基于体重指数调整的儿童上腹部低剂量CT扫描研究

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　　 【摘要】 目的：研究基于體重指数调整的儿童上腹部低剂量CT扫描方案的辐射剂量、主客观图像质量和诊断准确性。方法：对比分析不同体重指数儿童上腹部低剂量CT扫描中的差异，前瞻性分析50%自适应统计迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）常规剂量和基于体重指数调整的上腹部低剂量CT扫描方案检查，年龄1个月～14岁。使用五点量表主观评估包括噪音，清晰度，伪影和诊断可接受性在内的图像质量。结果：3名医师对图像质量主观评分的一致性大，差异无统计学意义（κ=0.76，P>0.01）。各组肝实质CT值比较差异无统计学意义（P>0.01）;各组间SNR比较差异有统计学意义（P<0.01），图像质量均可接受。基于体重指数调整的上腹部B组所有辐射剂量参数均显著较低（P<0.01），其中A组正常高于B组正常，差异有统计学意义（P<0.01），后者剂量减少32.5%;A组超重高于B组超重，差异有统计学意义（P<0.01），后者剂量减少40.4%。结论：在正常体重和超重儿童中，50% ASIR重建的个性化低剂量CT扫描方案平均剂量明显低于常规剂量，而不会显著影响儿童上腹部CT检查的诊断图像质量。
　　 【关键词】 儿童 CT 辐射剂量
　　 doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2020.01.022 文献标识码 B 文章编号 1674-6805（2020）01-00-03
　　 [Abstract] Objective： To evaluate the feasibility of the radiation dose， subjective and objective image quality and diagnostic accuracy of the low-dose CT scanning scheme for the upper abdomen of children based on BMI adjustment. Method： The differences in low-dose CT scans of the upper abdomen of children with different BMI were compared， and the 50% routine adaptive statistical iterative reconstruction （ASIR） and low-dose CT scan protocol based on BMI were prospectively analyzed， ranging in age from 1 month to 14 years old. A five-point scale was used to evaluate the subjective image quality including noise， sharpness， artifact， and diagnostic acceptability. Result： Inter-observer agreement among the three radiologists was sufficient， no significant statistical difference was existed among each group （κ=0.76， P>0.01）. There was no significant difference of CT values of liver parenchyma among each groups （P>0.01）. The differences of SNR among each groups were statistically significant （P<0.01）. The image quality in each group were acceptable. All radiation dose parameters were significantly reduced in the group B based on BMI （P<0.01）. Normal weight in group A was higher than that in group B， and the differences between two groups were statistically significant （P<0.01）; and the dose of the normal weight children in group B was reduced by 32.5%. Overweight in group A was higher than that in group B， and the differences between two groups were statistically significant （P<0.01）， and the dose of the overweight children in group B was reduced by 40.4%. Conclusion： In normal weight and overweight children， 50% of the personalized low-dose CT scan regimen with ASIR reconstruction was significantly lower than the routine dose， without significantly affecting the diagnostic image quality of the upper abdominal CT examination in children. 　　 [Key words] Children Computed tomography Radiation dose
