不同定位方法對(duì)兒童胸部CT檢查圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響

葛 寧，楊文忠，程 穎，劉 萍

（1.湖北省婦幼保健院醫(yī)學(xué)影像科，武漢430070；2.湖北省婦幼保健院兒童重癥醫(yī)學(xué)科，武漢430070）

0 引言

醫(yī)療照射是目前人類(lèi)受到的最大的人工電離輻射來(lái)源。雖然CT檢查僅占所有放射學(xué)檢查的13%，但其導(dǎo)致的患者輻射劑量卻占全部輻射劑量的70%[1]。兒童尤其是低齡小兒（包括新生兒、幼兒、學(xué)齡前兒童）對(duì)射線的敏感性遠(yuǎn)高于成人。為了維持CT設(shè)備良好的運(yùn)行狀態(tài)[2]，檢查室溫度一般控制在20℃，濕度保持在60%左右。重癥住院患兒在進(jìn)行CT檢查時(shí)通常裹著厚重的棉被，加之CT檢查定位床床面的凹形設(shè)計(jì)，使患兒在進(jìn)行胸部掃描時(shí)很難做到精準(zhǔn)定位，而定位是否準(zhǔn)確直接關(guān)系到患兒在檢查時(shí)受到的輻射劑量和采集的圖像質(zhì)量。本研究通過(guò)對(duì)比目測(cè)腋中線常規(guī)定位及使用體厚卡尺輔助定位2種方式，分析患兒檢查時(shí)所受的輻射劑量和采集的圖像質(zhì)量，并用于指導(dǎo)日常工作。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

搜集2019年6—12月兒童重癥醫(yī)學(xué)科行胸部CT掃描、年齡在3歲左右的病例30例，所有病例檢查前行常規(guī)鎮(zhèn)靜。在征得家屬同意的情況下將患兒隨機(jī)分為常規(guī)目測(cè)定位組（A組）15例，其中男8例、女7例，體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）為（15.7±0.3）kg/m2；輔助定位組（B組）15例，其中男6例、女9例，BMI為（15.4±0.4）kg/m2。2組患兒的性別、年齡、BMI等均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

1.2 檢查方法

采用GE Optima CT660 64排128層CT進(jìn)行胸部掃描。A組采用正位定位像，常規(guī)目測(cè)腋中線進(jìn)行定位，如圖1所示。B組利用體厚卡尺測(cè)量胸部體厚，將橫向激光定位燈置于1/2體厚處進(jìn)行定位，如圖2所示。2組患兒定位掃描參數(shù)相同，管電壓100 kV，管電流10 mA，掃描長(zhǎng)度240 mm。A組掃描完正位定位像后確定胸部掃描范圍，自肺尖掃描至肺底。B組借助體厚卡尺測(cè)量患兒兩側(cè)腋窩距離作為掃描顯示視野（display field of view，DFOV）直徑，并將定位激光燈置于患兒1/2體厚高度，僅進(jìn)行側(cè)位定位像掃描，并在側(cè)位像上確定肺尖至肺底位置進(jìn)行掃描。A、B 2組胸部掃描參數(shù)相同，管電壓100 kV，自動(dòng)調(diào)節(jié)管電流，探測(cè)器寬度20 mm，X射線管轉(zhuǎn)速0.5 s/r。掃描完成后，將0.625 mm層厚圖像傳至后處理工作站進(jìn)行分析并記錄與輻射劑量有關(guān)的CT容積劑量指數(shù)（CT dose index volume，CTDIvol）和劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP）。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

主觀圖像質(zhì)量評(píng)估采用5分制，由2位高年資放射科醫(yī)師打分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：5分，肺紋理清晰，肺血管、支氣管等解剖細(xì)節(jié)和病灶細(xì)節(jié)易辨認(rèn)，圖像質(zhì)量佳，無(wú)偽影；4分，肺紋理清晰，肺部解剖細(xì)節(jié)與病灶邊緣略模糊，無(wú)偽影；3分，肺紋理、肺部解剖細(xì)節(jié)及病灶邊緣略模糊，有少量偽影；2分，肺部組織器官及病灶邊緣模糊，中等量偽影；1分，大量偽影，肺紋理、肺血管、支氣管等正常結(jié)構(gòu)中斷；0分，不能顯示肺部正常組織結(jié)構(gòu)。肺窗窗寬1 200 HU、窗位-600 HU，縱隔窗400 HU、窗位40 HU。

