腰圍結合劑量指數在兒童腰椎低劑量CT檢查的應用

摘要：目的" 探討劑量指數（DRI）結合腰圍在降低兒童腰椎CT檢查輻射劑量的可行性。方法" 將2021年1月～2022年10月在南京醫科大學附屬兒童醫學行腰椎CT檢查的300例患兒依據其腰圍進行分組，腰圍≤45 cm為A組（n=120），45 cmlt;腰圍≤50 cm為B組（n=100），腰圍gt;50 cm為C組（n=80）；將每組患兒再隨機分配到不同的亞組，各亞組對應不同的DRI值，掃描管電壓為100 kV，采用DoseRight自動曝光控制技術，采用iDose4重建算法重建CT圖像，對其質量進行主觀、客觀評價，對各組CT檢查的容積CT劑量指數和劑量長度乘積作對比分析。結果" 在圖像質量能滿足最低診斷需求的前提下，A組各亞組DRI最小為9，B組為11，C組為13；A、B、C組圖像在椎間盤區及椎旁肌肉區信噪比均隨著DRI的增加而增加，差異有統計學意義（Plt;0.01）；A、B、C組的容積CT劑量指數和劑量長度乘積均是隨DRI的減小而降低，差異有統計學意義（Plt;0.01）。結論" DRI與腰圍相結合，能夠為兒童腰椎CT掃描個性化方案的制定提供指導。

關鍵詞：兒童；容積CT劑量指數；劑量指數；腰圍

Application of waist circumference combined with dose index in low dose lumbar CT examination of children

LU Yang， WANG Shasha， BIAN Chuanzhen， ZHU Mingshui

Department of Radiology， Children’s Hospital Affiliated to Nanjing Medical University， Nanjing 210008， China

Abstract： Objective To investigate the feasibility of DRI combined with waist circumference in reducing radiation dose of lumbar CT examination in children. Methods A total of 300 children who underwent lumbar spine CT examination at the Children's Medicine Affiliated to Nanjing Medical University from January 2021 to October 2022 were divided into groups according to their waist circumferences， with a waist circumference of ≤45 cm for group A， a waist circumference of 45-50 cm for group B， and a waist circumference of gt;50 cm for group C， the children in each group were randomly assigned to different subgroups， each subgroup corresponded to different DRI values， the scanning tube voltage was 100 kV， the DoseRight automatic exposure control technology was used， the iDose4 reconstruction algorithm was used to reconstruct the CT images， and the quality of the images were subjectively and objectively evaluated， and the CTDIVOL and DLP of each group were compared and analyzed. Results When the DRI of group A was 9， group B was 11， and group C was 13， the image quality can meet the minimum diagnostic requirements， the SNR in the intervertebral disc region and the paravertebral muscle region of the three groups increased with the increase of DRI ， and the difference was statistically significant （Plt;0.01）， the CTDIVOL and DLP of the three groups decreased with the decrease of DRI （Plt;0.01）. Conclusion The combination of DRI and waist circumference can provide guidance for the development of an individualized plan for lumbar CT scan in children.

Keywords： children; volume CT dose index; dose right index; waist circumference

腰椎CT是兒童常用的輔助檢查手段，對兒童腰椎外傷、占位及發育異常等疾病都能良好的顯示［1］ 。但CT的輻射損傷效應給其帶來了負面影響，研究表明兒童白血病、腦腫瘤及甲狀腺腫瘤發病率均與CT輻射效應呈正相關［2-3］ ，且腰椎CT掃描范圍較大，還包含了一些對輻射損傷敏感的重要腹部臟器。如何降低其輻射劑量并得到滿足臨床需求的圖像質量成為業內人士關注并研究的焦點［4］ 。隨著CT技術的發展，DoseRight自動曝光控制技術也在兒童腰椎CT的檢查中得到應用［5］ ，但該技術需要在掃描前設置參考管電流，參考管電流的設置是否合適將嚴重影像圖像質量及輻射劑量，DRI是控制參考管電流的關鍵參數，合適的DRI意味著合適的參考管電流［6］ 。目前對于兒童DRI最常用的設置依據是年齡，但也僅見胸部及頭顱的相關報道，同時有研究表明依據患兒年齡設置參考管電流可能并不適合于兒童［7］ ，因此需要找出一種能反應患兒體型的因子作為自動曝光控制技術的調節依據。目前以人體胸圍和頭圍作為DRI對應指標的設置已得到了應用，但尚未見有關于兒童腰椎CT掃描DRI設置對應指標的相關報道［8］ 。本研究旨在探討DRI結合腰圍在降低兒童腰椎CT檢查輻射劑量的可行性。