　　 First-author’s address： Women’s and Children’s Hospital， Quanzhou 362000， China
　　 由于电离辐射与潜在的癌症风险有关，公众一直关注医学影像引起的辐射照射。对于一定剂量的辐射，儿童比成人具有更高的放射敏感性和更长的剩余寿命，在此期间辐射诱发的癌症的风险性更大。为了最大限度地减少儿童的辐射暴露，同时寻求准确的诊断，既要仔细评估CT检查本身的风险和收益，又要优化每个患者的CT时相和参数。如果确实需要CT检查，则必须考虑低剂量方案。优化CT时相并通过放射科医师调整扫描参数并添加自动调整或迭代重建的技术可以帮助减少辐射。调整扫描参数包括根据患者体型手动或自动调节管电流，并根据患者体重或年龄降低管峰值电压。由于儿童的衰减小于成人，因此低管电压设置通常可以提高对比度而不会显著增加噪声[1]。但是，低管电压可能会产生更多的伪影和噪音，并且还可能导致组织分辨率降低。传统的滤波反投影（FBP）重建已达到其在获得具有低辐射剂量曝光的良好分辨率图像方面的极限。因此引入了使用迭代重建算法的图像重建的替代技术，以通过使用计算处理结合使用管电流和电压调节的低剂量方案来减少伪像来产生高分辨率图像。因为儿童比成人更容易受到辐射影响，这些改善诊断信息但减少患者放射线照射的技术在前者中更为重要。自2009年以来，迭代重建过程，如自适应统计迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技术开始应用于临床。ASIR技术可以降低图像噪声并保持图像质量，从而可以减少潜在的辐射剂量[2]。同时，ASIR技术利用FBP重建图像中包含的信息作为重建过程中的初始构建块，以减少重建时间。与成人FBP重建的常规剂量方案相比，ASIR技术可以通过使用低剂量方案减少辐射剂量，而不会破坏图像质量或诊断准确性。然而，在不同医院，儿童CT检查的参数设置不一，患者所受的辐射剂量差别较大[3]。此外，还有一些研究评估了体重指数（body mass index，BMI）对儿童胸部图像质量的影响[1]，但缺乏腹部的相关研究。因此，本次研究目的为评估低剂量扫描方案对超重和正常体重儿童上腹部CT的辐射剂量和图像质量的影响，现报道如下。
　　1 资料与方法
　　1.1 一般资料
　　 2017年1月-2019年1月连续于笔者所在医院接受上腹部CT检查的儿童565例，其中男303例，女262例，年龄12 d～14岁，平均（3.5±2.1）岁。按照检查号随机分为A组、B组，记录CT检查时患儿身高，体重和BMI;超重（BMI>25 kg/m2）儿童共76例，其中男48例，女28例。A组、B组按BMI分为正常、超重患儿。两组正常及两组超重患儿的基本资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表1。本研究经笔者所在医院伦理委员会审查通过，患儿监护人均签署知情同意书。
　　1.2 方法
　　 采用GE Optima 660 64排螺旋CT。如患儿无法配合，给予口服镇静药待其安静入睡后扫描。患儿仰卧，双臂上举过头，自由呼吸;扫描范围：膈顶至肾脏下缘。A组采用常规剂量CT扫描：管电压120 kV，螺距1.375，转速0.4 s，采用自动管电流调节（automatic tube current modulation，ATCM）技术，范围10～300 mA，噪声指数（noise index，NI）值为9。B组采用基于体重指数调整的儿童上腹部低剂量CT扫描：管电压100 kV，螺距1.375，转速0.4 s，采用ATCM技术，范围10～300 mA，根据患儿年龄设置NI值，0～12个月NI=8，1～6岁NI=10，>6岁NI=12。对两组低毫安秒扫描获得图像使用50% ASIR进行重建，重建层厚0.625 mm。
　　1.3 观察指标及评价标准
　　 将所有图像传至AW4.5工作站。由3名高年资儿科影像医师评价图像质量，并自由调整图像窗宽、窗位，结果取三者均值。
　　1.3.1 主观评价 由3名高年资影像诊断医师分别对不同重建图像进行主观评价，意见不一致时，共同复阅决定。参考欧洲指南推荐的CT图像质量标准选择主观评分指标和评分標准。评价指标包括：（1）图像噪声，采用5分法：5分，噪声轻微;4分，噪声较轻;3分，噪声中等;2分，噪声较重，但尚可接受;1分，噪声过重，完全无法接受。（2）伪影，采用4分法：4分，无伪影;3分，较少伪影，不影响诊断;2分，较多伪影，影响病变显示，但不影响诊断;1分，过多伪影影响诊断。（3）细小结构的显示（如小血管、肾上腺、小淋巴结），采用5分法：5分，显示非常清晰;4分，显示较好;3分，可以接受;2分，显示较差;1分，不能显示。
　　1.3.2 客观评价 采用手动勾画椭圆形感兴趣区（region of interest，ROI）方法测量，面积约10 mm2。于肝右叶门静脉分支处测量肝脏实质区域的CT值及标准差（standard deviation，SD），避开血管。所有数据分别测量3次，并取均值。计算该部位SNR，公式为：SNR=CT值/SD值。