圖1 目測(cè)腋中線定位

圖2 體厚卡尺輔助定位

客觀圖像質(zhì)量評(píng)估[3]分別選取每位患兒位于肺尖部胸鎖關(guān)節(jié)層面、近隆突層面及近心底層面的3個(gè)層厚為5 mm軸位肺窗圖像，每層面左、右肺分別取2個(gè)面積為98～105 mm2的正圓形感興趣區(qū)（region of interest，ROI），所有ROI均避開(kāi)氣管、血管及肺炎所在位置。測(cè)量患者3個(gè)層面ROI的CT值，取左、右肺組織CT值的平均值作為每層面均值，記為SI肺實(shí)質(zhì)，計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)差均值（SD肺）。同時(shí)將相同大小ROI置于同層面右側(cè)肩胛骨區(qū)，測(cè)量該部位肌肉的CT值均值（SI肌肉）及其標(biāo)準(zhǔn)差均值（SD肌肉）。在胸壁前3 cm左右放置相同大小ROI，測(cè)量該處空氣CT值標(biāo)準(zhǔn)差均值作為背景噪聲（SD背景噪聲），計(jì)算圖像對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）及信噪比（signal to noise ratio，SNR）。其中，CNR=（SI肺實(shí)質(zhì)-SI肌肉）/SD肌肉，SNR=SI肺實(shí)質(zhì)/SD背景噪聲。

1.4 輻射劑量計(jì)算

每位患兒的CTDIvol和DLP由系統(tǒng)自動(dòng)給出。根據(jù)2003年英國(guó)國(guó)家CT輻射劑量調(diào)查報(bào)告（NRPBW67）[4]的建議：有效輻射劑量（effective dose，ED）的計(jì)算公式為ED（mSv）=DLP（mGy·cm）×k。式中，轉(zhuǎn)換系數(shù)k與受檢者身體的不同部位有關(guān)，本研究中選取胸部k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±s）表示，2組圖像的主觀質(zhì)量評(píng)分差異采用χ2檢驗(yàn)，圖像SNR、CNR、CTDIvol、DLP、ED的組間差異采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量主觀及客觀評(píng)價(jià)比較

2組圖像對(duì)兒童重癥肺炎的顯示率均為100%。圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)中A組4分10例，3分5例；B組4分12例，3分3例。2種定位方法得到的CT圖像均能滿足影像診斷及臨床需求，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=0.680，P＞0.05）。圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)中，B組SNR、CNR略好于A組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=0.586、0.432，P＞0.05）。詳見(jiàn)表1。

表1 2組圖像質(zhì)量主觀及客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比（xˉ±s）

2.2 輻射劑量比較

B組中CTDIvol為（6.32±0.57）mGy，DLP為（86.85±9.65）mGy·cm，ED為（1.21±0.14）mSv；A組中CTDIvol為（7.75±1.26）mGy，DLP為（118.73±18.26）mGy·cm，ED為（1.66±0.26）mSv。與A組相比，B組的CTDIvol下降了18.87%～27.57%，DLP、ED下降了22.73%～32.35%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=4.252、6.632、6.632，P均＜0.001）。

