中心層左右徑在兒童胸部CT體型特異性劑量測量中的應(yīng)用

章靜，曹建，薛躍君

CT檢查的輻射劑量一直是人們關(guān)注的問題，由于兒童的輻射敏感度高于成人，兒童的輻射劑量更受關(guān)注[1]，因此在檢查時(shí)合理地監(jiān)測及降低兒童的輻射劑量異常重要。胸部CT在兒童的影像檢查中比較常見，尤其對肺炎、排除支氣管異物的患兒。常用CT掃描輻射劑量評估參數(shù)包括容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose Index,CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product,DLP)[2]，表示某一掃描條件下直徑為16 cm或32 cm的CT體模的輻射劑量，反映CT設(shè)備輸出的輻射劑量，但不能反映患者接受的輻射劑量[3]。2014年美國醫(yī)學(xué)物理師學(xué)會(huì)(AAPM)發(fā)布220號報(bào)告[4]，對體型特異性劑量估算(size specific dose estimation,SSDE)方法中患者體型的測量方法以及受檢者個(gè)體化體型相關(guān)參數(shù)做了進(jìn)一步修正，提出利用水當(dāng)量直徑(water equivalent diameter,WED)聯(lián)合CTDIvol，用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換因子來估算SSDE的方法[4]。本研究旨在探討不同左右徑下患兒CTDIvol與SSDE的差異。

材料與方法

1.病例資料

回顧性分析常州第二人民醫(yī)院2020年1月至2021年8月行胸部CT檢查的131例患兒的病例資料，其中男78例，女53例，年齡0～18歲，所有患兒圖像均能滿足診斷要求。病例排除標(biāo)準(zhǔn)：不能配合的患兒；存在運(yùn)動(dòng)偽影或體位不標(biāo)準(zhǔn),或由于體外異物偽影可能造成輻射劑量估計(jì)不準(zhǔn)。根據(jù)患兒圖像中心層面的左右徑(left and transverse diameter,LAT)來分組：A組LAT<20 cm，22例；B組20≤LAT<23 cm,20例；C組23≤LAT<26 cm,21例；D組26≤LAT<29 cm，25例；E組29≤LAT<32 cm，23例；F組LAT≥32 cm，20例。

2.檢查方法

CT檢查采用GE Revolution 256排CT機(jī)，患兒取仰臥位，雙手上舉，掃描范圍從肺尖至肺底。掃描參數(shù)：螺旋掃描，管電壓100 kV，自動(dòng)mA控制技術(shù)(SmartmA 250～400 mA)，球館轉(zhuǎn)速 0.35 s/r，探測器寬度80 mm，螺距0.992，重建層厚5 mm，層間隔5 mm。

3.數(shù)據(jù)采集

掃描完成后所有圖像及劑量報(bào)告自動(dòng)傳送至PACS系統(tǒng)，測量患兒胸部中心層CT圖像的最大左右徑(LAT)，手動(dòng)勾畫體表最小范圍，不包括檢查床床板，測量平均CT值、面積，參照AAPM 220號報(bào)告，根據(jù)公式①～③進(jìn)行數(shù)據(jù)測量和計(jì)算：

①

fWED=a×e-b×WED

②

SSDE=fWED×CTDIvol

③

上述公式中Aroi為中心層面面積，單位cm2，CTroi為中心層面的平均CT值，單位HU，中心層面為肺尖至肺底掃描范圍的中間層面，fWED為轉(zhuǎn)換因子，a和b為常數(shù)，分別取值4.378和0.043[5]，WED為水當(dāng)量直徑，SSDE為體型特異性劑量估算。本研究CTDIvol是在32 cm的聚甲基丙烯酸標(biāo)準(zhǔn)體模條件下獲取的。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

各組的左右徑、轉(zhuǎn)換因子、水當(dāng)量直徑差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，且隨著LAT的增大，fWED逐漸變小，WED逐漸增大；但B組與C組的fWED、D組與E組的fWED差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。六組的CTDIvol與SSDE組間比較采用非參數(shù)檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，并且每組組內(nèi)的CTDIvol和SSDE經(jīng)配對非參數(shù)檢驗(yàn)，結(jié)果顯示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-4.107、-3.724、-4.015、-4.372、-4.197、-3.920，P<0.05，表2)。6組的CTDIvol平均劑量分別為3.73 mGy、3.69 mGy、3.78 mGy、4.94 mGy、5.83 mGy、7.50 mGy；SSDE平均劑量分別為12.05 mGy、11.55 mGy、11.47 mGy、13.91 mGy、15.95 mGy、19.34 mGy。隨著LAT的增大，CTDIvol與SSDE之間的差異度依次為223.06%、213.01%、203.44%、181.58%、173.58%、157.87%。各組的CTDIvol和SSDE呈正相關(guān)(P<0.01，表2)。

