個體因素對胸部CT輻射劑量的影響研究?

梁旭晴 姜 陽 陳玉洪 佘 濟 張德川

重慶市中醫(yī)院放射科(重慶 400021)

隨著醫(yī)療科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，X射線計算機斷層成像(computed tomography，CT)在臨床上的應(yīng)用亦越來越廣泛。低劑量胸部CT掃描已成為肺癌篩查、結(jié)節(jié)復(fù)查、常規(guī)體檢的首選方法[1-2]，但是，檢查帶來的輻射劑量問題也同樣引人關(guān)注[3]，因此，如何降低CT輻射劑量，踐行ALARA(as low as reasonably achievable)原則，已成為業(yè)內(nèi)備受關(guān)注的熱點問題[4]。被檢者的有效輻射劑量(effective dose,ED)可以通過公式：ED=DLP×k(胸部轉(zhuǎn)換系數(shù)，k=0.014 mSv mGy-1 cm-1)[5]來進行計算，因此，通過研究個體因素對胸部CT DLP的影響，即可知曉個體因素對輻射劑量的影響。

1 資料與方法

1.1 研究對象前瞻性收集103例成人被檢者資料，包括年齡、性別、身高、體重，劑量長度乘積(DLP)。男性51例，女性52例，年齡27-88歲，平均年齡(58±14.2)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：只納入成年被檢者的單個部位的胸部CT平掃，排除標(biāo)準(zhǔn)：多部位、急診胸部CT平掃、未成年(≤18歲)被檢者。

1.2 掃描方法采用GE VCT螺旋掃描儀。被檢者雙手上舉、環(huán)抱置于頭頂，掃描范圍從胸廓入口至肺底，包括整個肺野。掃描條件：120kV，自動毫安：100～400mA，機架轉(zhuǎn)速0.5s/圈，螺距0.984:1，掃描層厚5mm，層間距5mm，重建層厚1.25mm，層間距1mm，掃描完成后數(shù)據(jù)自動上傳至GE AW4.6工作站和PACS服務(wù)器。

1.3 圖像質(zhì)量評價為了評價圖像質(zhì)量是否會影響胸部輻射劑量，對納入標(biāo)準(zhǔn)的胸部CT圖像進行圖像質(zhì)量評定。采用3名高年資主治醫(yī)師以上職稱人員進行圖像質(zhì)量盲評，將整體圖像質(zhì)量的評分標(biāo)準(zhǔn)定為5個等級：1分，解剖結(jié)構(gòu)模糊，不能用于臨床診斷；2分，基本解剖結(jié)構(gòu)顯示不清楚，解剖細(xì)節(jié)不足以被發(fā)現(xiàn)；3分，大部分的解剖結(jié)構(gòu)可用于臨床診斷，少數(shù)解剖結(jié)構(gòu)(膈肌、支氣管細(xì)小分級等)不能進行評價；4分，解剖細(xì)節(jié)較清楚，能夠由于臨床診斷；5分，解剖細(xì)節(jié)顯示清楚，能夠簡單明了地評價[6]。

1.4 數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計分析用IBM SPSS 23.0，DLP的影響分析采用多元逐步回歸分析方法。P<0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 圖像質(zhì)量對DLP的影響圖像質(zhì)量評定為≥4分為優(yōu)質(zhì)圖像，≤3分為差質(zhì)圖像，見圖1；圖像質(zhì)量對DLP無影響，見表1。

圖1 圖像質(zhì)量評定。圖1A：85歲，意識障礙，閉氣不佳，支氣管有截斷影，評定為差質(zhì)圖像；圖1B：，75歲，閉氣好，圖像質(zhì)量優(yōu)；圖1 C：78歲，炎癥患者，閉氣不佳，有呼吸偽影，圖像質(zhì)量為差質(zhì)圖像；圖1D：50歲，炎癥患者，閉氣好，優(yōu)質(zhì)圖像。

表1 圖像質(zhì)量對DLP的影響

2.2 個體因素與DLP的線性關(guān)系通過觀察被檢者的個體因素(年齡、身高、體重)與DLP的散點圖，可以看出DLP與身高、體重具有比較好的線性關(guān)系，與年齡具有近似線性關(guān)系，見圖2。

圖2 個體因素與DLP的散點圖。圖2A:是被檢者年齡與DLP的散點圖，他們存在近似線性關(guān)系；圖2B:是被檢者身高與DLP的散點圖，他們存在良好的線性關(guān)系；圖2C:是被檢者體重與DLP的散點圖，他們存在良好的線性關(guān)系。

2.3 多元回歸分析采用多元線性回歸分析法，分別觀察性別、身高、體重、年齡、對DLP的影響，結(jié)果見表3。表3顯示，體重和年齡對DLP有顯著影響，其他變量對劑量DLP雖然有影響，但是無統(tǒng)計意義。

將P值≤0.10的因素(體重和年齡,表3)納入逐步回歸分析中，選入變量的標(biāo)準(zhǔn)是P≤0.05。結(jié)果顯示：體重的回歸系數(shù)為5.543，即體重每增加1kg，DLP會增加5.543；年齡的回歸系數(shù)為2.191，即年齡每遞增1歲，DLP會增加2.191，見表4。

表3 個體因素對DLP的影響

表4 有顯著因素的回歸統(tǒng)計

3 討 論

自螺旋CT問世并全面應(yīng)用臨床以來，CT檢查輻射劑量在總醫(yī)療輻射的占比較高，約占50%[7]，因此，低劑量CT掃描一直是臨床和科研的熱點[8]，以往研究均是從掃描方法、掃描條件、重建方法、體質(zhì)數(shù)等方面探索影響被檢者輻射劑量的因素，從個體因素方面探討影響輻射劑量較少。

