低劑量指數(shù)在降低顱縫早閉患兒CT檢查輻射劑量的應(yīng)用

陳子路，邊傳振，高楊

1.江蘇省腫瘤醫(yī)院&江蘇省腫瘤防治研究所&南京醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 放療科，江蘇 南京 210000；2.南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210000

引言

顱縫早閉也稱顱骨狹窄癥或狹顱癥，是指在嬰幼兒時(shí)期一個(gè)或多個(gè)部位的顱縫過早閉合，影響顱骨和腦組織的正常發(fā)育，從而產(chǎn)生的一組疾病的統(tǒng)稱，病因不明，目前認(rèn)為可能是遺傳基因缺陷造成顱骨在宮內(nèi)發(fā)育異常所導(dǎo)致[1]。在新生兒中的發(fā)病率為0.20‰～0.25‰，易造成顱面畸形，顱縫早閉引起顱內(nèi)容物發(fā)育受限，是引起頭面部畸形和神經(jīng)癥狀與體征的主要原因[2]。及時(shí)的外科干預(yù)不僅能夠降低顱內(nèi)壓，減少相關(guān)的神經(jīng)癥狀，還能夠阻止顱面部畸形的進(jìn)行性發(fā)展[3]。雖然臨床上可以依據(jù)顱面部畸形的不同狀態(tài)大致判斷早閉顱縫的位置，但影像學(xué)檢查可進(jìn)一步評估早閉顱縫的嚴(yán)重程度，并判斷顱內(nèi)結(jié)構(gòu)有無病變，進(jìn)而為手術(shù)方案的制定及術(shù)后療效復(fù)查提供依據(jù)[4]。近年來CT檢查由于其超高的密度分辨率及空間分辨，且能夠進(jìn)行多平面重組及容積重組，已成為顱縫早閉患兒術(shù)前評估及術(shù)后療效復(fù)查的重要依據(jù)[5]，但由于行CT檢查的顱縫早閉患兒的年齡普遍較小，正處于快速生長發(fā)育期，且需要進(jìn)行多次復(fù)查才能確定療效，因此CT檢查帶來的輻射風(fēng)險(xiǎn)越來越受到人們的關(guān)注[6]，有報(bào)道稱兒童時(shí)期所受輻射劑量累計(jì)多于50 mGy，得白血病的風(fēng)險(xiǎn)就會上升3倍[7]，若累計(jì)多于60 mGy，得腦腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)也會上升3倍[8]?；诖?，本研究擬通過降低低劑量指數(shù)（Dose Rigth Index，DRI）來對顱縫早閉患兒顱骨進(jìn)行低劑量CT成像。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究通過醫(yī)院倫理委員會審批同意后（審批號：201812260-1）和患兒家屬簽署低劑量CT掃描方案知情同意書后進(jìn)行（檢查失敗的患兒另行顱骨“黑骨”MR替代掃描[9]）。前瞻性收集2020年6月至2021年5月于我院行頭顱CT平掃的1～3歲顱縫早閉患兒166例：男86例，女80例，平均年齡（1.38±0.24）歲，將患兒采用電腦隨機(jī)數(shù)字法隨機(jī)分為A、B、C、D組，其中A組44例：男24例，女20例，平均年齡（1.45±0.33）歲；B組43例：男21例，女22例，平均年齡（1.29±0.18）歲；C組39例：男22例，女17例，平均年齡（1.33±0.21）歲；D組40例：男19例，女21例，平均年齡（1.41±0.24）歲，各組患兒性別及年齡間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

納入標(biāo)準(zhǔn)：符合年齡（1～3歲）要求的患兒；家長同意進(jìn)行此次研究的患兒；經(jīng)本院神經(jīng)外科診斷為顱縫早閉且已行常規(guī)MRI檢查并排除顱內(nèi)病變，本次CT檢查只為觀察顱骨及顱縫狀況。排除標(biāo)準(zhǔn)：頭顱有金屬異物無法去除的患兒；顱縫早閉合并顱外較大占位性病變的患兒；顱縫早閉合并其他顱內(nèi)占位性病變的患兒。

