外傷兒童顱腦CT 螺距和探測器排數(shù)選擇研究

竺 陳，王莎莎，郭 斌，邊傳振

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

0 引言

兒童處于快速發(fā)育期，對X 射線的敏感性要高于成人。由于存在X 射線輻射，一次CT 掃描的輻射劑量要比X 射線平片高出幾百倍，對兒童生長不利[1]。CT 是顱腦外傷首選的檢查方法，但是CT 檢查過程中的輻射問題必須給予重視[2]。對于兒童來說，CT 檢查中的輻射劑量更應(yīng)該引起醫(yī)生的高度關(guān)注，在進(jìn)行CT 檢查時(shí)應(yīng)遵循低劑量原則[3]，目前公認(rèn)的是在獲得滿足診斷要求的圖像的前提下選擇合適的掃描參數(shù)得到的最低劑量就是可以接受的盡可能低的輻射劑量（as low as reasonable acceptable）[4]。以往研究證實(shí)，螺距與輻射劑量呈反比，增加螺距，X 射線輻射劑量會有所減低[5]。由于通過降低管電流、管電壓等方式來達(dá)到減少輻射劑量的目的勢必會降低圖像質(zhì)量，本研究探討在不改變機(jī)器輸出X 射線量的情況下，外傷兒童顱腦CT 螺距和探測器排數(shù)的選擇對CT 圖像質(zhì)量和患兒接受的輻射劑量的影響，以選擇合適的組合減少患兒在顱腦CT 掃描中的輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2018 年4—8 月來我科行CT 掃描的顱腦外傷患兒71 例。入組標(biāo)準(zhǔn)：（1）有頭顱外傷病史；（2）監(jiān)護(hù)人知情并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）患有先天性腦部疾?。唬?）近期有腦部手術(shù)史；（3）伴有腦部惡性腫瘤性疾病。根據(jù)螺距和探測器排數(shù)隨機(jī)分為A、B、C 3 組，A 組：20 例（男14 例、女6 例），年齡1～6 歲，平均年齡3.3 歲，掃描時(shí)螺距為0.2，探測器排數(shù)為64 排；B 組：26 例（男19 例、女7 例），年齡1～7 歲，平均年齡3.7 歲，掃描時(shí)螺距為0.2，探測器排數(shù)為32 排；C 組：25 例（男16 例、女9 例），年齡1～7 歲，平均年齡3.5 歲，掃描時(shí)螺距為0.4，探測器排數(shù)為64 排。3 組患兒性別、年齡等一般資料差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。本研究獲醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)同意。

1.2 掃描方法

采用荷蘭飛利浦公司256 層多層螺旋CT。對能配合的患兒直接行頭顱CT 平掃，對不能配合的患兒給予5%的水合氯醛1 ml/kg 口服或灌腸誘導(dǎo)睡眠后行頭顱CT 平掃。

患兒仰臥位，頭顱放在專用頭架上，用鉛皮遮擋住頸部及生殖器等對放射線敏感部位。以眶耳線為掃描基線，掃描顱腦橫斷位。3 組患兒除螺距和探測器排數(shù)不同外，掃描管電壓均為100 kV，管電流采用自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)。掃描范圍從顱底至顱頂。機(jī)器掃描結(jié)束后自動出層厚為3 mm 的腦窗和骨窗圖像，并自動重建出層厚為1 mm 的薄層腦窗圖像以及矢狀位和冠狀位圖像。所有圖像均通過影像歸檔和通信系統(tǒng)（picture archiving and communication systems，PACS）傳至工作站。

1.3 輻射劑量統(tǒng)計(jì)

機(jī)器掃描完畢自動顯示容積CT 劑量指數(shù)（CT dose index volumes，CTDIvo）l和劑量長度乘積（dose length product，DLP），并計(jì)算有效劑量（effective dose，ED）。計(jì)算公式：ED=DLP×k，兒童頭部k 值[6]為0.006 7 mSv（/cmGy·cm）。

1.4 圖像質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4.1 客觀評價(jià)

在基底核區(qū)層面圖像上，將30～50 mm2的感興趣區(qū)置于基底核區(qū)測得平均CT 值作為圖像的信號值（S），將同樣大小的感興趣區(qū)置于同層面上頭部掃描區(qū)域內(nèi)無物體背景區(qū)，測得CT 值的標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像噪聲（N），兩者比值作為該圖像的信噪比（signal noise ratio，SNR），即SNR=信號值（S）/噪聲（N）。

