DoseRight技術(shù)條件下不同定位像對(duì)兒童腹部CT輻射劑量及圖像質(zhì)量的影響

仲晶晶，邊傳振，戴 石，卞寵平

腹部CT是臨床上常見的輔助檢查手段，對(duì)兒童外傷、占位及發(fā)育異常等都具有良好的顯示能力[1]，但少年兒童對(duì)X線損傷敏感[2]，在腹部CT檢查過程中，如何降低患兒受到的輻射劑量并得到滿足診斷需求的圖像成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。DoseRight技術(shù)是一種常見的自動(dòng)劑量控制技術(shù)(AEC)，能通過病人的定位像信息來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的劑量調(diào)節(jié)。有報(bào)道[4]稱，采用CARE Dose 4D和CARE kV技術(shù)進(jìn)行腹部CT掃描時(shí)選用側(cè)位定位像較之正位定位像降低了輻射劑量；也有學(xué)者[5]通過對(duì)體模研究發(fā)現(xiàn)，在AEC條件下，采用正側(cè)雙定位像較之單一正位定位像降低了腹部體模的輻射劑量，但目前對(duì)兒童腹部CT檢查時(shí)如何使用定位像尚未見明確定論。本研究探討正位定位像、側(cè)位定位像和正側(cè)雙定位像結(jié)合DoseRight技術(shù)對(duì)兒童腹部CT檢查的圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響?，F(xiàn)作報(bào)道。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究通過南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院倫理委員會(huì)審批。前瞻性連續(xù)采集2018年1月至2019年6月我院行腹部CT檢查的1～17歲患兒388例，其中男195例，女193例，年齡(10.33±2.46)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：患兒符合年齡標(biāo)準(zhǔn)；患兒家長同意進(jìn)行此次研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：患兒體內(nèi)或體外有金屬異物；患兒腹部有較大占位性病變；患兒超重或低于正常體質(zhì)量；患兒家長不同意此次研究。依據(jù)年齡分為1～6歲組(A組)、7～12歲組(B組)和13～17歲組(C組)。其中A組患兒145例，采用隨機(jī)數(shù)字法分配到A1組(正位定位像)50例、A2組(側(cè)位定位像)48例和A3組(雙定位像)47例；B組125例，采用隨機(jī)數(shù)字法分配到B1組(正位定位像)43例、B2組(側(cè)位定位像)42例和B3組(雙定位像)40例；C組118例，采用隨機(jī)數(shù)字法分配到C1組(正位定位像)41例、C2組(側(cè)位定位像)39例和C3組(雙定位像)38例。

1.3 輻射劑量測量 從機(jī)器自動(dòng)生成的劑量報(bào)表獲得患兒的容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIVOL)，并在患兒最中間層面CT圖像上畫感興趣區(qū)(ROI)，ROI盡量小但要覆蓋橫斷面圖像所有解剖結(jié)構(gòu)，記錄感ROI面積(記作Aroi)及ROI平均CT值(記作CTroi)，計(jì)算水當(dāng)量直徑(water equivalent diameter，WED)，依據(jù)WED對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換因子f計(jì)算體型特異性劑量估算值(size-specific dose estimate，SSDE)[7]。計(jì)算公式如下：

f=1.874799×exp(-0.038731×WED)

SSDE=f×CTDIVOL

1.4 圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià) 選取CT圖像第五腰椎層面椎旁肌肉區(qū)和肝門層面脾區(qū)30～60 mm2區(qū)域?yàn)镽OI，獲得ROI平均CT值(Hu)及CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，Hu代表該ROI信號(hào)值，SD值代表該ROI客觀噪聲值，計(jì)算該ROI信噪比(SNR=Hu/SD)[8]。

1.5 圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià) 由放射科一位副主任醫(yī)師和一位主管技師作為觀察者，在同一醫(yī)療影像管理系統(tǒng)上對(duì)所得圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)。在腹窗圖像上，根據(jù)肝實(shí)質(zhì)及肝內(nèi)血管、膽囊壁、腎實(shí)質(zhì)及近端輸尿管和膀胱、胰腺輪廓的顯示、大血管的顯示及生殖器官的顯示，進(jìn)行5分制評(píng)分。圖像整體噪聲少，質(zhì)地細(xì)膩，腹部各組織結(jié)構(gòu)能夠清晰顯示，各組織間有良好的對(duì)比度，完全滿足診斷要求者評(píng)為5分；圖像整體噪聲不大，質(zhì)地較細(xì)膩，腹部各組織結(jié)構(gòu)能夠較清楚顯示，能夠滿足臨床診斷者評(píng)為4分；圖像整體噪聲較多，質(zhì)地一般，有部分組織結(jié)構(gòu)尚能夠顯示但顯示欠佳，能基本滿足診斷要求者評(píng)為3分；圖像整體噪聲多，質(zhì)地差，腹部各組織結(jié)構(gòu)不能顯示，不能滿足診斷要求者評(píng)為2分；圖像整體噪聲多，質(zhì)地很差，腹部各組織結(jié)構(gòu)完全不能顯示，完全沒有診斷價(jià)值者評(píng)為1分[9]。≥3分圖像認(rèn)為可滿足診斷要求。若兩位觀察者評(píng)分不一致，由觀察者商定后給出最終評(píng)分。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用方差分析、q檢驗(yàn)和χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 各組患兒輻射劑量、掃描范圍及有效直徑比較 A、B、C組患兒組內(nèi)各小組間比較，CTDIVOL、SSDE和L均為正位定位像組高于側(cè)位定位像組和雙定位像組(P<0.01)；側(cè)位定位像組CTDIVOL、SSDE均高于雙定位像組，2組L差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表1)。

