腰圍結(jié)合劑量指數(shù)在兒童腰椎低劑量CT檢查的應(yīng)用

摘要：目的" 探討劑量指數(shù)（DRI）結(jié)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(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)學(xué)行腰椎CT檢查的300例患兒依據(jù)其腰圍進(jìn)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(jī)分配到不同的亞組，各亞組對(duì)應(yīng)不同的DRI值，掃描管電壓為100 kV，采用DoseRight自動(dòng)曝光控制技術(shù)，采用iDose4重建算法重建CT圖像，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行主觀、客觀評(píng)價(jià)，對(duì)各組CT檢查的容積CT劑量指數(shù)和劑量長度乘積作對(duì)比分析。結(jié)果" 在圖像質(zhì)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(qū)及椎旁肌肉區(qū)信噪比均隨著DRI的增加而增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.01）；A、B、C組的容積CT劑量指數(shù)和劑量長度乘積均是隨DRI的減小而降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.01）。結(jié)論" DRI與腰圍相結(jié)合，能夠?yàn)閮和礐T掃描個(gè)性化方案的制定提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：兒童；容積CT劑量指數(shù)；劑量指數(shù)；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(duì)兒童腰椎外傷、占位及發(fā)育異常等疾病都能良好的顯示［1］ 。但CT的輻射損傷效應(yīng)給其帶來了負(fù)面影響，研究表明兒童白血病、腦腫瘤及甲狀腺腫瘤發(fā)病率均與CT輻射效應(yīng)呈正相關(guān)［2-3］ ，且腰椎CT掃描范圍較大，還包含了一些對(duì)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(zhì)量成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注并研究的焦點(diǎn)［4］ 。隨著CT技術(shù)的發(fā)展，DoseRight自動(dòng)曝光控制技術(shù)也在兒童腰椎CT的檢查中得到應(yīng)用［5］ ，但該技術(shù)需要在掃描前設(shè)置參考管電流，參考管電流的設(shè)置是否合適將嚴(yán)重影像圖像質(zhì)量及輻射劑量，DRI是控制參考管電流的關(guān)鍵參數(shù)，合適的DRI意味著合適的參考管電流［6］ 。目前對(duì)于兒童DRI最常用的設(shè)置依據(jù)是年齡，但也僅見胸部及頭顱的相關(guān)報(bào)道，同時(shí)有研究表明依據(jù)患兒年齡設(shè)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(yīng)患兒體型的因子作為自動(dòng)曝光控制技術(shù)的調(diào)節(jié)依據(jù)。目前以人體胸圍和頭圍作為DRI對(duì)應(yīng)指標(biāo)的設(shè)置已得到了應(yīng)用，但尚未見有關(guān)于兒童腰椎CT掃描DRI設(shè)置對(duì)應(yīng)指標(biāo)的相關(guān)報(bào)道［8］ 。本研究旨在探討DRI結(jié)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(jīng)過南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過（審批號(hào)：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(huán)繞一周即為腰圍，依據(jù)患兒腰圍進(jìn)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(nèi)以每亞組20例隨機(jī)分配為不同的亞組。

納入標(biāo)準(zhǔn)：患兒年齡1 d～5歲；患兒家長簽署同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：腹部有金屬異物（如手術(shù)植入物等）無法去除的患兒；由于某種原因?qū)е码p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(shè)備行數(shù)據(jù)采集，不配合檢查的患兒需行口服水合氯醛鎮(zhèn)定（1 mL/kg）后方可進(jìn)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(hù)非掃描部位，管電壓設(shè)置為100 kV，掃描正側(cè)雙定位像進(jìn)行定位，采用DoseRight自動(dòng)曝光控制技術(shù)，螺距設(shè)置為0.914，探測(cè)器寬度128×0.625。ABC組內(nèi)不同亞組其他條件相同，DoseRight自動(dòng)曝光控制技術(shù)的DRI依次設(shè)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(qǐng)觀察者對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3" 輻射劑量的統(tǒng)計(jì)

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

1.4" CT圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.4.1" 圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)" "在橫斷面圖像上選取第二、三腰椎椎間盤和第四腰椎左側(cè)椎旁肌肉區(qū)30～50 mm2的感興趣區(qū)，測(cè)得興趣區(qū)平均CT值，作為信號(hào)值，將同樣大小的感興趣區(qū)置于同層面背景區(qū)，測(cè)得CT值的標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)" "由放射科CT室1位主治醫(yī)師和1位主管技師為觀察者，對(duì)所得圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)。CT 圖像質(zhì)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(jù)，結(jié)合整體圖像對(duì)比度、噪聲、偽影、細(xì)節(jié)顯示及圖像診斷接受程度幾個(gè)方面采用5分制進(jìn)行評(píng)價(jià)。5分：圖像質(zhì)地細(xì)膩，基本沒有噪聲，椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結(jié)構(gòu)顯示清晰，有良好的對(duì)比度；4分：椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結(jié)構(gòu)顯示較清晰，有噪聲及偽影出現(xiàn)，但很輕微，不影響診斷；3分：椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結(jié)構(gòu)尚可顯示但不甚清晰，出現(xiàn)少量偽影及噪聲，但在可以接受范圍內(nèi)，能滿足基本診斷需求；2分：椎體、椎間盤、硬膜囊、骨小梁等結(jié)構(gòu)顯示不佳，出現(xiàn)較嚴(yán)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(jié)構(gòu)不能顯示，偽影干擾嚴(yán)重，顆粒噪聲嚴(yán)重，無診斷價(jià)值。評(píng)分≥3分時(shí)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(zhì)量問題造成漏診誤診。若出現(xiàn)兩觀察者評(píng)分不一致時(shí)，引入第三觀察者最終商定后給出評(píng)分［11］ 。

