不同定位方法對兒童胸部CT檢查圖像質量和輻射劑量的影響

葛 寧，楊文忠，程 穎，劉 萍

（1.湖北省婦幼保健院醫學影像科，武漢430070；2.湖北省婦幼保健院兒童重癥醫學科，武漢430070）

0 引言

醫療照射是目前人類受到的最大的人工電離輻射來源。雖然CT檢查僅占所有放射學檢查的13%，但其導致的患者輻射劑量卻占全部輻射劑量的70%[1]。兒童尤其是低齡小兒（包括新生兒、幼兒、學齡前兒童）對射線的敏感性遠高于成人。為了維持CT設備良好的運行狀態[2]，檢查室溫度一般控制在20℃，濕度保持在60%左右。重癥住院患兒在進行CT檢查時通常裹著厚重的棉被，加之CT檢查定位床床面的凹形設計，使患兒在進行胸部掃描時很難做到精準定位，而定位是否準確直接關系到患兒在檢查時受到的輻射劑量和采集的圖像質量。本研究通過對比目測腋中線常規定位及使用體厚卡尺輔助定位2種方式，分析患兒檢查時所受的輻射劑量和采集的圖像質量，并用于指導日常工作。

1 資料與方法

1.1 研究對象

搜集2019年6—12月兒童重癥醫學科行胸部CT掃描、年齡在3歲左右的病例30例，所有病例檢查前行常規鎮靜。在征得家屬同意的情況下將患兒隨機分為常規目測定位組（A組）15例，其中男8例、女7例，體質量指數（body mass index，BMI）為（15.7±0.3）kg/m2；輔助定位組（B組）15例，其中男6例、女9例，BMI為（15.4±0.4）kg/m2。2組患兒的性別、年齡、BMI等均無統計學差異（P＞0.05）。

1.2 檢查方法

采用GE Optima CT660 64排128層CT進行胸部掃描。A組采用正位定位像，常規目測腋中線進行定位，如圖1所示。B組利用體厚卡尺測量胸部體厚，將橫向激光定位燈置于1/2體厚處進行定位，如圖2所示。2組患兒定位掃描參數相同，管電壓100 kV，管電流10 mA，掃描長度240 mm。A組掃描完正位定位像后確定胸部掃描范圍，自肺尖掃描至肺底。B組借助體厚卡尺測量患兒兩側腋窩距離作為掃描顯示視野（display field of view，DFOV）直徑，并將定位激光燈置于患兒1/2體厚高度，僅進行側位定位像掃描，并在側位像上確定肺尖至肺底位置進行掃描。A、B 2組胸部掃描參數相同，管電壓100 kV，自動調節管電流，探測器寬度20 mm，X射線管轉速0.5 s/r。掃描完成后，將0.625 mm層厚圖像傳至后處理工作站進行分析并記錄與輻射劑量有關的CT容積劑量指數（CT dose index volume，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP）。

1.3 圖像質量評價

主觀圖像質量評估采用5分制，由2位高年資放射科醫師打分。評分標準：5分，肺紋理清晰，肺血管、支氣管等解剖細節和病灶細節易辨認，圖像質量佳，無偽影；4分，肺紋理清晰，肺部解剖細節與病灶邊緣略模糊，無偽影；3分，肺紋理、肺部解剖細節及病灶邊緣略模糊，有少量偽影；2分，肺部組織器官及病灶邊緣模糊，中等量偽影；1分，大量偽影，肺紋理、肺血管、支氣管等正常結構中斷；0分，不能顯示肺部正常組織結構。肺窗窗寬1 200 HU、窗位-600 HU，縱隔窗400 HU、窗位40 HU。

圖1 目測腋中線定位

圖2 體厚卡尺輔助定位

客觀圖像質量評估[3]分別選取每位患兒位于肺尖部胸鎖關節層面、近隆突層面及近心底層面的3個層厚為5 mm軸位肺窗圖像，每層面左、右肺分別取2個面積為98～105 mm2的正圓形感興趣區（region of interest，ROI），所有ROI均避開氣管、血管及肺炎所在位置。測量患者3個層面ROI的CT值，取左、右肺組織CT值的平均值作為每層面均值，記為SI肺實質，計算其標準差均值（SD肺）。同時將相同大小ROI置于同層面右側肩胛骨區，測量該部位肌肉的CT值均值（SI肌肉）及其標準差均值（SD肌肉）。在胸壁前3 cm左右放置相同大小ROI，測量該處空氣CT值標準差均值作為背景噪聲（SD背景噪聲），計算圖像對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）及信噪比（signal to noise ratio，SNR）。其中，CNR=（SI肺實質-SI肌肉）/SD肌肉，SNR=SI肺實質/SD背景噪聲。

1.4 輻射劑量計算

每位患兒的CTDIvol和DLP由系統自動給出。根據2003年英國國家CT輻射劑量調查報告（NRPBW67）[4]的建議：有效輻射劑量（effective dose，ED）的計算公式為ED（mSv）=DLP（mGy·cm）×k。式中，轉換系數k與受檢者身體的不同部位有關，本研究中選取胸部k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 統計學分析