1" 資料與方法

1.1" 一般資料

本研究經過南京醫科大學附屬兒童醫院倫理委員會審批通過（審批號：201908224-1）。前瞻性收集2021年1月～2022年10月在本院CT室行腰椎CT平掃檢查的患兒300例，年齡1 d～5歲，檢查前采用軟尺沿患兒肚臍水平環繞一周即為腰圍，依據患兒腰圍進行分組：腰圍≤45 cm為A組（n=120），男性62例，女性58例，年齡0.89±0.27歲；45 cmlt;腰圍≤50 cm為B組（n=100），男性55例，女性45例，年齡2.74±0.36歲；腰圍gt;50 cm為C組（n=80），男性42例，女性38例，年齡4.07±0.47歲；A、B、C 組內以每亞組20例隨機分配為不同的亞組。

納入標準：患兒年齡1 d～5歲；患兒家長簽署同意書。排除標準：腹部有金屬異物（如手術植入物等）無法去除的患兒；由于某種原因導致雙上肢不能上舉的患兒。

1.2" 檢查方法

采用飛利浦Brilliance128i CT的CT設備行數據采集，不配合檢查的患兒需行口服水合氯醛鎮定（1 mL/kg）后方可進行。患兒仰臥，身體正中矢狀面垂直于床面并保持雙上肢上舉，用鉛衣覆蓋防護非掃描部位，管電壓設置為100 kV，掃描正側雙定位像進行定位，采用DoseRight自動曝光控制技術，螺距設置為0.914，探測器寬度128×0.625。ABC組內不同亞組其他條件相同，DoseRight自動曝光控制技術的DRI依次設置為17、15、13、11、9、7，從12胸椎椎體下緣到第1骶椎體上緣，采用iDose4算法重建出層厚1 mm層間距1 mm圖像，圖像重建完成后即請觀察者對圖像質量進行評價。

1.3" 輻射劑量的統計

檢查完成后從輸出輻射劑量報表中獲得本次檢查的容積CT劑量指數（CTDIVOL）和劑量長度乘積（DLP）［9］ 。

1.4" CT圖像質量評價

1.4.1" 圖像質量的客觀評價" "在橫斷面圖像上選取第二、三腰椎椎間盤和第四腰椎左側椎旁肌肉區30～50 mm2的感興趣區，測得興趣區平均CT值，作為信號值，將同樣大小的感興趣區置于同層面背景區，測得CT值的標準差，作為噪聲值，兩者比值作為該圖像的信噪比（SNR）［10］ 。

1.4.2" 圖像質量的主觀評價" "由放射科CT室1位主治醫師和1位主管技師為觀察者，對所得圖像進行評價。CT 圖像質量主要以椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁的顯示清晰與否為依據，結合整體圖像對比度、噪聲、偽影、細節顯示及圖像診斷接受程度幾個方面采用5分制進行評價。5分：圖像質地細膩，基本沒有噪聲，椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結構顯示清晰，有良好的對比度；4分：椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結構顯示較清晰，有噪聲及偽影出現，但很輕微，不影響診斷；3分：椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結構尚可顯示但不甚清晰，出現少量偽影及噪聲，但在可以接受范圍內，能滿足基本診斷需求；2分：椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結構顯示不佳，出現較嚴重偽影及顆粒噪聲，不能滿足診斷需求；1分：椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結構不能顯示，偽影干擾嚴重，顆粒噪聲嚴重，無診斷價值。評分≥3分時圖像中椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁、周圍肌肉及脂肪間隙間的分界清晰，不因圖像質量問題造成漏診誤診。若出現兩觀察者評分不一致時，引入第三觀察者最終商定后給出評分［11］ 。

1.5" 統計學分析

采用SPSS22.0軟件對數據進行分析，計量資料以均數±標準差表示，采用非參數檢驗（Cruskal-Wallis秩和檢驗）統計法對主觀評分統計結果進行比較，同組患兒的不同亞組SNR、CTDIVOL及DLP間的差異采用單因素方差分析進行比較，若差異有統計學意義，再采用Bonferroni法行多重比較。以Plt;0.05為差異有統計學意義。

2" "結果

2.1" 主觀評價結果

A組：當DRI為9～17時，各亞組CT圖像主觀評分均≥3分，能滿足臨床診斷需求，DRI為7的亞組出現部分圖像主觀評分lt;3分，影響臨床診斷，因此在滿足基本診斷需求的前提下，為適當降低CT輸出劑量，A組DRI的最小值可設置為9。

B組：當DRI為11～17時，各亞組CT圖像主觀評分均≥3分，能滿足臨床診斷需求，DRI為9的亞組出現部分圖像主觀評分lt;3分，影響臨床診斷，因此在滿足基本診斷需求的前提下，為適當降低CT輸出劑量，B組DRI的最小值可設置為11。

C組：當DRI為13～17時，各亞組CT圖像主觀評分均≥3分，能滿足臨床診斷需求，DRI為11的亞組出現部分圖像主觀評分lt;3分，影響臨床診斷，因此在滿足基本診斷需求的前提下，為適當降低CT輸出劑量，A組DRI的最小值可設置為13（表1）。