3 討論

目前，公眾輻射的主要來(lái)源為X射線檢查，而CT檢查在兒童患者中使用率在逐年增加。美國(guó)在2011年統(tǒng)計(jì)的8 500萬(wàn)次CT檢查掃描中，5%～11%的患者為兒童[5-6]。為了規(guī)范X射線的使用，國(guó)家衛(wèi)生部2012年頒布了GBZ 165—2012《X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影放射防護(hù)要求》[7]。2013年國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ 130—2013《醫(yī)用X射線診斷放射防護(hù)要求》中指出輻射防護(hù)應(yīng)遵循最優(yōu)化原則[8]，在保證影像診斷信息的前提下盡可能降低患者輻射劑量。兒童由于組織權(quán)重因子相對(duì)更高，生命周期相對(duì)更長(zhǎng)，其輻射所致?lián)p傷及致癌效應(yīng)較成年人會(huì)更高[9-10]。但利用增加側(cè)位定位像輔助判斷掃描起始范圍來(lái)降低患者不必要的輻射劑量多見(jiàn)于成人CT檢查研究[11-13]，通過(guò)定位技術(shù)降低兒童胸部CT檢查輻射劑量的研究并不多見(jiàn)。

我院屬于婦女、兒童專(zhuān)科醫(yī)院，在兒童重癥醫(yī)學(xué)科收治肺炎患兒入科前需常規(guī)行胸部CT檢查，個(gè)別危重患兒住院期間可能會(huì)做2次以上CT檢查，因此在保證圖像質(zhì)量的前提下應(yīng)該盡可能減少不必要的輻射劑量，使輻射劑量達(dá)到盡可能低的水平（as low as reasonably achievable，ALARA）[14]?？紤]到側(cè)位定位像的有效輻射劑量為0.037 mGy[12]，故本研究使用體厚卡尺測(cè)量患兒腋窩間距作為掃描DFOV直徑，僅掃描側(cè)面一個(gè)定位像即可明確掃描范圍，減少了再進(jìn)行正位像可能產(chǎn)生的輻射劑量。由于CT檢查定位床的凹形設(shè)計(jì)，檢查時(shí)應(yīng)在患兒胸部下方墊一軟枕使患兒背部盡量保持水平，再使用體厚卡尺精確確定患兒腋中線并將定位激光燈置于1/2體厚處，保證掃描中心層面位于機(jī)架中心位置。

因?yàn)榛純褐行木_位于掃描視野中心，且在側(cè)位定位像上用測(cè)量得到的胸部腋窩間距作為掃描DFOV直徑，所以掃描得到的胸部圖像大小合適且不會(huì)遺漏，圖像SNR、CNR較單純目測(cè)腋中線僅進(jìn)行正位像掃描得到的CT圖像略有提高，但差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。通過(guò)側(cè)位定位像確定掃描起始位置，B組的CTDIvol降低了18.87%～27.57%，DLP及ED值均較A組降低了22.73%～32.35%，這與之前報(bào)道的關(guān)于成人胸部CT掃描增加側(cè)位定位像降低的輻射劑量相一致[11，13]。

綜上所述，在現(xiàn)有設(shè)備條件下，不改變掃描參數(shù)，通過(guò)應(yīng)用體厚卡尺輔助定位的方式減少了CT檢查的輻射劑量，具有一定的臨床意義，但在患兒進(jìn)行其他部位掃描的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)可能并不明顯。由于僅采用CTDIvol及DLP等常見(jiàn)劑量指標(biāo)對(duì)患兒在CT檢查中的輻射劑量進(jìn)行評(píng)估可能導(dǎo)致對(duì)患兒輻射劑量的嚴(yán)重低估[14]，所以目前評(píng)估患兒輻射劑量的指標(biāo)已逐步從CTDIvol、DLP、ED過(guò)渡到基于有效直徑和水等效直徑的體型特異性劑量估計(jì)（sizespecific dose estimates，SSDE）算法[15-16]，能夠更好地反映患兒體型和組織衰減特性，因而可以更加準(zhǔn)確地估算患兒CT檢查的輻射劑量。

雖然本研究取得了一定的效果，但也有一定的局限。如沒(méi)有對(duì)患兒年齡進(jìn)行細(xì)分、病例數(shù)較少且未改變掃描參數(shù)、輻射劑量評(píng)價(jià)未采用SSDE算法等。今后的研究中將對(duì)患者按照年齡進(jìn)行分組研究，以期通過(guò)優(yōu)化掃描參數(shù)在不降低圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低輻射劑量。