新生兒顱腦低劑量螺旋CT掃描技術(shù)研究

張　志,史勇躍，曾金光, 譚　兵,王　衛(wèi)

1. 成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 放射科(成都　610500)；2. 解放軍第37醫(yī)院 放射科(雅安　625000)

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新生兒顱腦低劑量螺旋CT掃描技術(shù)研究

張志1,史勇躍2△，曾金光1, 譚兵1,王衛(wèi)1

1. 成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 放射科(成都610500)；2. 解放軍第37醫(yī)院 放射科(雅安625000)

目的探討64排128層螺旋CT檢查新生兒顱腦低劑量掃描方案的可行性。 方法采用數(shù)字表法，將連續(xù)受檢的123例新生兒(77例足月新生兒和46例早產(chǎn)兒)隨機分為3組，分別行顱腦常規(guī)劑量及低劑量掃描，掃描管電壓均為120 kv，管電流分別為150 mAs、40 mAs及30 mAs。比較3組CT吸收劑量指數(shù)(CTDIw)、劑量長度乘積(DLP)及圖像質(zhì)量差異。結(jié)果低劑量組X線吸收劑量明顯減低。隨管電流降低，3組被試圖像質(zhì)量逐漸降低(P<0.001)，不合格圖像逐漸增加，但40 mAs組與常規(guī)組可滿足診斷要求的圖像數(shù)量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；30 mAs組的足月新生兒不合格圖像較多，而30 mAs組和40 mAs組可滿足診斷要求的早產(chǎn)兒圖像數(shù)量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論128層螺旋CT 40 mAs及30 mAs新生兒顱腦掃描可滿足臨床診斷需求，能有效降低新生兒的輻射劑量，40 mAs及30 mAs掃描法可分別作為足月兒及早產(chǎn)兒顱腦CT檢查的首選方案。

新生兒；多層螺旋CT；低劑量掃描

多層螺旋CT掃描是新生兒顱腦疾病快速且有效的影像學(xué)檢查方法，但X線照射劑量的增加可能導(dǎo)致惡性腫瘤發(fā)病率升高等不良后果[1]。新生兒發(fā)育尚未成熟，對X線輻射較成人更敏感[2-4]，有效降低新生兒顱腦CT檢查中的輻射劑量有重要意義。近年來，多層螺旋CT低劑量掃描技術(shù)在臨床逐步推廣，但主要集中于胸、腹部CT檢查[5-7]，而針對新生兒的個性化低劑量掃描方案研究較少；如何有效降低新生兒多層螺旋CT掃描顱腦的輻射劑量，同時保證診斷質(zhì)量亟待臨床進一步思考及探討。本研究通過128層螺旋CT對嬰幼兒行顱腦常規(guī)劑量及低劑量掃描，分析其射線吸收劑量及圖像質(zhì)量差異，探討多層螺旋CT低劑量掃描在新生兒顱腦檢查中的應(yīng)用價值。

1　資料與方法

1.1臨床資料

選取成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院2013年2月至2015年5月臨床送檢的新生兒123例。其中男72例， 女51例；足月新生兒77例，早產(chǎn)兒46例(孕周平均35周)；日齡1～21 d。主要臨床癥狀：嗜睡、精神萎靡，反應(yīng)差，驚厥，出生時有窒息史等。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準。

1.2掃描方法

根據(jù)放射劑量的差異將患兒隨機分為3組：常規(guī)組(40例)、40 mAs組(42例)及30 mAs 組(41例)?；純壕谑焖癄顟B(tài)下，使用同一臺螺旋CT掃描儀(Siemens Definition AS 128 層)進行顱腦數(shù)據(jù)采集。掃描參數(shù)：管電壓均為120 kv，管電流分別為150 mAs(常規(guī)組)、40 mAs(40 mAs組)及30 mAs(30 mAs 組)。掃描范圍自顱底至顱頂，掃描層厚、層間距8 mm， 重建層厚5 mm，均行仰臥、軸掃模式，F(xiàn)OV：180 mm。

