低劑量指數在降低顱縫早閉患兒CT檢查輻射劑量的應用

陳子路，邊傳振，高楊

1.江蘇省腫瘤醫院&江蘇省腫瘤防治研究所&南京醫科大學附屬腫瘤醫院 放療科，江蘇 南京 210000；2.南京醫科大學附屬兒童醫院 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，是指在嬰幼兒時期一個或多個部位的顱縫過早閉合，影響顱骨和腦組織的正常發育，從而產生的一組疾病的統稱，病因不明，目前認為可能是遺傳基因缺陷造成顱骨在宮內發育異常所導致[1]。在新生兒中的發病率為0.20‰～0.25‰，易造成顱面畸形，顱縫早閉引起顱內容物發育受限，是引起頭面部畸形和神經癥狀與體征的主要原因[2]。及時的外科干預不僅能夠降低顱內壓，減少相關的神經癥狀，還能夠阻止顱面部畸形的進行性發展[3]。雖然臨床上可以依據顱面部畸形的不同狀態大致判斷早閉顱縫的位置，但影像學檢查可進一步評估早閉顱縫的嚴重程度，并判斷顱內結構有無病變，進而為手術方案的制定及術后療效復查提供依據[4]。近年來CT檢查由于其超高的密度分辨率及空間分辨，且能夠進行多平面重組及容積重組，已成為顱縫早閉患兒術前評估及術后療效復查的重要依據[5]，但由于行CT檢查的顱縫早閉患兒的年齡普遍較小，正處于快速生長發育期，且需要進行多次復查才能確定療效，因此CT檢查帶來的輻射風險越來越受到人們的關注[6]，有報道稱兒童時期所受輻射劑量累計多于50 mGy，得白血病的風險就會上升3倍[7]，若累計多于60 mGy，得腦腫瘤的風險也會上升3倍[8]。基于此，本研究擬通過降低低劑量指數（Dose Rigth Index，DRI）來對顱縫早閉患兒顱骨進行低劑量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數字法隨機分為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計學意義（P＞0.05）。

納入標準：符合年齡（1～3歲）要求的患兒；家長同意進行此次研究的患兒；經本院神經外科診斷為顱縫早閉且已行常規MRI檢查并排除顱內病變，本次CT檢查只為觀察顱骨及顱縫狀況。排除標準：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）進行數據采集，檢查前對不能配合的患兒行水合氯醛（1 mL/kg）鎮定并去掉掃描范圍內金屬及其他異物，其他非投照部位用鉛衣防護。患兒仰臥，身體正中矢狀面垂直于床面，頭部置于CT頭顱支架內，見圖1，聽眥線垂直于床面，采用側位定位像，并用管電壓100 kV和DoseRight技術進行數據采集，螺距為0.914，X射線管旋轉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DRI進行掃描，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

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

1.4 CT圖像質量評價

1.4.1 圖像質量的客觀評價

在1 mm層厚橫斷面骨窗圖像上選取側腦室中心層面額頂部及顳部左側近顱骨區域10～15 mm2的橢圓形區域為感興趣區，測得興趣區平均CT值，作為信號值（Signal，S），將該興趣區移至同層面掃描區域內無物體背景區，測得CT值的標準差作為噪聲值（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 圖像質量的主觀評價

由CT室1名副主任醫師及1名主管技師作為觀察者對所得圖像進行評價。① 在腦窗圖像上對腦組織顯示情況采用5分制評價：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，噪聲顆粒少且細膩并分布均勻，完全滿足診斷要求。≥3分時，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分制進行評價：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分時顱骨及顱縫能夠顯示清晰，因而被認為滿足臨床診斷需求。若2個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等信息影響的情況下，由CT室1位副主任醫師及1位主治醫師對患兒早閉顱縫的位置給出判斷，若判斷不一致經共同討論后給出最終結果，并將影像學診斷結果與臨床結果進行對照。

1.5 統計學分析

采用SPSS 18.0統計軟件進行分析，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行比較，若差異有統計學意義再采用Bonferroni統計法行多重比較，各組主觀評分為各分級評分與對應例數乘積的總和，采用多個獨立樣本的非參數檢驗（Cruskal-WallisH秩和檢驗）進行分析，患兒性別及診斷符合率間的差異采用χ2檢驗進行分析，P＜0.05為差異有統計學意義。各觀察者主觀評分一致性分析采用Kappa檢驗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，0.8＜Kappa≤1.0為一致性強。

2 結果

2.1 圖像質量的客觀評價結果

4組患兒額部和顳部CT圖像的SNR的差異均有統計學意義（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 圖像質量的客觀評價結果（±s，分）

表1 圖像質量的客觀評價結果（±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 圖像質量的主觀評價結果

4組患兒腦組織不同觀察者間評分一致性較強（Kappa值分別為0.71、0.64、0.82、0.69），組間主觀評價得分間的差異有統計學意義（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（Kappa值分別為0.66、0.0.73、0.84、0.75），組間主觀評價得分間的差異無統計學意義（P=0.06），見表2和圖2。結果表明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 圖像質量的主觀評價結果（例）

2.3 診斷符合率

CT影像學診斷結果與臨床結果對照，4組患兒的診斷符合率間的差異無統計學意義（P=0.73），見表3。

表3 診斷符合率統計結果（例）

2.4 輻射劑量統計結果

4組患兒在CTDIvol和DLP間的差異均有統計學意義（P＜0.001），均為 A 組 ＞B 組 ＞C 組 ＞D 組（P＜0.001），見表 4。

表4 輻射劑量統計結果（±s）

表4 輻射劑量統計結果（±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，而不是去追求最優化的圖像質量[13]。兒童頭顱CT檢查時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[17]。

本研究中入組患兒行CT檢查前1周內都已行常規MRI檢查并排除顱內病變，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結果及診斷符合率間的差異無統計學意義，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，能夠依據定位像信息在參考管電流的基礎上上下浮動，來調節實際輸出管電流的大小，而DRI主要影響參考管電流值的設定[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，并依據患兒的定位像信息對每一層圖像的輸出劑量進行上下浮動的調節，對輸出劑量能更精確的控制，能在保證圖像質量滿足診斷需求的同時將輻射劑量降至最低，因此能夠對顱腦外形多變的顱縫早閉患兒制定更加個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預設為27、25、23、21這4個值，最大值設置為27，是因為本CT室接受廠家培訓推薦并在長期工作過程中運用發現，1～3歲在本科室行頭顱CT檢查的患兒，當設置DRI為27時都能獲得滿足臨床需求的優質的CT圖像，因此本研究中將27設置為為DRI的最高值，并采用遞減的方法對A、B、C、D組患兒設置了DRI，結果表明，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應當將DRI設置為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，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，為了降低輻射劑量減少輻射損傷，可以將DRI設置為 21[22]。

本研究中還存在以下幾點不足：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化分組，因為不同顱縫早閉會有不同的顱骨外觀及發育特征，這可能會對定位像產生不同的影響，由于本研究中采用的劑量控制與定位像有關，這可能會對輻射劑量產生影響，今后我們將對這一情況進行更深入的研究；② 圖像質量主觀評分與觀察者的診療水平、閱片喜好及傾向有關，評分結果可能存在爭議，特別是診斷符合率結果，還有待進一步驗證；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及頭圍差異較大，因此對不同年齡段的DRI個性化設置還需做進一步細化研究；④ 本研究中最高DRI預設僅參考了本CT室的經驗，缺乏多中心的橫向研究驗證。

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檢查應制定個性化的掃描方案。