1.4.2 主觀評價(jià)

將各組圖像在隱藏患兒掃描參數(shù)的情況下由2名放射診斷副主任醫(yī)師閱讀圖像并進(jìn)行主觀評價(jià)打分，評分不一致的請上級醫(yī)師共同參詳，最終確立統(tǒng)一的意見。對頭顱CT 圖像質(zhì)量的主觀評估通常采用5 分制評分標(biāo)準(zhǔn)：1 分，影像層次不清晰，解剖結(jié)構(gòu)顯示差，顆粒粗大且不均勻，噪聲極多，圖像質(zhì)量極差，完全不能滿足診斷要求；2 分，影像層次欠清晰，解剖結(jié)構(gòu)顯示較差，顆粒較粗且不均勻，噪聲較多，圖像質(zhì)量較差，不能滿足診斷要求；3 分，影像層次尚清晰，解剖結(jié)構(gòu)可以顯示，顆粒略顯粗糙，但分布尚均勻，噪聲可以接受，圖像質(zhì)量一般，能滿足診斷要求；4 分，影像層次清晰，解剖結(jié)構(gòu)顯示良好，顆粒感不明顯，噪聲不大，圖像質(zhì)量良好，能滿足診斷要求；5 分，影像層次非常清晰，解剖結(jié)構(gòu)顯示能力強(qiáng)，顆粒細(xì)膩均勻，噪聲非常少，圖像質(zhì)量近乎完美，能滿足診斷要求。≥3 分時(shí)圖像中不同密度組織結(jié)構(gòu)間的分界清晰，不影響病灶的顯示，不易造成漏診，被認(rèn)為符合臨床診斷要求。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS 20.0 統(tǒng)計(jì)軟件包分析數(shù)據(jù)，分別計(jì)算3 組圖像的掃描時(shí)間、CTDIvol、DLP、ED、SNR，所得數(shù)據(jù)采用單變量方差分析和獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。使用Kappa 檢驗(yàn)，對2 位醫(yī)師評分結(jié)果之間的一致性進(jìn)行評定，若Kappa 值＞0.7，表明二者具有顯著的一致性；若Kappa 值在0.4～0.7，則二者的一致性處于一般水平；若Kappa 值＜0.4，則二者的一致性非常低。

2 結(jié)果

2.1 各組圖像質(zhì)量的主觀評價(jià)比較

3 組患兒的圖像質(zhì)量評價(jià)均為3 分以上，均能夠滿足診斷要求，Kappa 值為0.838，表明2 位醫(yī)師在圖像質(zhì)量評分上具有較高的一致性。A、B、C 3 組主觀評分分別為（4.75±0.55）、（4.50±0.71）、（4.56±0.65）分。A 組與C 組、B 組相比圖像質(zhì)量評分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。詳見表1、2 及圖1。

表1 A 組與C 組的掃描時(shí)間、輻射劑量和圖像SNR 及主觀評價(jià)結(jié)果比較

表2 A 組與B 組的掃描時(shí)間、輻射劑量和圖像SNR 及主觀評價(jià)結(jié)果比較

圖1 3 組CT 圖像對比

2.2 各組圖像SNR 的比較

C 組和A 組之間SNR 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；A 組和B 組之間SNR 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。詳見表1、2。

2.3 各組輻射劑量比較

C 組與A 組相比，DLP 和ED 分別減少約8.3%和8.6%，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；A 組與B 組相比，DLP 和ED 分別減少約13.8%和13.9%，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表1、2。

2.4 各組掃描時(shí)間比較

C 組和A 組相比，掃描時(shí)間減少約48.8%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；A 組和B 組相比，掃描時(shí)間減少約42.2%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。詳見表1、2。

3 討論

CT 作為以X 射線為成像手段的檢查方法，檢查過程中輻射不可避免，如何降低檢查過程中患兒受到的輻射劑量成為從事醫(yī)學(xué)影像工作人員所關(guān)注的焦點(diǎn)，而在保證圖像質(zhì)量前提下降低輻射劑量才更加符合患兒的利益。

目前，臨床上降低輻射劑量的方法有多種[7-10]，包括降低管電流、降低管電壓、采用大螺距掃描技術(shù)及自動調(diào)節(jié)管電流技術(shù)等。本研究采用不同螺距和探測器排數(shù)對顱腦外傷患兒進(jìn)行CT 掃描，以探討其對圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響。