2.2 各組患兒圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)結(jié)果比較 A、B、C組患兒組內(nèi)各小組間脾區(qū)和椎旁肌肉區(qū)SD和SNR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，其中SD均為正位定位像組小于側(cè)位定位像組，側(cè)位定位像組小于雙定位像組(P<0.05)；SNR均為正位定位像組高于側(cè)位定位像組，側(cè)位定位像組高于雙定位像組(P<0.05)(見表2)。

表1 各組患兒CTDIVOL、SSDE和L比較

表2 各組患兒圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)結(jié)果比較

2.3 各組患兒圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)結(jié)果比較 各組患兒圖像質(zhì)量主觀評(píng)分均≥3分，滿足診斷需求，3組患兒組內(nèi)各小組間圖像質(zhì)量主觀評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見表3)。

表3 患兒圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)結(jié)果(n)

3 討論

少年兒童細(xì)胞分裂活躍，易受X線輻射損傷影響，且兒童就醫(yī)時(shí)常不能準(zhǔn)確表述自身情況，因此需要借助一些輔助檢查來明確診斷。腹部疾病常首選超聲檢查，超聲對(duì)肝脾腎等實(shí)質(zhì)性臟器的病變較敏感，但對(duì)腹部胃腸道等空腔臟器及骨質(zhì)損傷作用有限[10]。因此，CT成為兒童腹部重要的輔助檢查手段，對(duì)于明確損傷部位及嚴(yán)重情況有重要的參考價(jià)值，但CT帶來輻射損傷問題也備受各界關(guān)注，如何在滿足診斷需求圖像的前提下最大限度地降低患兒的輻射劑量成為當(dāng)前業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重要課題。

有學(xué)者[11]報(bào)道稱，AEC能夠降低CT檢查的輻射劑量并且保證較好的圖像質(zhì)量。飛利浦公司的DoseRight技術(shù)屬于AEC的一種，DoseRight的自動(dòng)毫安調(diào)節(jié)功能能夠依據(jù)CT掃描定位像所確定的病人體型、受檢部位和X線的衰減情況實(shí)時(shí)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，依據(jù)參考管電流的設(shè)置情況采用上下浮動(dòng)的方式提前給出每一層CT圖像適當(dāng)?shù)钠毓饬?，因此DoseRight技術(shù)能優(yōu)化掃描條件，在降低輸出劑量的前提下保證滿足診斷的圖像質(zhì)量[12]；縱向輸出劑量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能主要體現(xiàn)在對(duì)Z軸方向管電流的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)上[13]；軸向輸出劑量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能主要體現(xiàn)在橫斷面管電流的調(diào)節(jié)上，由此可見，在兒童腹部CT檢查時(shí)定位像的選取會(huì)對(duì)CT掃描儀的輸出劑量產(chǎn)生影響并間接影響圖像質(zhì)量和輻射劑量。

本研究對(duì)不同年齡段兒童采用正位定位像、側(cè)位定位像及正側(cè)雙定位像在DoseRight技術(shù)條件下進(jìn)行腹部CT檢查發(fā)現(xiàn)，采用正位定位像進(jìn)行定位掃描患兒的SSDE和L均高于采用側(cè)位定位像進(jìn)行定位掃描的患兒，這可能是由于：(1)側(cè)位定位像更能清晰顯示膈頂，在確定掃描范圍時(shí)更加準(zhǔn)確；(2)人體腹部左右徑大于前后徑，在腹部側(cè)位定位像進(jìn)行定位掃描時(shí)定位像的厚度較小，因此CT掃描儀的輸出量降低。采用側(cè)位定位像進(jìn)行掃描患兒的SSDE高于采用正側(cè)雙定位像的患兒而L沒有差別，這進(jìn)一步說明采用側(cè)位定位像能夠更好地控制掃描范圍，在輻射劑量方面，也能夠說明在DoseRight技術(shù)條件下雙定位像較單定位像能夠提供更多的腹部射線衰減狀況及解剖信息，能更加精確地對(duì)輸出劑量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這可能是因?yàn)閭?cè)位定位像僅能在冠狀方向上提供腹部的射線衰減情況，而矢狀方向僅能獲得腹部的厚度，但無法提供在此厚度下腹部前后方向?qū)ι渚€的衰減情況，正側(cè)位定位像相結(jié)合能為輻射劑量的精確調(diào)節(jié)提供更多的解剖信息，進(jìn)而體現(xiàn)在每層mAs的精確修正上，最終導(dǎo)致SSDE的降低[14]。