1.2 檢查方法

采用Brilliance128iCT（飛利浦公司，荷蘭）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，檢查前對不能配合的患兒行水合氯醛（1 mL/kg）鎮(zhèn)定并去掉掃描范圍內(nèi)金屬及其他異物，其他非投照部位用鉛衣防護(hù)?；純貉雠P，身體正中矢狀面垂直于床面，頭部置于CT頭顱支架內(nèi)，見圖1，聽眥線垂直于床面，采用側(cè)位定位像，并用管電壓100 kV和DoseRight技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，螺距為0.914，X射線管旋轉(zhuǎn)1周0.33 s，探測器64×0.625，視野200 mm×200 mm，A、B、C、D組患兒依次選取27、25、23、21這4個(gè)DRI進(jìn)行掃描，掃描范圍從顱底掃至顱頂，采用iDose4重建算法重建出骨窗和腦窗層厚1 mm、層間距1 mm的圖像，重組骨窗和腦窗層厚5 mm、層間距5 mm的冠狀位和矢狀位圖像，重組3D圖像。

圖1 患兒CT檢查體位擺放圖

1.3 輻射劑量評價(jià)

從CT工作站劑量報(bào)表中獲取患兒本次CT檢查的容積CT劑量指數(shù)（Volume CT Dose Index，CTDIvol）及劑量長度乘積（Dose Length Product，DLP）[10]。

1.4 CT圖像質(zhì)量評價(jià)

1.4.1 圖像質(zhì)量的客觀評價(jià)

在1 mm層厚橫斷面骨窗圖像上選取側(cè)腦室中心層面額頂部及顳部左側(cè)近顱骨區(qū)域10～15 mm2的橢圓形區(qū)域?yàn)楦信d趣區(qū)，測得興趣區(qū)平均CT值，作為信號值（Signal，S），將該興趣區(qū)移至同層面掃描區(qū)域內(nèi)無物體背景區(qū)，測得CT值的標(biāo)準(zhǔn)差作為噪聲值（Noise，N），兩者比值作為該圖像的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），SNR=S/N[11]。

1.4.2 圖像質(zhì)量的主觀評價(jià)

由CT室1名副主任醫(yī)師及1名主管技師作為觀察者對所得圖像進(jìn)行評價(jià)。① 在腦窗圖像上對腦組織顯示情況采用5分制評價(jià)：1分：顱腦各組織對比差顯示不清晰，噪聲顆粒粗大并且分布不均，噪聲極多，完全沒有診斷價(jià)值；2分：顱腦各組織對比較差顯示稍清晰，噪聲顆粒較粗大并且不均，噪聲較多，基本無診斷價(jià)值；3分：顱腦各組織尚能顯示，對比度尚可，噪聲顆粒較多且較粗糙，但基本能均勻分布，基本滿足臨床需求；4分：顱腦各組織對比度較好能清晰顯示，噪聲顆粒不明顯且均勻分布，能滿足診斷需求；5分：顱腦各組織對比度良好顯示非常清晰，噪聲顆粒少且細(xì)膩并分布均勻，完全滿足診斷要求?！?分時(shí)，CT圖像中腦組織、顱骨及軟組織間的分界顯示清晰，不會因圖像質(zhì)量問題影響政策組織及病灶的顯示，不易造成漏診，因而被認(rèn)為滿足臨床診斷需求[11]。② 在骨窗圖像上對顱骨及顱縫的顯示采用3分制進(jìn)行評價(jià)：顱骨顯示銳利度差，與腦組織分界不清晰，無法有效辨別出顱縫，得1分；顱骨顯示銳利度一般，與腦組織分界清晰，基本能夠辨別出顱縫，得2分；顱骨顯示銳利度好，與腦組織分界非常清晰，能夠清晰辨別出顱縫，得3分[12]。≥2分時(shí)顱骨及顱縫能夠顯示清晰，因而被認(rèn)為滿足臨床診斷需求。若2個(gè)觀察者評分不一致由觀察者間討論后給出最終評分。