CT檢查失敗的患兒經家屬同意后采用MR檢查替代，滿足了臨床需求。

2.2" 圖像質量客觀評價結果

A、B、C 3組圖像各亞組的SNR在椎間盤興趣區及椎旁肌肉興趣區均隨著DRI值的增加而增加，差異有統計學意義（Plt;0.001，表2）。

2.3" 輻射劑量統計結果

3組患兒的CTDIVOL及DLP均隨DRI的減小而降低，差異有統計學意義（Plt;0.001，表3）。

3" 討論

兒童腰椎CT成像具有較高的密度分辨率和空間分辨率，可清晰顯示腰椎及其周圍組織的解剖結構及病變狀況，且成像速度快，更適用于依從性較差的兒童［12］ 。但兒童腰椎CT掃描范圍廣且兒童對輻射損傷具有更高的敏感性，因此對于兒童腰椎CT檢查更應該遵循“ALARA”原則，即在CT機最低輸出劑量條件下獲得符合臨床需求的圖像質量，而不去追求所謂的最優圖像質量［13］ 。

近年來，隨著自動曝光控制技術的成熟與運用，為個性化低輸出劑量CT掃描提供了可能［14］ 。因此，依據兒童體型來制定腰椎CT個性化掃描方案的研究也備受重視［15］ 。既往對于體型的相關研究最初多以體質量相關指標為主要研究對象［16］ ，常采用BMI作為設置DRI的對應指標，同時也有學者對人體徑線相關參數進行了研究［17］ ，有研究表明，X線的衰減及圖像噪聲受人體體徑的影響較大［18］ 。有研究將患者前后徑、左右徑、周徑、體質量、體表面積、BMI、體質量身高比、橫斷面面積與胸腹部CT圖像噪聲做相關性分析，發現人體周徑與圖像噪聲的相關性最高［19］ 。有研究顯示，腰圍最能反映人體內臟脂肪堆積及腹部體型情況，是中心性肥胖的重要參考指標［20］ 。本研究嘗試采用腰圍作為對應DRI的參數，以期在獲得滿足診斷需求的圖像質量的同時將輻射劑量降至最低［21］ 。目前以人體胸圍和頭圍作為DRI對應指標的研究已在兒童胸部以及頭顱CT掃描中得到了應用，并取得了良好的效果［22-23］ ，但目前尚未見關于腰椎的相關報道，對于腰椎CT參考管電流的設定，既往研究常依據BMI等進行設置，這在一定程度上降低了患者的輻射劑量［24］ ，但實際上，有些患者體質量以四肢重為主，而有些患者的體質量集中在軀干部，因此依據BMI來制定腰椎CT個性化掃描方法依然存在局限性［25］ 。對于兒童由于生長發育較快，且依從性較差，很難在檢查前確定患兒的準確BMI值，而腰圍相對更容易測得。因此，本研究中采用腰圍這一體型參數來對應DRI的設定，不僅能夠準確反應患兒的體型特征，且易與在檢查前測得，更適用于依從性差的兒童［26］ 。

研究表明，其他掃描條件相不變時，設置較高的DRI，DoseRight技術會自動增加參考管電流，進而改善圖像SNR，降低噪聲，但相應的會增加受檢者輻射劑量，設置較低DRI時，系統則會自動調低參考管電流，進而降低圖像SNR增加圖像噪聲，但也降低了受檢者的輻射劑量［27］ 。因此，CT的圖像質量與輸出劑量是一對矛盾綜合體，需在兩者間找到平衡，力求在圖像質量能符合診斷需求的前提下盡量降低DRI［28］ 。本研究中將DRI最大值設置為17，是因為我們發現依照最初臨床培訓工程師設置的掃描方案（DRI為17）都得到了優質的圖像質量，但臨床工程師的掃描方案常以追求高質量的圖像為目的，忽略了兒童的個性化問題及輻射后遺癥等問題［29］ ，因此本研究采用依據腰圍依此遞減的方法嘗試降低DRI，以期降低CT機的輸出劑量并得到滿足臨床需求的圖像質量，在DRI值逐步降低的過程中，患兒輻射劑量在降低，圖像SNR也在降低，同時患兒圖像主觀評分也在降低，腰圍較大組患兒的降低幅度更大，依據主觀評分標準，當降至一定DRI值時，圖像質量已無法滿足最低診斷需求時，為該腰圍條件下最小DRI［30］ 。因此本研究中A組患兒DRI為9時，B組患兒DRI為11時，C組患兒DRI為13時，為該腰圍條件下DRI的最小值，如果DRI再小則無法得到滿足診斷需求的圖像。

綜上所述，本研究闡明了輻射劑量、圖像質量及腰圍之間的關系，找到了三者間的平衡點，能夠為兒童腰椎CT掃描個性化方案的制定提供指導。

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（編輯：熊一凡）