Except for the last group, the other 4 groups can meet the requirement of measuring femoral neck anteversion. Conclusionusion Low-dose 3DCT scanning can effectively reduce the radiation dosage, which better meets the demand of the radiation protection principle.

R682.6、R445.3

A

山東省醫(yī)藥衛(wèi)生科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目，（編號(hào)：2011HW062）

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.03.29

2014-04-13

李軍