體型特異性劑量評估值用于兒童頸部CT檢查輻射劑量

張 見，邊傳振，王 穎，楊 明

(南京醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院放射科，江蘇 南京 210000)

CT圖像具有高分辨率及可多方向重建等特點[1]，對兒童頸部疾病如外傷、淋巴結(jié)腫大、體表血管瘤、頸內(nèi)占位性包塊及頸椎骨骼病變，CT可為臨床診斷及治療提供證據(jù)，是兒童常用影像學檢查方法，準確評估CT輻射劑量備受關(guān)注[2]。目前衡量輻射劑量的主要參數(shù)為容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index, CTDIVOL)及劑量長度乘積(dose length product, DLP)，均基于16 cm或32 cm標準體模的輻射劑量，而不同年齡兒童體型與標準體模存在不同程度差異，故以CTDIVOL和DLP評估兒童、尤其嬰幼兒的輻射劑量并不準確[3]。為準確評價輻射劑量，美國醫(yī)學物理協(xié)會(American Association of Physicists in Medicine, AAPM)提出應用有效直徑(effect diameter, De)和水當量直徑(water equivalent diameter, Dw)計算體型特異性劑量評估(size-specific dose estimate, SSDE)值[4-5]。既往研究[6]表明，評估成年人胸腹部和頭顱CT檢查所受輻射劑量時，SSDEDw比SSDEDe更為精確。本研究評價基于De和Dw獲得兒童頸部CT掃描SSDE值的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集2018年1月—10月于南京醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院接受頸部CT平掃檢查的232例患兒，男101例，女131例，平均年齡(6.7±2.3)歲；圖像均滿足診斷要求。納入標準：接受標準體位檢查；體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)18～25 kg/m2；頸部無金屬等高密度異物、無外觀可見巨大占位性病變及發(fā)育畸形。依據(jù)年齡將患兒分為A組(0～5歲，n=77)、B組(6～9歲，n=79)及C組(10～16歲，n=76)。

1.2 儀器與方法 采用Philips Brilliance 128排iCT行頸部掃描。掃描前對無法配合患兒予口服水合氯醛(規(guī)格10 ml:0.5 g)1 ml/kg體質(zhì)量鎮(zhèn)靜，去除頸部高密度異物，以鉛衣遮擋非投照部位。囑患兒仰臥，固定其頭部，雙臂下拉，置于身體兩側(cè)，掃描范圍自口咽部至主動脈弓，管電壓100 kV，采用管電流自動曝光控制技術(shù)，參考管電流100 mA，螺距0.914，轉(zhuǎn)速0.33 s/r，探測器128×0.625，F(xiàn)OV 200 mm×200 mm。采用iDose4迭代算法進行重建，層厚及層間距均為5 mm，獲得軸位、冠狀位及矢狀位骨窗和軟組織窗圖像。

1.3 輻射劑量評估 記錄平均mAs和平均CTDIVOL，對每層mAs進行標準化，校正平均CTDIVOL，見公式1：

(1)

CTDIVOL(c)為校正后的標稱CTDIVOL，CTDIVOL(a)為平均CTDIVOL，為在16 cm聚甲基丙烯酸甲酯標準體模條件下獲取的參數(shù)值，mAs(z)為每層的mAs，mAs(a)為平均mAs。

(2)

fDe=1.874799×exp(-0.038731×De)

(3)

SSDEDe=fDe×CTDIVOL(c)

(4)

(5)

(6)

fDw=1.874 799×exp(-0.038 731×Dw)

(7)

SSDEDw=fDw×CTDIVOL(c)

(8)

(5)

公式中N均為頸部圖像的總層數(shù)。

1.4 圖像質(zhì)量評價 由2名具有15年頭頸部影像學診斷經(jīng)驗的副主任醫(yī)師分析所有圖像并進行評分，意見不一致時經(jīng)討論決定。采用5分法，根據(jù)橫斷面及重建矢狀位及冠狀位圖像顯示扁桃體、腺樣體、鼻咽腔、咽隱窩、淋巴結(jié)、頸部肌肉等器官、組織及椎體、氣道解剖結(jié)構(gòu)和輪廓的清晰程度及邊緣銳利度進行評價：5分，各解剖結(jié)構(gòu)及病變部位肌肉間隙非常清晰，邊緣輪廓銳利度非常好；4分，各解剖結(jié)構(gòu)及病變部位肌肉間隙較為清晰，邊緣輪廓顯示較好；3分，各解剖結(jié)構(gòu)及病變部位顯示尚清，圖像質(zhì)量尚可，結(jié)合病史及其他檢查可進行診斷；2分，各解剖結(jié)構(gòu)及病變顯示欠清，不能明確評估病變，無法明確診斷；1分，圖像整體顯示不清，質(zhì)量差。圖像評分≥3分為可滿足診斷要求[7]。

圖1 患兒男，4歲，頸部淺表性血管瘤 綠色區(qū)域為頸部ROI，AROI為11 101.50 mm2，CTROI為52.4 HU 圖2 女性患兒，8歲，頸部淋巴結(jié)腫大，最大AP和LAT分別為146.40 mm和145.30 mm

