Z-DOM技術結合iDose4在兒童上頸段椎體CT掃描中的應用價值

陳久尊，吳愛琴，鄭文龍

（1.溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院 放射科，浙江 溫州 325027；2.溫州醫(yī)科大學附屬蒼南醫(yī)院 放射科，浙江 溫州 325800）

隨著CT技術的發(fā)展和臨床應用的日益普及，兒童患者的CT檢查也日益增多。據(jù)報道，每年全世界的CT檢查超過1 000萬次，其中10%的檢查對象是小于18歲的患者[1]?？梢?，CT是兒童醫(yī)學輻射暴露的主要來源。先天性斜頸和頸部外傷是兒童頸部CT掃描常見的病因，但頸部CT掃描對輻射高度敏感的眼晶狀體和甲狀腺所產(chǎn)生的確定性效應和隨機性效應是不容忽視的，因此，應在滿足臨床診斷需求的同時實現(xiàn)掃描劑量的最低化，盡可能地保護兒童患者的輻射安全[2-3]。本研究探討Z軸自動管電流調節(jié)技術（Z-axis automatic tube current modulation， Z-DOM）技術結合第4代迭代重建技術（iterative reconstruction level 4，iDose4）在兒童上頸段椎體CT掃描中降低輻射劑量的應用價值。

1 資料和方法

1.1 一般資料 選取2016年6月至2017年6月溫州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院因頸部疼痛、斜頸、外傷等原因行上頸段椎體CT掃描的兒童患者55例為實驗組，年齡2～16（8.0±3.1）歲，男35例，女20例，本組病例均由家長簽署知情同意書。另回顧性選取42例同部位CT掃描的兒童患者為對照組，年齡3～15（7.4±3.2）歲，男30例，女12例。2組患者年齡（t=1.066，P=0.289）、性別（χ2=0.065，P=0.812）差異均無統(tǒng)計學意義。本研究經(jīng)本院醫(yī)學倫理委員會審核批準。

1.2 方法 2組患者均使用Philips Brilliance iCT 256螺旋CT機，掃描參數(shù)：120 kVp，250 mAs，準值128×0.625 mm，層厚0.9 mm，重建間隔0.45 mm， 每圈旋轉時間0.5 s，螺距0.6。實驗組使用Z-DOM技術結合iDose4進行低劑量掃描，對照組常規(guī)劑量，未使用Z-DOM技術結合iDose4，2組患者掃描范圍均為顱底至頸4椎體下緣。記錄2組患者掃描時機器自動顯示的容積CT劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose length product，DLP）和掃描長度，并根據(jù)公式：有效劑量值（effective dose，ED）=DLP×W（權重因子）而得出ED（根據(jù)歐洲對CT質量標準指導性文件規(guī)定，不同年齡的頸椎W值不同，根據(jù)本研究的平均年齡，取5歲W值0.011）。同時記錄實驗組每位患者掃描圖像上的最小管電流（mAs）值和最大mAs值。

1.3 圖像質量的客觀評判 每位患者取頸3椎體中部水平頸項部肌群進行CT值的測量，設置感興趣區(qū)（region of interest，ROI）均為21 mm2，記錄各ROI的CT值及其標準差（standard deviation，SD）值，以CT值代表圖像信號強度，SD值代表圖像的噪聲，同時測量上述同層面的無組織區(qū)即空氣CT值的SD值代表背景噪聲，每位患者各測量3次取平均值。根據(jù)測得的CT值和SD值計算圖像的信噪比（signal noise ratio，SNR），SNR=頸3椎體水平頸項部肌群CT值/頸3椎體水平頸項部肌群CT值SD。

1.4 統(tǒng)計學處理方法 采用SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以s表示，進行t檢驗，分類資料進行χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 2組掃描劑量參數(shù)比較 實驗組掃描長度5.0～11.3（7.7±1.1）cm，對照組掃描長度5.1～10.2（7.5±1.0）cm，2組比較差異無統(tǒng)計學意義（t= 1.021，P=0.310）。從表1可知，實驗組和對照組最小mAs、最大mAs、CTDIvol、DLP及ED比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。實驗組比對照組mAs最大下降234，平均下降205～189（75.6%～82.0%）。

2.2 2組圖像質量參數(shù)比較 實驗組和對照組圖像信號強度、圖像噪聲、背景噪聲及圖像信噪比比較差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），實驗組圖像信號強度和信噪比比對照組低，圖像噪聲和背景噪聲比對照組高，見表2。

表1 實驗組和對照組最小mAs、最大mAs、CTDIvol、DLP、ED比較

表2 實驗組和對照組的圖像質量客觀評判結果（

表2 實驗組和對照組的圖像質量客觀評判結果（

images/BZ_59_260_1268_2266_1335.png對照組 42 57.2±5.8 4.1±1.1 3.9±0.7 14.4±3.7實驗組 55 53.9±8.8 7.1±1.8 8.5±1.4 8.1±2.1 t 2.980 14.232 21.039 9.811 P 0.003 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 實驗組圖像與臨床診斷的符合情況 實驗組55例中寰樞關節(jié)半脫位25例，椎體先天性畸形3例，外傷性病變9例，正常18例。其中28例因病情需要