1.4.3 診斷符合率

在排除患兒病史及掃描參數(shù)等信息影響的情況下，由CT室1位副主任醫(yī)師及1位主治醫(yī)師對患兒早閉顱縫的位置給出判斷，若判斷不一致經(jīng)共同討論后給出最終結(jié)果，并將影像學(xué)診斷結(jié)果與臨床結(jié)果進(jìn)行對照。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，定量資料以±s表示。4組患兒的年齡、圖像SNR和所受輻射劑量采用單因素方差分析進(jìn)行比較，若差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義再采用Bonferroni統(tǒng)計(jì)法行多重比較，各組主觀評分為各分級評分與對應(yīng)例數(shù)乘積的總和，采用多個(gè)獨(dú)立樣本的非參數(shù)檢驗(yàn)（Cruskal-WallisH秩和檢驗(yàn)）進(jìn)行分析，患兒性別及診斷符合率間的差異采用χ2檢驗(yàn)進(jìn)行分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各觀察者主觀評分一致性分析采用Kappa檢驗(yàn)Kappa≤0.2為一致性差，0.2＜Kappa≤0.4為一致性一般，0.4＜Kappa≤0.6為一致性中等，0.6＜Kappa≤0.8為一致性較強(qiáng)，0.8＜Kappa≤1.0為一致性強(qiáng)。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量的客觀評價(jià)結(jié)果

4組患兒額部和顳部CT圖像的SNR的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值均＜0.001），均為A組＞B組＞C組＞D組（P值均＜0.001），見表1。

表1 圖像質(zhì)量的客觀評價(jià)結(jié)果（±s，分）

表1 圖像質(zhì)量的客觀評價(jià)結(jié)果（±s，分）

組別（例） 額部SNR 顳部SNR A組（n=44） 36.53±6.27 16.82±4.36 B組（n=43） 30.71±5.45 13.58±3.77 C組（n=39） 25.64±5.81 10.52±4.12 D組（n=40） 19.86±4.79 7.21±3.93 F值 252.98 144.23 P值 ＜0.001 ＜0.001

2.2 圖像質(zhì)量的主觀評價(jià)結(jié)果

4組患兒腦組織不同觀察者間評分一致性較強(qiáng)（Kappa值分別為0.71、0.64、0.82、0.69），組間主觀評價(jià)得分間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），為A組＞B組＞C組＞D組（P＜0.001）；4組患兒顱骨圖像不同觀察者間評分一致性較強(qiáng)（Kappa值分別為0.66、0.0.73、0.84、0.75），組間主觀評價(jià)得分間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.06），見表2和圖2。結(jié)果表明A、B、C、D組患兒的掃描DRI依次降低，顱腦組織的圖像噪聲增加，顱骨組織的圖像噪聲變化不明顯，對不同部位顱縫早閉都能夠明確診斷。

圖2 4組患兒骨窗CT圖像

表2 圖像質(zhì)量的主觀評價(jià)結(jié)果（例）

2.3 診斷符合率

CT影像學(xué)診斷結(jié)果與臨床結(jié)果對照，4組患兒的診斷符合率間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.73），見表3。

表3 診斷符合率統(tǒng)計(jì)結(jié)果（例）

2.4 輻射劑量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4組患兒在CTDIvol和DLP間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），均為 A 組 ＞B 組 ＞C 組 ＞D 組（P＜0.001），見表 4。

表4 輻射劑量統(tǒng)計(jì)結(jié)果（±s）

表4 輻射劑量統(tǒng)計(jì)結(jié)果（±s）

組別 CTDIvol/mGy DLP/（mGy·cm）A組（n=44） 5.14±0.49 87.12±7.14 B組（n=43） 4.06±0.37 72.56±6.63 C組（n=39） 3.21±0.44 58.31±5.33 D組（n=40） 2.09±0.41 46.61±4.92 F值 479.03 466.52 P值 ＜0.001 ＜0.001

3 討論

隨著人們對輻射損傷的認(rèn)識越來越深刻，合理可行盡量低原則越來越受到人們的重視，即在最小輻射輸出劑量的條件下獲得能滿足臨床診斷的圖像，而不是去追求最優(yōu)化的圖像質(zhì)量[13]。兒童頭顱CT檢查時(shí)由于其顱骨較薄且含鈣鹽量低于成人[14]，因此對X線的衰減也較低，且兒童顱骨與腦組織[15]，腦組織與腦脊液及腦室系統(tǒng)都有較高的天然對比度[16]，這也為兒童頭顱低劑量CT掃描提供了基礎(chǔ)[17]。