1.3射線劑量采集及圖像質(zhì)量評價

以CT吸收劑量指數(shù)(CTDIw)和劑量長度乘積(DLP)表述受檢者接受X射線的吸收劑量，由系統(tǒng)自動計算并顯示于患兒掃描資料欄。參照文獻[8-10]，將3組圖像同屏顯示于WWMP工作站, 以常規(guī)劑量圖像為基礎(chǔ)片，在調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)時評價低劑量組圖像質(zhì)量；參照Price等[11]圖像評分標準，圖像優(yōu)：無偽影，質(zhì)地較細膩，灰白質(zhì)對比好，病灶顯示清晰；良：顯示結(jié)構(gòu)、細節(jié)及病灶較清楚，偽影少，噪聲低；一般：灰白質(zhì)對比差，但圖像質(zhì)量不影響診斷；不合格：噪聲較大，或因顯示不清而影響診斷。評價工作由兩位高年資診斷醫(yī)師共同完成。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

2　結(jié)果

2.13組基線資料

3組患兒性別、日齡及足月/早產(chǎn)比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(表1)。

2.2X射線吸收劑量 3組CTDIw和DLP比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)，管電流越低，CTDlw和DLP越低(表1)。

表1　3組臨床資料及X射線吸收劑量對比

2.3圖像質(zhì)量分析

兩名診斷醫(yī)師對圖像質(zhì)量評定的結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=1.000)。隨管電流降低，3組患兒圖像質(zhì)量逐漸降低(P<0.001)，不合格圖像逐漸增加，但40 mAs組與常規(guī)組可滿足診斷要求的圖像數(shù)量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(表2)；進一步研究發(fā)現(xiàn)，30 mAs組的足月新生兒不合格圖像較多，而30 mAs組和40 mAs組可滿足診斷要求的早產(chǎn)兒圖像數(shù)量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)(表2和表3)。圖1和圖2分別示足月兒和早產(chǎn)兒圖像，30 mAs組和40 mAs組所選圖像噪聲增大，但可滿足臨床診斷要求。

表2　3組不同掃描劑量圖像質(zhì)量比較(例)

注：#：Kruskal-Wallis 秩和檢驗；*：2檢驗；&：校正2檢驗；△：Fisher確切概率法

表3　足月、早產(chǎn)兒低劑量圖像質(zhì)量比較(例)

注：#：Wilcoxon W檢驗；*：2檢驗；△：Fisher確切概率法

圖1足月兒圖像

注：A：常規(guī)組；B：40 mAs組；C：30 mAs組；圖B和圖C圖像噪聲增大，但可滿足臨床診斷要求

圖2早產(chǎn)兒圖像

注：A：常規(guī)組；B：40 mAs組；C：30 mAs組；圖B和圖C圖像質(zhì)量下降，但可滿足臨床診斷要求

3　討論

低劑量掃描是CT檢查技術(shù)研究的重要內(nèi)容。對新生兒而言，其顱骨薄，顱腦體積小，不同年齡階段的顱腦組織發(fā)育程度不同，神經(jīng)細胞較成人更易受到X線輻射損害，其電離輻射誘發(fā)的癌癥發(fā)病率比成人高2～3倍[12]。本研究以實現(xiàn)CT圖像質(zhì)量保證與最大程度降低輻射劑量的平衡為目標，開展新生兒顱腦CT低劑量掃描方案的臨床應(yīng)用研究。

本研究中的“圖像質(zhì)量”相關(guān)結(jié)果主要體現(xiàn)在兩方面：一是低劑量組的圖像質(zhì)量較常規(guī)組明顯降低，不合格圖像數(shù)量隨掃描劑量的減低而增多，其中40 mAs組及30 mAs組中的早產(chǎn)兒與常規(guī)組可滿足診斷要求的圖像數(shù)量比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，不合格圖像主要見于30 mAs組中的足月新生兒；二是40 mAs組和30 mAs組的X射線吸收劑量均低于常規(guī)劑量組。

眾所周知，CT圖像質(zhì)量取決于CT圖像噪聲和對比-信噪比，受管電流和電壓、層厚、螺距、重組算法及探測器接收的有效光子數(shù)等多種因素影響。掃描條件越高，CT圖像均勻性越好；反之，圖像噪聲越大。與降低管電流相比，降低管電壓也可降低輻射劑量，但由此產(chǎn)生的射線硬化偽影會嚴重影響圖像質(zhì)量，而射線穿透力的降低會增加腦組織的射線吸收量。因此我們選擇了降低管電流的低劑量掃描方式，其結(jié)果也印證了低劑量與圖像質(zhì)量下降的伴隨關(guān)系。