表1 131例受檢者左右徑、轉(zhuǎn)換因子和水當(dāng)量直徑結(jié)果比較

表2 131例受檢者CTDIvol、SSDE結(jié)果比較及兩者的相關(guān)性分析

討 論

基于WED計(jì)算的SSDE充分考慮了患者的體型差異，計(jì)算中需要測量檢查斷層的平均CT值及該層面的體表最小面積，考慮了人體對X射線的衰減特征；而CTDIvol基于標(biāo)準(zhǔn)體模計(jì)算得到,更多反映的是設(shè)備的輸出輻射劑量水平[6]，與患者體型無關(guān)，而且兒童胸部的氣體在整個(gè)胸部區(qū)域中占比較小[7]，往往會(huì)大大低估患兒所接受的輻射劑量,而對于體型較大者所接受的實(shí)際輻射劑量又會(huì)被高估。

本研究中，CTDIvol的測量是采用直徑32 cm的體模，但所分析的數(shù)據(jù)中LAT超過32 cm的只集中在14～18歲的患兒中，因此使用CTDIvol來估算劑量是不準(zhǔn)確的。很多研究表明，SSDE能夠評估不同體型的受檢者在胸部CT掃描中的輻射劑量，而CTDIvol低估了劑量[8]，而且跟體模直徑相差越大，被低估的劑量越大，本研究中最小左右徑 A 組的輻射劑量CTDIvol相較于SSDE被低估了約69%。通常兒童體型差異較大，各器官對輻射更為敏感，所以精確SSDE的測量計(jì)算尤為重要。本研究中，隨著LAT的增大，患兒的WED增大，fWED減小，SSDE與CTDIvol的差異度也在減小，這與袁肖娜等[9]和張楠等[10]的研究結(jié)論一致,雖然B組與C組的fWED、D組與E組的fWED差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但每組均有不符合該組平均樣本年齡的樣本出現(xiàn)；且通過觀察每組CTDIvol和SSDE的四分位間距，A-E組逐漸增大，F(xiàn)組卻小于E組，說明LAT小于32 cm的患兒，隨著LAT的增大SSDE的變異度也增大，但大于32 cm時(shí)變異度減小；出現(xiàn)這種情況的原因主要是因?yàn)閃ED接近于32 cm,接近于成人，轉(zhuǎn)換因子變小，但大于1,但CTDIvol仍然小于SSDE。本研究結(jié)果證實(shí)各組CTDIvol與SSDE呈正相關(guān)，LAT越大相關(guān)性越高。

現(xiàn)在大部分體型特異性劑量分析是基于患兒的年齡來進(jìn)行研究[11]，基于左右徑的研究很少，但考慮到兒童發(fā)育的差異性，同一年齡患兒的體型差異可能較大，本研究采用左右徑來分組，能更準(zhǔn)確估算相同年齡段體型偏小或偏大患兒的SSDE。相對于成人基于左右徑來研究體型特異性劑量分析的研究，兒童的fWED值均大于成人[12]，左右徑越小，輻射劑量被低估越大，本研究中最高達(dá)到了223.06%。

本研究存在以下局限性：每組的樣本量不大，需要擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究；經(jīng)手動(dòng)勾畫中心層面的體表面積，可能會(huì)有誤差；計(jì)算的是中心層面的SSDE，沒有進(jìn)一步計(jì)算每層面的SSDE,本研究采用的轉(zhuǎn)換因子是基于32 cm體模，后期會(huì)進(jìn)一步對基于16 cm體模的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

綜上所述，兒童采用左右徑進(jìn)行分組，計(jì)算基于WED的SSDE可以考慮兒童體型的差異性和組織對射線的衰減特性，以及兒童各器官本身對射線的敏感性，可以更加準(zhǔn)確地估算患兒的輻射劑量。