　　1.3.3 辐射剂量 记录两组容积CT剂量指数k（CT dose index of volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP），并计算有效剂量（effective dose，ED），公式为：ED=k×DLP，其中0～12个月患儿k为0.049 mSv/（mGy·cm），1～2岁为0.030 mSv/（mGy·cm），3～6岁为O.020 mSv/（mGy·cm），≥7岁为0.015 mSv/（mGy·cm）。 　　1.4 统计学处理
　　 使用SPSS 20.0统计分析软件进行统计学分析。使用配对样本t检验比较A组和B组患者身高，体重，BMI，辐射剂量值和图像噪声。使用独立样本t检验比较超重和正常体重患者的图像噪声。以P<0.01为差异有统计学意义。对主观图像质量结果进行描述性分析，不同观察者之间使用kappa检验进行一致性分析。基于κ值的一致性水平的定义如下：κ<0.01为一致性差;κ=0.01～0.20为一致性轻微;κ=0.21～0.40为一致性尚可;κ=0.41～0.60为一致性中等;κ=0.61～0.80为一致性大;κ=0.81～1.0为一致性近乎完美。
　　2 结果
　　2.1 主观评价
　　 3名医师对图像质量主观评分的一致性大，差异无统计学意义（κ=0.76，P>0.01），见表2。
　　2.2 客观评价
　　 A组正常、A组超重、B组正常、B组超重各小组间肝实质CT值比较，差异无统计学意义（P>0.01）;肝实质SD值中B组超重较A组正常增高，差异有统计学意义（P<0.01）;各组间SNR比较差异有统计学意义（P<0.01），A组正常、A组超重、B组正常、B组超重SNR依次增高，差异有统计学意义（P<0.01），见表3。
　　2.3 辐射剂量
　　 辐射剂量测量的CTDIvol、DLP、ED显示B组与A组相比显著较低，其中A组正常高于B组正常，差异有统计学意义（P<0.01），后者剂量减少32.5%;A组超重高于B组超重，差异有统计学意义（P<0.01），后者剂量减少40.4%;A组正常与A组超重比较差异无统计学意义（P>0.01）;B组正常与B组超重比较差异无统计学意义（P>0.01），见表4。
　　3 讨论
　　 目前，国内外研究中多采用模拟计算而非实际测量的方法对儿童CT检查中受照剂量进行计算[4-5]。黄卓等[6]使用64排探测器CT设备对儿童测量剂量和显示剂量进行研究发现，同一品牌型号CT设备在不同曝光条件下实测剂量与设备显示剂量的比值一致性较好，可根据设备显示剂量按一定比例快速估算儿童CT检查中实际接受的辐射剂量。本研究采用设备记录的CTDIvol和DLP，从而并计算得到该次扫描的辐射剂量值。
　　 李大伟等[3]调查发现，不同医院之间，儿童CT检查mAs、扫描长度选择存在差异，且显著影响患者所受辐射剂量。文献[7-8]报道了ASIR对儿科患者胸部CT图像质量的影响，并指出可在辐射剂量减少46%～55%的同时保持图像质量和诊断的准确性。ASIR技术可在10%～100%的范围内间隔每10%进行选择。ASIR百分比越高，噪声越大，图像也越模糊。Lee等[7]在儿童胸部CT扫描中使用了50%ASIR，Singh等[8]则使用30%ASIR。在本研究中，笔者在文献[9]的基础上选择50%ASIR进行重建。李昊岩等[10]研究表明采用低对比剂浓度、低辐射剂量和个性化NI设置方案后可使儿童腹部增强CT的辐射剂量降低25.29%。笔者研究认为，通过ASIR方案可使儿童腹部CT扫描剂量降低32.5%～40.4%，与之前的研究相近。
　　 有学者发现，在自适应管电流调节时，使用低千伏和基于BMI调整的个性化CT扫描程序并进行迭代重建，可保持良好的图像质量和高诊断准确性的前提下大幅度降低辐射剂量[11]。本研究着重比较了ASIR重建下常规剂量与基于体重指数调整的上腹部低剂量CT扫描方案的图像质量特征。B组正常体重与超重儿童相比A组正常体重与超重儿童，辐射剂量均显著较低（P<0.01），平均剂量减少32.5%～40.4%。在降低剂量的前提下，各组图像主观评分均超过3分，可为临床所接受。
　　 笔者研究还提示超重儿童对上腹部CT扫描剂量和图像质量的影响。近年来，超重或肥胖儿童的发病率迅速增加;因此，笔者关注体重对ASIR重建图像质量的影响，发现超重儿童的图像质量可能较低。Brady等[9]报告40%ASIR重建结合基于体重的管电压和管电流调节技术可平均减少39%辐射剂量而不改变噪声幅度或图像对比度。该研究强调需根据年龄或体重进行扫描方案的个性化调整。Hopkins等[12]的研究结果也强调体型较大的患者由于躯干厚度增加，X线衰减随之增加，为保持一定的图像质量使得辐射剂量相应增加。笔者研究包括76名超重儿童，但无法确定超重如何影响ASIR图像质量，需要对大量肥胖个体进行进一步的评估。
　　 本研究有一些局限性。首先，试验数据来源于檢查组和对照组不同患者，而不是不同检查方法在同一患者上的对比结果。虽然尽量通过随机分组来对患者的年龄和性别等因素进行匹配，患者平均体重和身高差异无统计学意义，但仍可能会对图像质量产生影响。其次，在常规剂量组和低剂量组中，3名评价者通过噪声、清晰度、伪影和诊断可接受性来进行主观图像质量评价，个人对图像的熟悉程度可能会对结果产生影响。而且，在临床实践中，诊断准确性比主观图像质量更重要。因此，图像质量是否实际影响诊断准确性有待进一步探讨。
　　参考文献
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　　（收稿日期：2019-08-19） （本文编辑：郎序莹）
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