有報(bào)道[15]稱CT輻射加重了輻射患癌風(fēng)險(xiǎn)，因此精確評(píng)估患兒受到的輻射劑量尤其重要。本研究中采用SSDE對(duì)患兒輻射劑量進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究[16]表明，CTDIVOL和DLP評(píng)估患兒腹部CT檢查時(shí)受到的輻射劑量并不準(zhǔn)確，為了解決這一問題，美國醫(yī)學(xué)物理協(xié)會(huì)通過對(duì)體模研究提出使用水等效直徑來計(jì)算病人的SSDE。水等效直徑除了用代表幾何外形尺寸的面積外，還用代表組織衰減的橫斷面的平均CT值來定義病人體型[17]，采用水等效直徑計(jì)算的SSDE更能精確評(píng)估胸腹部CT檢查的輻射劑量。本研究中通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)各組SSDE均高于CTDIVOL，這與袁子龍等[9]報(bào)道相一致，說明CTDIVOL低估了兒童腹部CT檢查的輻射劑量，因此本研究采用SSDE來表示患兒的輻射劑量更加準(zhǔn)確。

CT圖像質(zhì)量和輻射劑量是一對(duì)矛盾綜合體，降低輻射劑量勢必會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降，如何在降低受檢者輻射劑量的同時(shí)保證圖像質(zhì)量成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，其中圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)[18]。目前對(duì)腹部CT圖像的主觀評(píng)價(jià)主要是以影像醫(yī)生為觀察者，依據(jù)以往醫(yī)生憑經(jīng)驗(yàn)制定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行視覺打分[19]，因?yàn)獒t(yī)學(xué)圖像主要是為醫(yī)生服務(wù)的，因此主觀評(píng)價(jià)法是相對(duì)合理可靠的，但主觀評(píng)價(jià)同時(shí)也受多種因素如觀察者的臨床經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)體系、觀察環(huán)境等的影響[20]，因此有人提出采用CT圖像中具有代表性區(qū)域的SNR和SD作為客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)主觀評(píng)價(jià)進(jìn)行補(bǔ)充[21]。本研究同時(shí)采用主觀及客觀評(píng)價(jià)兩種方法對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果更加準(zhǔn)確，且選取了脾區(qū)及椎旁肌肉區(qū)為代表區(qū)域，這些區(qū)域?qū)┝康淖兓舾?，能?zhǔn)確體現(xiàn)出劑量變化對(duì)圖像質(zhì)量的影響。本研究中各年齡段患兒采用正側(cè)雙定位像掃描的圖像質(zhì)量客觀評(píng)分稍低于另外兩組患兒，而主觀評(píng)分沒有差異，說明客觀評(píng)價(jià)法對(duì)輸出劑量的變化更加敏感，但這種變化在主觀評(píng)分上并沒有反映出來，如果輸出劑量的變化影響到了主觀評(píng)分，我們就需要密切關(guān)注圖像質(zhì)量，以免得到的圖像不合格，影響臨床診斷。

本研究的不足之處在于：(1)圖像質(zhì)量主觀評(píng)分與觀察者的讀片喜好與傾向有關(guān)，評(píng)分結(jié)果可能存在爭議；(2)沒有對(duì)患兒的體質(zhì)量進(jìn)行匹配，參考相關(guān)文獻(xiàn)，采用了有效直徑來間接反映患兒的體型差異[22]；(3)研究選取腹部最中間層面的相關(guān)參數(shù)來計(jì)算SSDE，由于患兒每層CT圖像形態(tài)各異，若對(duì)每一層CT圖像參數(shù)進(jìn)行測量，得到SSDE也會(huì)不同，因此，選取最中間層面來代表整體是不精確的，但由于腹部CT檢查圖像數(shù)量多，目前也沒有相應(yīng)的軟件來輔助識(shí)別及運(yùn)算，每一層都進(jìn)行人工測量工作量大、不易完成，且容易產(chǎn)生誤差，但有報(bào)道[23]稱，選取具有代表性的層面來替代整體是有一定的可行性的，今后我們會(huì)對(duì)這一方面的問題進(jìn)行深入研究。

綜上所述，雙定位像結(jié)合DoseRight技術(shù)進(jìn)行兒童腹部CT檢查時(shí)能夠更精確控制掃描范圍并降低輻射劑量同時(shí)保證圖像質(zhì)量，有一定的實(shí)用價(jià)值。