使用SPSS 19.0軟件進行數據處理。計量資料以均數±標準差（xˉ±s）表示，2組圖像的主觀質量評分差異采用χ2檢驗，圖像SNR、CNR、CTDIvol、DLP、ED的組間差異采用獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像質量主觀及客觀評價比較

2組圖像對兒童重癥肺炎的顯示率均為100%。圖像質量主觀評價中A組4分10例，3分5例；B組4分12例，3分3例。2種定位方法得到的CT圖像均能滿足影像診斷及臨床需求，差異無統計學意義（χ2=0.680，P＞0.05）。圖像質量客觀評價中，B組SNR、CNR略好于A組，但差異無統計學意義（t=0.586、0.432，P＞0.05）。詳見表1。

表1 2組圖像質量主觀及客觀評價指標對比（xˉ±s）

2.2 輻射劑量比較

B組中CTDIvol為（6.32±0.57）mGy，DLP為（86.85±9.65）mGy·cm，ED為（1.21±0.14）mSv；A組中CTDIvol為（7.75±1.26）mGy，DLP為（118.73±18.26）mGy·cm，ED為（1.66±0.26）mSv。與A組相比，B組的CTDIvol下降了18.87%～27.57%，DLP、ED下降了22.73%～32.35%，差異有統計學意義（t=4.252、6.632、6.632，P均＜0.001）。

3 討論

目前，公眾輻射的主要來源為X射線檢查，而CT檢查在兒童患者中使用率在逐年增加。美國在2011年統計的8 500萬次CT檢查掃描中，5%～11%的患者為兒童[5-6]。為了規范X射線的使用，國家衛生部2012年頒布了GBZ 165—2012《X射線計算機斷層攝影放射防護要求》[7]。2013年國家職業衛生標準GBZ 130—2013《醫用X射線診斷放射防護要求》中指出輻射防護應遵循最優化原則[8]，在保證影像診斷信息的前提下盡可能降低患者輻射劑量。兒童由于組織權重因子相對更高，生命周期相對更長，其輻射所致損傷及致癌效應較成年人會更高[9-10]。但利用增加側位定位像輔助判斷掃描起始范圍來降低患者不必要的輻射劑量多見于成人CT檢查研究[11-13]，通過定位技術降低兒童胸部CT檢查輻射劑量的研究并不多見。

我院屬于婦女、兒童專科醫院，在兒童重癥醫學科收治肺炎患兒入科前需常規行胸部CT檢查，個別危重患兒住院期間可能會做2次以上CT檢查，因此在保證圖像質量的前提下應該盡可能減少不必要的輻射劑量，使輻射劑量達到盡可能低的水平（as low as reasonably achievable，ALARA）[14]。考慮到側位定位像的有效輻射劑量為0.037 mGy[12]，故本研究使用體厚卡尺測量患兒腋窩間距作為掃描DFOV直徑，僅掃描側面一個定位像即可明確掃描范圍，減少了再進行正位像可能產生的輻射劑量。由于CT檢查定位床的凹形設計，檢查時應在患兒胸部下方墊一軟枕使患兒背部盡量保持水平，再使用體厚卡尺精確確定患兒腋中線并將定位激光燈置于1/2體厚處，保證掃描中心層面位于機架中心位置。

因為患兒中心精確位于掃描視野中心，且在側位定位像上用測量得到的胸部腋窩間距作為掃描DFOV直徑，所以掃描得到的胸部圖像大小合適且不會遺漏，圖像SNR、CNR較單純目測腋中線僅進行正位像掃描得到的CT圖像略有提高，但差異沒有統計學意義（P＞0.05）。通過側位定位像確定掃描起始位置，B組的CTDIvol降低了18.87%～27.57%，DLP及ED值均較A組降低了22.73%～32.35%，這與之前報道的關于成人胸部CT掃描增加側位定位像降低的輻射劑量相一致[11，13]。

綜上所述，在現有設備條件下，不改變掃描參數，通過應用體厚卡尺輔助定位的方式減少了CT檢查的輻射劑量，具有一定的臨床意義，但在患兒進行其他部位掃描的應用優勢可能并不明顯。由于僅采用CTDIvol及DLP等常見劑量指標對患兒在CT檢查中的輻射劑量進行評估可能導致對患兒輻射劑量的嚴重低估[14]，所以目前評估患兒輻射劑量的指標已逐步從CTDIvol、DLP、ED過渡到基于有效直徑和水等效直徑的體型特異性劑量估計（sizespecific dose estimates，SSDE）算法[15-16]，能夠更好地反映患兒體型和組織衰減特性，因而可以更加準確地估算患兒CT檢查的輻射劑量。

雖然本研究取得了一定的效果，但也有一定的局限。如沒有對患兒年齡進行細分、病例數較少且未改變掃描參數、輻射劑量評價未采用SSDE算法等。今后的研究中將對患者按照年齡進行分組研究，以期通過優化掃描參數在不降低圖像質量的基礎上進一步降低輻射劑量。