至于圖像質(zhì)量問題嚴重者為何多見于30 mAs組中的足月新生兒，其原因尚不清楚。既往研究[13-14]指出，兒童多層螺旋CT成像所需要的管電流與頭顱最大前后徑線呈線性關(guān)系，為確保3歲以下嬰幼兒顱腦CT掃描圖像質(zhì)量，需隨年齡的增大而加大管電流。我們推測，早產(chǎn)兒與足月兒顱骨、腦灰白質(zhì)所處的發(fā)育階段不同，早產(chǎn)兒頭顱的前后徑大小、顱骨及腦組織發(fā)育程度均不及足月兒，獲取其優(yōu)質(zhì)顱腦CT圖像所需的X線劑量也會低于足月新生兒，這可能是30 mAs組內(nèi)早產(chǎn)兒與足月兒顱腦CT圖像質(zhì)量存在差異的原因，也是我們設(shè)計個體化新生兒顱腦CT低劑量掃描方案時需著重考慮的因素。

CTDIw和DLP是衡量CT輻射劑量的常用指標，并與其致癌風(fēng)險呈正相關(guān)。本研究結(jié)果再次驗證了降低管電流能有效降低CTDIw和DLP的觀點，其中，40 mAs組與30 mAs組的CTDIw和DLP已分別降至常規(guī)劑量組的近1/4和1/5，獲得了很好的降低輻射劑量的效果。與既往研究[15-17]相比，本研究采用128層螺旋CT，在其他常規(guī)掃描參數(shù)不變的條件下，首次以40 mAs及30 mAs管電流行早產(chǎn)兒及足月兒顱腦低劑量CT掃描，并結(jié)合薄層掃描、合適的算法及窗寬與窗位調(diào)整[11]等后處理手段，在有效降低輻射劑量的同時又較好地保證了圖像質(zhì)量。

綜上所述，40 mAs及30 mAs掃描法所得新生兒顱腦圖像盡管噪聲增大，但圖像質(zhì)量大多滿足診斷要求，且可明顯降低新生兒所受輻射劑量，加之X線管能耗降低后使用壽命延長的成本節(jié)約優(yōu)勢，本研究新生兒顱腦CT低劑量掃描方案既有實施的必要性，也具備可行性。具體而言，30 mAs掃描法可用于早產(chǎn)兒顱腦CT檢查，而40 mAs掃描法則為足月新生兒顱腦CT檢查的首選方案。當(dāng)然，本研究結(jié)果未必適用于所有的CT機型，還需加大研究的樣本量及進一步分析新生兒顱腦疾病種類與圖像質(zhì)量的關(guān)系。

[1] 魏寶杰，張鐳，翟仁友，等.低劑量雙螺旋CT薄層掃描篩查早期肺癌初步研究[J].中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2003, 19(11):1519-1522.

[2]Slovis TL. CT and computed radiography: the pictures are great, but is the radiation dose greater than required?[J]. AJR Am J Roentgenol, 2002, 179(1):39-41.

[3]Robinson AE，Hill EP，Harpen MD．Radiation dose reduction in Pediatric CT[J]. Pediatr Radid,1986,16(1):53-54.

[4]Brenner D, Elliston C, Hall E,etal. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT[J]. AJR Am J Roentgenol, 2001, 176(2):289-296.

[5]Zhou ZJ, Chen MK, Zhao XJ,etal. Clinical application of multi-slice computed tomography angiography low-dose scan in pulmonary veins and left atrium [J]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi, 2013, 93(21): 1637-1639.

[6]Sun J, Zhang Q, Hu D,etal. Improving pulmonary vessel image quality with a full model-based iterative reconstruction algorithm in 80kVp low-dose chest CT for pediatric patients aged 0-6 years[J]. Acta Radiologica, 2015, 56(6): 761-768.

[7]Rizzo S, Kalra M, Schmidt B,etal. Comparison of angular and combined automatic tube current modulation techniques with constant tube current CT of the abdomen and pelvis[J]. AJR Am J Roentgenol, 2006, 186(3): 673-679.