1.5 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，采用配對t檢驗進行比較。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 組內(nèi)各輻射劑量相關(guān)參數(shù)比較 De和Dw值在A組、B組及C組分別為(129.33±9.77) mm和(136.89±10.13) mm、(140.09±9.39) mm和(153.43±10.89) mm、(175.34±13.52) mm和(182.46±18.88) mm。3組fDe均大于fDw，SSDEDe均大于SSDEDw(P均<0.05)。A組SSDEDe和SSDEDw分別較CTDIVOL增高33.88%和26.86%，SSDEDe較SSDEDw高5.54%；B組SSDEDe和SSDEDw分別較CTDIVOL高21.05%和10.18%，SSDEDe較SSDEDw高9.87%；C組SSDEDe和SSDEDw分別較CTDIVOL低3.98%和8.55%，SSDEDe較SSDEDw高4.98%。見表1及圖1、2。

表1 不同年齡兒童基于De及Dw的相關(guān)參數(shù)比較(±s)

表1 不同年齡兒童基于De及Dw的相關(guān)參數(shù)比較(±s)

組別f值SSDE(mGy)CTDIVOL(mGy)A組(n=77)2.42±0.19De1.34±0.093.24±0.43Dw1.27±0.133.07±0.32t值22.3718.21P值0.030.04B組(n=79)2.85±0.24De1.21±0.083.45±0.64Dw1.10±0.113.14±0.65t值34.5220.00P值0.010.03C組(n=76)3.51±0.14De0.96±0.133.37±0.29Dw0.92±0.113.21±0.37t值12.3825.11P值0.030.04

2.2 圖像質(zhì)量主觀評價 A組77例中，60例評為5分、17例4分；B組79例中，58例5分、20例4分、1例3分；C組76例中，55例5分、19例4分、2例3分；3組圖像質(zhì)量均滿足診斷要求。

3 討論

目前評估受檢者CT檢查中所受輻射劑量常用參數(shù)為CTDIVOL和DLP，均基于標準體模測量結(jié)果，與檢查條件及設備硬件相關(guān)，但未考慮體型差異對結(jié)果的影響。頸部結(jié)構(gòu)復雜，存在骨骼、軟組織及空氣等多種對射線衰減不同的組織，且兒童、尤其嬰幼兒頸部直徑與體模差異較大，采用CTDIVOL評價輻射劑量會產(chǎn)生一定偏差[8-9]。

SSDE是f與CTDIVOL的乘積，而f值通過測量圖像中相關(guān)數(shù)據(jù)計算De及Dw獲得，與患兒體型、組織結(jié)構(gòu)、檢查條件等因素有關(guān)，故SSDE能較CTDIVOL更準確地評估兒童頸部CT輻射劑量。De是將人體橫斷面假設為橢圓形，亦面積與之大致相當?shù)臋E圓形類比，僅反映患兒幾何外形大小。Dw應用代表幾何外形大小的AROI，并聯(lián)合橫斷面平均CT值反映患兒體型，CT值可代表組織器官射線衰減狀況，故基于De與Dw估算患兒輻射劑量值仍存在差異。

本研究以覆蓋軸位圖像中所有解剖結(jié)構(gòu)的最小面積代表患兒幾何尺寸，能最大程度反映患兒真實體型。既往研究[10]發(fā)現(xiàn)，在成人胸腹部及頭顱CT檢查中，SSDEDw更能精確地評估輻射劑量。在胸部檢查中，由于肺組織含氣較多，以Dw計算SSDE時，所得軸位圖像的平均CT值為負值，而對De計算結(jié)果無影響[11]，因此獲得的fDe低于fDw，導致SSDEDe低估輻射劑量。成人腹部及頭部軸位圖像的平均CT值高于體模，fDe高于fDw，故SSDEDe大于SSDEDw[12]。本研究中A、B組平均De分別為129.33 mm和140.09 mm，均小于標準體模；fDe值均>1，故其SSDEDe均高于CTDIVOL；C組平均De為175.34 mm，大于標準體模，fDe<1，SSDEDe低于CTDIVOL。袁曉娜等[13]采用前置16 cm標準體模，De≥16.4 cm時，fDe

本研究3組患兒的SSDEDe均高于SSDEDw，主要原因是fDe高于fDw，可能由于頸部同時存在X線高衰減的骨組織及X線低衰減的軟組織，其間X線衰減差異較大。頸部軟組織與標準體模X線衰減相近，而高衰減組織在頸部占比較大，特別是第1～4頸椎區(qū)域，骨組織可提高橫斷面解剖結(jié)構(gòu)對X線的衰減，主要體現(xiàn)在Dw增加，導致fDe與fDw存在差異。既往研究[14]發(fā)現(xiàn)成人頭顱CT檢查中SSDEDe較SSDEDw增加約5.05%，本研究結(jié)果與之基本一致，表明SSDEDe較SSDEDw高估了輻射劑量。

本研究的主要不足：①本研究CTDIVOL為掃描結(jié)束后CT設備自動生成，可能與患兒實際輻射劑量存在差異；②結(jié)果均來自單一CT機型，未在其他CT機型進行驗證；③頸部CT圖像量大，手工測量每層圖像參數(shù)工作量龐大，易產(chǎn)生誤差。

綜上所述，相比基于De獲得的SSDE，應用基于Dw獲得的SSDE能更準確地估算兒童頸部CT檢查輻射劑量。