圖1 上頸段椎體Z-DOM技術結合iDose4 CT掃描

3 討論

隨著低劑量CT掃描技術的深入研究，新的低劑量掃描技術和方法不斷出現(xiàn)，目前主要有雙源技 術[4-5]、曝光控制技術[6-7]和圖像重建技術。Z-DOM技術屬于曝光控制技術中的管電流調節(jié)技術，是通過沿Z軸方向被掃描物體衰減的差異實時調整管電流值，以提高射線的利用效率從而降低輻射劑量，并確保各種體型和各種不同組織器官的圖像質量相同[8]。圖像重建技術的iDose4即為領先的迭代重建復查經(jīng)過2次或以上的CT掃描，18例行頸椎磁共振掃描，1例外傷患者行手術治療，上述47例病例的診斷結果均與實驗組CT掃描結果一致（見圖1-2）。技術，可以選擇性地識別和消除圖像中的統(tǒng)計誤差和噪聲，獲得具有較低噪聲的圖像，并不造成因使用后處理濾波器而降低病灶的識別率[9]。因此，ZDOM技術和iDose4技術的結合即可大幅度地降低掃描劑量，又可因噪聲的降低而保證了圖像質量，從而能夠確保臨床診斷的準確性。

圖2 低劑量和常規(guī)劑量掃描圖像比較

兒童上頸段椎體掃描范圍內(nèi)組織器官，不僅包括顱底及頸椎的骨性結構，也包括眾多軟組織結構和空腔氣道。各種組織的密度、厚度差異大，對X線的衰竭差別明顯，掃描范圍上部由于顱底骨骼結構厚、密度大，對X線衰竭明顯，經(jīng)Z-DOM調節(jié)技術，需要增加管電流的輸出，而掃描范圍下部因椎體體積小，軟組織結構薄，對X線衰竭少，經(jīng)Z-DOM調節(jié)技術，需要降低管電流的輸出；另外，兒童期年齡差別較大，身體發(fā)育各不相同，對X線衰竭也有顯著不同。體瘦者對X線的衰竭較小[10]，在獲得與體型較大者相同圖像噪聲的情況下，使用Z-DOM技術所需的管電流要小。本研究實驗組由于使用Z-DOM管電流調節(jié)技術，所有患者所用的管電流均小于對照組；其中，實驗組比對照組管電流最大下降234，平均下降205～189（75.6%～82.0%）。與對照組相比，實驗組的最小mAs、最大mAs、CTDIvol、DLP及ED值均明顯降低，CTDIvol降低78.1%，DLP（mGy·cm）和ED（mSv）降低77.71%。但是，實驗組圖像噪聲和背景噪聲比對照組高，SNR比對照組低，差異均有統(tǒng)計學意義，說明大幅降低劑量會導致圖像質量的降低。但由于同時結合使用iDose4技術，消除、降低了部分圖像噪聲，圖像質量得以提高，因此能夠不影響臨床診斷需求，本研究實驗組中的47例復查及手術病例診斷結果與實驗組一致可以說明上述觀點。另外本研究中實驗組圖像信號強度比對照組低，可能與兒童不同個體發(fā)育階段不同、所測量頸項部肌肉強度、密度不同有關，與掃描技術、參數(shù)關系不大，此觀點是否正確有待進一步研究。所以，Z-DOM技術結合iDose4可以在不影響臨床診斷的基礎上大幅降低兒童患者的輻射劑量。

兒童正處于生長發(fā)育期，細胞分裂更新速度和比例遠高于成年人，對放射線敏感性亦高于成年人，年齡越小風險越高[11-12]，兒童受輻射照射后誘發(fā)的實體癌風險更高，在相同的CT掃描條件下，引發(fā)輻射相關腫瘤致死率，1歲兒童是成人的10～15倍[13]。而且，跟成人相比，兒童的預期壽命較長，由輻射引起的有害效應[14]會更明顯。兒童上頸段椎體掃描不可避免地會對頸部輻射敏感性器官甲狀腺、眼晶狀體等器官產(chǎn)生過量或者不必要的照射，增加誘發(fā)甲狀腺癌等疾病的風險。因此，降低輻射劑量能夠相應減少輻射損傷的潛在危險性，提高人類健康水平。從本組資料結果可見，兒童上頸段椎體CT檢查使用低劑量技術能達到降低輻射劑量目的。

綜上所述，兒童患者上頸段椎體CT檢查使用ZDOM技術結合iDose4進行實時在線調節(jié)mAs并有效降低噪聲，既可以提高射線的利用效率從而降低輻射劑量，又能保證圖像質量，具有重要的臨床價值。