[8]姚鐵祥. 多層螺旋CT低劑量掃描在新生兒胸部檢查中的應(yīng)用[J]. 中外醫(yī)學(xué)研究,2014(3): 63-64.

[9]劉昌盛, 魏文洲, 鄭曉華,等. 低劑量CT掃描對嬰幼兒顱腦病變檢查的防護價值[J]. 中華放射醫(yī)學(xué)與防護雜志, 2004, 24(3):270-271.

[10] Itoh S, Ikeda M, Mori Y,etal. Lung: feasibility of a method for changing tube current during low-dose helical CT[J]. Radiology, 2002, 224(3):905-912.

[11] Price RR, Axel L, Morgan T,etal. Quality assurance methods and phantoms for magnetic resonance imaging: report of AAPM nuclear magnetic resonance Task Group No. 1[J]. Med Phys, 1990, 17(2): 287-295.

[12] McCollough CH, Primak AN, Braun N,etal. Strategies for reducing radiation dose in CT[J]. Radiologic Clinics of North America, 2009, 47(1): 27-40.

[13] Wong ET, Yu SK, Lai M,etal. MAPD: an objective way to select mAs for paediatric brain CT[J]. Br J Radiol, 2001, 74(886): 932-937.

[14] 李建明，徐文彪，羅源利，等. 64層螺旋CT自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)對嬰幼兒頭顱掃描的應(yīng)用[J].中華放射醫(yī)學(xué)與防護雜志,2010,30(2):222-224.

[15] 趙明增. 64層螺旋CT低劑量掃描診斷新生兒缺血缺氧性腦病的可行性[J]. 實用醫(yī)學(xué)影像雜志, 2012,13(1):9-11.

[16] 石海兵, 周衛(wèi)麗. 螺旋CT低劑量掃描技術(shù)在新生兒頭顱檢查中的應(yīng)用[J]. 實用醫(yī)技雜志, 2012, 19(4):358-360.

[17] 劉華亮, 付佳臻, 李武. 新生兒頭顱多層螺旋CT低劑量掃描的臨床應(yīng)用[J]. 放射學(xué)實踐, 2009, 24(1):94-96.

Research of Low-dose Spiral CT Scanning Technology in Neonatal Cerebral Examination

ZhangZhi1,ShiYongyue2△,ZengJinguang1,TanBing1,WangWei1.

1.DepartmentofRadiology,TheFirstAffiliatedHospitalofChengduMedicalCollege,Chengdu610500,China; 2.DepartmentofRadiology,No. 37HospitalofPLA,Yaan625000,China

ObjectiveTo investigate the optimal protocol of low-dose CT imaging in the neonatal cerebral examination with 128-slice spiral CT. Methods123 newborns including 77 mature infants and 46 premature infants were randomly divided into 3 groups, which are the standard-dose groups with the tube current of 150 mA, the low-dose group with 40 mA, and the low-dose group of 30 mA. All the three groups underwent the same tube voltage of 129 KV. The weighted CT dose index (CTDIw), the dose-length product (DLP) and the image quality were compared among the three groups. ResultsThe X-ray absorbed doses in the low-dose groups were significantly reduced. With the decrease of the tube current, the image quality became significantly worse (P<0.001) and the unqualified images increased, but there was no significant differences in the image numbers of meeting the diagnosing demands between in the low-dose group with 40 mA and the standard-dose group with 150 mA (P>0.05). There were more unqualified images of mature infants in the low-dose group of 30 mA, but the numbers of premature infants′ images of meeting the diagnosing demands were not significantly different between in the low-dose groups with 40 mA and with 30 mA (P>0.05). ConclusionThe 128-slice spiral CT with the tube current of 30 or 40 mA in the neonatal brains can meet the demands of clinical diagnosis and reduce the radiation dose of newborns. Therefore, the scanning methods with the tube current of 30 and 40 mA can be selected as the optimal protocol of CT imaging in the brains of premature infants and mature infants respectively.

Newborn; Multi-slice spiral computed tomography; Low-dose scanning

10.3969/j.issn.1674-2257.2016.04.011

史勇躍，E-mail: shiyongyue2012cjg@foxmail.com

R445.3

A

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1705.R.20160620.1101.006.html