掃描方法及掃描條件上，早期主要依靠降低管電流、管電壓、減少掃描時間和應(yīng)用自動管電流調(diào)制技術(shù)(auto mA)來降低掃描輻射劑量[9]。如，焦興華[10]認(rèn)為在劑量為40mAs時，圖像質(zhì)量即可滿足診斷要求；張永縣[11]將管電壓、探測器寬度、螺距聯(lián)合器官劑量調(diào)制技術(shù)來降低CT輻射劑量；有研究者[12]發(fā)現(xiàn)，某些螺旋CT機型在管電流保持不變的情況下劑量與螺距成反比，而某些機型在使用自動管電流技術(shù)時，螺距變化不會影響輻射劑量。

重建方法上，如果輻射劑量過低將會使濾波反投影技術(shù)(filtered back projection reconstruction，F(xiàn)BP)的重建數(shù)據(jù)采樣不足，導(dǎo)致噪聲增多，圖像質(zhì)量無法滿足臨床診斷的需要[13]。迭代重建(iterative reconstruction，IR)是在采用較低的輻射劑量下，通過多次迭代的方法從而提高圖像質(zhì)量、降低圖像噪聲和偽影[14]。自適應(yīng)迭代重建(adaptive statistical iterative Reconstruction，ASIR)是基于系統(tǒng)統(tǒng)計模型的重建，在臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)[15-16]，在采用常規(guī)劑量胸部CT掃描時，如果將ASIR值預(yù)設(shè)為40%～60%時，圖像質(zhì)量噪聲和對比噪聲較高，并且肺窗和縱隔窗的臨床評分最高[17]。

2015年，世界衛(wèi)生組織認(rèn)定正常成人體質(zhì)數(shù)BMI(Body Mass Index，BMI)為18.5-24.9kg/m2，BMI≥25.0kg/m2屬于肥胖，BMI<18.5kg/m2屬于消瘦。國內(nèi)有研究者以體質(zhì)數(shù)來研究降低輻射劑量[18-19]，但沒有闡明體質(zhì)數(shù)和輻射劑量存在何種關(guān)系。Saade等[20]根據(jù)體重不同，劃分為≤60、60-80、81-100和≥101kg這4個等級，來研究體重與輻射劑量的影響，發(fā)現(xiàn)體重與輻射劑量存在一定關(guān)系。由于我國較歐美國家人群體重普遍偏低[21]，陳振等[22]以體重60kg為界，分成≤60kg 和>60kg 兩類人群，分別選用不同的掃描參數(shù)，同樣發(fā)現(xiàn)體重可以影響CT輻射劑量。本研究結(jié)果顯示體重的對DLP的影響有統(tǒng)計學(xué)意義(P=7.9E-15<0.05)，并且呈正相關(guān)，即體重每增加1kg，DLP會增加=5.543；身高雖對DLP有影響，但無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.975>0.05)，見表3、表4。

在放射生物劑量學(xué)中，影響準(zhǔn)確估算生物劑量的關(guān)鍵因素是個體對電離輻射反應(yīng)的差異性[23]，研究表明，基因表達的個體差異性的主要因素是年齡、性別、是否吸煙、生活方式和炎癥反應(yīng)等[24-25]。李爽[26]的實驗表明，在離體照射時，男性外周血中大多數(shù)基因的mRNA相對表達水平要低于女性，表明男性對輻射的敏感性要低于女性；受年齡影響最大的基因表達是FDXR基因，Kajimura等在對樣本量為229名日本原爆人群的相關(guān)基因mRNA和雙著絲粒細(xì)胞數(shù)表達水平的聚類分析時發(fā)現(xiàn)，上述二者均表現(xiàn)為隨著年齡增加而減少的趨勢[27]，研究提示受照者的年齡可能對影響輻射誘導(dǎo)的基因表達水平變化。本研究也是從宏觀層面上揭示了被檢者的輻射劑量與年齡呈正相關(guān)，即年齡每遞增1歲，DLP會增加2.191，見表3、表4。被檢者的性別差異對DLP會產(chǎn)生一定影響，但無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.154>0.05)。

CT掃描的輻射劑量評估參數(shù)常規(guī)是采用劑量長度乘積(DLP)和容積CT 劑量指數(shù)(volume CT dose Index，CTDIvol)。美國醫(yī)學(xué)物理師學(xué)會于2014年提出一種新的評價CT輻射劑量的方法，即體型特異性劑量估算(size specific dose estimation，SSDE)方法[28]。SSDE 是將經(jīng)計算的被檢者體型校正轉(zhuǎn)換系數(shù)與CT系統(tǒng)里記錄的CT劑量指數(shù)CTDIvol的乘積。對于DLP和CTDIvol的直觀、易于獲取的評估方法，SSDE計算復(fù)雜但相對準(zhǔn)確，同時，SSDE與被檢者所接受輻射的真實值之間，仍有差距。因此，本文選用易于直接獲取的DLP值而不是選用SSDE值來作為輻射劑量的指標(biāo)，同時，本研究的樣本量只有103例，樣本量偏少，這是本研究的不足之處。

綜上所述，影響胸部CT輻射劑量的主要個體因素是被檢者的年齡、體重，他們與DLP存在正相關(guān)的線性關(guān)系。根據(jù)上述結(jié)論，基于被檢者的個體因素并聯(lián)合多種掃描參數(shù)來降低輻射劑量，這將是下一步的研究重點，也必將會給臨床工作帶來重要的指導(dǎo)意義。