當(dāng)采用大螺距掃描時(shí)，球管圍繞檢查床旋轉(zhuǎn)一周檢查床移動的距離較大，掃描采集速度快，輻射劑量會降低，但由于掃描Z 軸上某一點(diǎn)的受照時(shí)間縮短，會導(dǎo)致圖像噪聲增加，圖像質(zhì)量會有所下降，因此采用較小螺距掃描時(shí)圖像質(zhì)量更高，但輻射劑量也會相應(yīng)增加[11]。本研究中C 組與A 組相比（即探測器排數(shù)相同，均為64 排，但螺距不同），掃描時(shí)間、DLP 和ED 分別減少約48.8%、8.3%和8.6%，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；在圖像質(zhì)量方面，C 組的SNR 和主觀評分均低于A 組，但差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），不影響診斷。

螺旋CT 為容積掃描，球管每旋轉(zhuǎn)一次Z 軸方向上掃描覆蓋的范圍為激活的探測器排數(shù)與準(zhǔn)直器寬度的乘積，螺旋掃描時(shí)X 射線束在2 個(gè)相鄰的覆蓋范圍會出現(xiàn)疊加的情況，這就導(dǎo)致受檢者在檢查時(shí)會接受到Z 軸的過度掃描，產(chǎn)生額外的輻射劑量增加[12]。在相同掃描長度時(shí)，使用較多探測器排數(shù)掃描時(shí)球管旋轉(zhuǎn)一周掃描覆蓋的Z 軸長度長，球管旋轉(zhuǎn)較少次數(shù)即可完成檢查，而使用較少探測器排數(shù)掃描時(shí)球管旋轉(zhuǎn)一周掃描覆蓋的Z 軸長度短，球管需旋轉(zhuǎn)更多的次數(shù)才能完成檢查，這就使得用較少探測器排數(shù)掃描時(shí)劑量重疊發(fā)生的次數(shù)增多，患兒接受到的總的額外輻射劑量大。本研究中A 組與B 組相比（即螺距相同，均為0.2，但探測器排數(shù)不同）DLP和ED 分別減少約13.8%和13.9%，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。用64 排探測器掃描，其掃描覆蓋的Z 軸長度長（40 mm），掃描時(shí)間與32 排探測器相比顯著縮短，可以快速地完成整個(gè)檢查，能夠有效地避免因患兒傷勢情況不適合鎮(zhèn)靜或者鎮(zhèn)靜后睡眠不佳導(dǎo)致的檢查過程中頭部移動產(chǎn)生的運(yùn)動偽影，從而提高檢查成功率，減少患兒因重復(fù)掃描而接受到的不必要的輻射。本研究中A 組（64 排探測器）與B 組（32 排探測器）相比，掃描時(shí)間減少約42.2%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

綜上所述，在頭顱外傷患兒CT 螺旋掃描時(shí)，選擇相同螺距，激活的探測器排數(shù)越多即探測器寬度越寬，患兒接受到的輻射劑量越小，掃描時(shí)間也顯著縮短；選擇相同的探測器排數(shù)，螺距越大，掃描時(shí)間越短，患兒接受到的輻射劑量越小，圖像噪聲有所增加，但并不影響診斷。因此，在頭部外傷患兒的螺旋CT掃描中，當(dāng)患兒情況比較緊急，需要較快完成檢查過程時(shí)，可以采用多探測器排數(shù)和大螺距掃描盡快地完成檢查，為臨床醫(yī)生贏得寶貴的救治時(shí)間；大螺距掃描雖然會降低輻射劑量，但是會增加圖像的噪聲，對圖像質(zhì)量造成一定影響，雖然此影響并不會對診斷結(jié)果產(chǎn)生影響，但對于一些需要重點(diǎn)觀察的部位及容易漏診的部位，尤其是顱底的情況，建議選用小螺距掃描獲得更加清晰的圖像。當(dāng)患兒情況允許，則可選用多探測器排數(shù)和小螺距掃描，雖然掃描時(shí)間長，但能夠獲得更優(yōu)的圖像質(zhì)量，對診斷結(jié)果有更好的幫助。

本研究也有一定的局限：沒有對患兒年齡進(jìn)行細(xì)分，且管電壓均為100 kV，有的患兒年齡偏小，尤其是1 歲內(nèi)的患兒，這就會導(dǎo)致這些年齡小的患兒可能會接受到較多的輻射，今后的研究中將會對患兒按照年齡進(jìn)行分組研究。