本研究中入組患兒行CT檢查前1周內(nèi)都已行常規(guī)MRI檢查并排除顱內(nèi)病變，本次CT檢查只為觀察顱骨及顱縫狀況，由于顱骨與腦組織能產(chǎn)生高的X線對比度，因此本研究中各組患兒的顱骨圖像的主觀評價(jià)結(jié)果及診斷符合率間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，顱骨的顯示情況能夠滿足臨床需求，雖然部分患兒由于輻射輸出劑量的降低造成顱腦組織的顯示情況不理想，但這對本次CT檢查的目的影響不大，因此本研究認(rèn)為此次低劑量CT掃描方案是可行的。

本研究采用的DoseRight自動曝光控制技術(shù)，能夠依據(jù)定位像信息在參考管電流的基礎(chǔ)上上下浮動，來調(diào)節(jié)實(shí)際輸出管電流的大小，而DRI主要影響參考管電流值的設(shè)定[18]，因此本研究中采用不同的DRI來控制不同組患兒的參考管電流值，并依據(jù)患兒的定位像信息對每一層圖像的輸出劑量進(jìn)行上下浮動的調(diào)節(jié)，對輸出劑量能更精確的控制，能在保證圖像質(zhì)量滿足診斷需求的同時(shí)將輻射劑量降至最低，因此能夠?qū)︼B腦外形多變的顱縫早閉患兒制定更加個(gè)性化的低劑量掃描方案[19-21]。

本研究中，將顱縫早閉患兒CT檢查的DRI預(yù)設(shè)為27、25、23、21這4個(gè)值，最大值設(shè)置為27，是因?yàn)楸綜T室接受廠家培訓(xùn)推薦并在長期工作過程中運(yùn)用發(fā)現(xiàn)，1～3歲在本科室行頭顱CT檢查的患兒，當(dāng)設(shè)置DRI為27時(shí)都能獲得滿足臨床需求的優(yōu)質(zhì)的CT圖像，因此本研究中將27設(shè)置為為DRI的最高值，并采用遞減的方法對A、B、C、D組患兒設(shè)置了DRI，結(jié)果表明，A、B、C組患兒無論是對顱骨及顱縫的顯示還是對顱腦組織都能清晰顯示，說明在需要對顱縫早閉患兒的顱骨、顱縫及腦組織都要觀察時(shí)應(yīng)當(dāng)將DRI設(shè)置為23，這樣既能得到滿足診斷需求的圖像，也能將患兒的輻射劑量降到最低，D組患兒的圖像在顱骨及顱縫的顯示能夠滿足診斷需求，但對顱腦組織的顯示不清晰，不能為臨床診斷提供充足的依據(jù)，易造成漏診誤診，因此如果只需要觀察顱骨及顱縫而對腦組織的觀察不做要求時(shí)，為了降低輻射劑量減少輻射損傷，可以將DRI設(shè)置為 21[22]。

本研究中還存在以下幾點(diǎn)不足：① 由于入組患兒的樣本量較小，本研究對不同顱縫早閉的患兒未細(xì)化分組，因?yàn)椴煌B縫早閉會有不同的顱骨外觀及發(fā)育特征，這可能會對定位像產(chǎn)生不同的影響，由于本研究中采用的劑量控制與定位像有關(guān)，這可能會對輻射劑量產(chǎn)生影響，今后我們將對這一情況進(jìn)行更深入的研究；② 圖像質(zhì)量主觀評分與觀察者的診療水平、閱片喜好及傾向有關(guān)，評分結(jié)果可能存在爭議，特別是診斷符合率結(jié)果，還有待進(jìn)一步驗(yàn)證；③ 沒有將4～16歲患兒納入本研究，由于不同年齡段顱骨骨化特點(diǎn)及頭圍差異較大，因此對不同年齡段的DRI個(gè)性化設(shè)置還需做進(jìn)一步細(xì)化研究；④ 本研究中最高DRI預(yù)設(shè)僅參考了本CT室的經(jīng)驗(yàn)，缺乏多中心的橫向研究驗(yàn)證。

雖然存在上述不足，但本研究初步明確了顱縫早閉患兒低劑量頭顱CT掃描的可行性，對不同臨床需求的CT檢查應(yīng)制定個(gè)性化的掃描方案。