中心層左右徑在兒童胸部CT體型特異性劑量測量中的應用

章靜，曹建，薛躍君

CT檢查的輻射劑量一直是人們關注的問題，由于兒童的輻射敏感度高于成人，兒童的輻射劑量更受關注[1]，因此在檢查時合理地監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包括容積CT劑量指數(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年美國醫學物理師學會(AAPM)發布220號報告[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體化體型相關參數做了進一步修正，提出利用水當量直徑(water equivalent diameter,WED)聯合CTDIvol，用相應的轉換因子來估算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。病例排除標準：不能配合的患兒；存在運動偽影或體位不標準,或由于體外異物偽影可能造成輻射劑量估計不準。根據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，患兒取仰臥位，雙手上舉，掃描范圍從肺尖至肺底。掃描參數：螺旋掃描，管電壓100 kV，自動mA控制技術(SmartmA 250～400 mA)，球館轉速 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.數據采集

掃描完成后所有圖像及劑量報告自動傳送至PACS系統，測量患兒胸部中心層CT圖像的最大左右徑(LAT)，手動勾畫體表最小范圍，不包括檢查床床板，測量平均CT值、面積，參照AAPM 220號報告，根據公式①～③進行數據測量和計算：

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為轉換因子，a和b為常數，分別取值4.378和0.043[5]，WED為水當量直徑，SSDE為體型特異性劑量估算。本研究CTDIvol是在32 cm的聚甲基丙烯酸標準體模條件下獲取的。

4.統計學分析

結 果

各組的左右徑、轉換因子、水當量直徑差異均有統計學意義(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差異無統計學意義(P>0.05，表1)。六組的CTDIvol與SSDE組間比較采用非參數檢驗，差異有統計學意義(P<0.05)，并且每組組內的CTDIvol和SSDE經配對非參數檢驗，結果顯示差異有統計學意義(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(P<0.01，表2)。

表1 131例受檢者左右徑、轉換因子和水當量直徑結果比較

表2 131例受檢者CTDIvol、SSDE結果比較及兩者的相關性分析

討 論

基于WED計算的SSDE充分考慮了患者的體型差異，計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基于標準體模計算得到,更多反映的是設備的輸出輻射劑量水平[6]，與患者體型無關，而且兒童胸部的氣體在整個胸部區域中占比較小[7]，往往會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際輻射劑量又會被高估。

本研究中，CTDIvol的測量是采用直徑32 cm的體模，但所分析的數據中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]的研究結論一致,雖然B組與C組的fWED、D組與E組的fWED差異無統計學意義，但每組均有不符合該組平均樣本年齡的樣本出現；且通過觀察每組CTDIvol和SSDE的四分位間距，A-E組逐漸增大，F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時變異度減?。怀霈F這種情況的原因主要是因為WED接近于32 cm,接近于成人，轉換因子變小，但大于1,但CTDIvol仍然小于SSDE。本研究結果證實各組CTDIvol與SSDE呈正相關，LAT越大相關性越高。

現在大部分體型特異性劑量分析是基于患兒的年齡來進行研究[11]，基于左右徑的研究很少，但考慮到兒童發育的差異性，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，需要擴大樣本量進一步研究；經手動勾畫中心層面的體表面積，可能會有誤差；計算的是中心層面的SSDE，沒有進一步計算每層面的SSDE,本研究采用的轉換因子是基于32 cm體模，后期會進一步對基于16 cm體模的數據進行對比分析。

綜上所述，兒童采用左右徑進行分組，計算基于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，可以更加準確地估算患兒的輻射劑量。