1.5" 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用非參數(shù)檢驗(yàn)（Cruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)）統(tǒng)計(jì)法對(duì)主觀評(píng)分統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)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(jìn)行比較，若差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，再采用Bonferroni法行多重比較。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2" "結(jié)果

2.1" 主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

A組：當(dāng)DRI為9～17時(shí)，各亞組CT圖像主觀評(píng)分均≥3分，能滿足臨床診斷需求，DRI為7的亞組出現(xiàn)部分圖像主觀評(píng)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(dāng)降低CT輸出劑量，A組DRI的最小值可設(shè)置為9。

B組：當(dāng)DRI為11～17時(shí)，各亞組CT圖像主觀評(píng)分均≥3分，能滿足臨床診斷需求，DRI為9的亞組出現(xiàn)部分圖像主觀評(píng)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(dāng)降低CT輸出劑量，B組DRI的最小值可設(shè)置為11。

C組：當(dāng)DRI為13～17時(shí)，各亞組CT圖像主觀評(píng)分均≥3分，能滿足臨床診斷需求，DRI為11的亞組出現(xiàn)部分圖像主觀評(píng)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(dāng)降低CT輸出劑量，A組DRI的最小值可設(shè)置為13（表1）。

CT檢查失敗的患兒經(jīng)家屬同意后采用MR檢查替代，滿足了臨床需求。

2.2" 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)結(jié)果

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

2.3" 輻射劑量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3組患兒的CTDIVOL及DLP均隨DRI的減小而降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jié)構(gòu)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(duì)輻射損傷具有更高的敏感性，因此對(duì)于兒童腰椎CT檢查更應(yīng)該遵循“ALARA”原則，即在CT機(jī)最低輸出劑量條件下獲得符合臨床需求的圖像質(zhì)量，而不去追求所謂的最優(yōu)圖像質(zhì)量［13］ 。

近年來，隨著自動(dòng)曝光控制技術(shù)的成熟與運(yùn)用，為個(gè)性化低輸出劑量CT掃描提供了可能［14］ 。因此，依據(jù)兒童體型來制定腰椎CT個(gè)性化掃描方案的研究也備受重視［15］ 。既往對(duì)于體型的相關(guān)研究最初多以體質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)為主要研究對(duì)象［16］ ，常采用BMI作為設(shè)置DRI的對(duì)應(yīng)指標(biāo)，同時(shí)也有學(xué)者對(duì)人體徑線相關(guān)參數(shù)進(jìn)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(zhì)量、體表面積、BMI、體質(zhì)量身高比、橫斷面面積與胸腹部CT圖像噪聲做相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)人體周徑與圖像噪聲的相關(guān)性最高［19］ 。有研究顯示，腰圍最能反映人體內(nèi)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(biāo)［20］ 。本研究嘗試采用腰圍作為對(duì)應(yīng)DRI的參數(shù)，以期在獲得滿足診斷需求的圖像質(zhì)量的同時(shí)將輻射劑量降至最低［21］ 。目前以人體胸圍和頭圍作為DRI對(duì)應(yīng)指標(biāo)的研究已在兒童胸部以及頭顱CT掃描中得到了應(yīng)用，并取得了良好的效果［22-23］ ，但目前尚未見關(guān)于腰椎的相關(guān)報(bào)道，對(duì)于腰椎CT參考管電流的設(shè)定，既往研究常依據(jù)BMI等進(jìn)行設(shè)置，這在一定程度上降低了患者的輻射劑量［24］ ，但實(shí)際上，有些患者體質(zhì)量以四肢重為主，而有些患者的體質(zhì)量集中在軀干部，因此依據(jù)BMI來制定腰椎CT個(gè)性化掃描方法依然存在局限性［25］ 。對(duì)于兒童由于生長發(fā)育較快，且依從性較差，很難在檢查前確定患兒的準(zhǔn)確BMI值，而腰圍相對(duì)更容易測(cè)得。因此，本研究中采用腰圍這一體型參數(shù)來對(duì)應(yīng)DRI的設(shè)定，不僅能夠準(zhǔn)確反應(yīng)患兒的體型特征，且易與在檢查前測(cè)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(shí)，設(shè)置較高的DRI，DoseRight技術(shù)會(huì)自動(dòng)增加參考管電流，進(jìn)而改善圖像SNR，降低噪聲，但相應(yīng)的會(huì)增加受檢者輻射劑量，設(shè)置較低DRI時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)調(diào)低參考管電流，進(jìn)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(zhì)量與輸出劑量是一對(duì)矛盾綜合體，需在兩者間找到平衡，力求在圖像質(zhì)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(shè)置為17，是因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)依照最初臨床培訓(xùn)工程師設(shè)置的掃描方案（DRI為17）都得到了優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量，但臨床工程師的掃描方案常以追求高質(zhì)量的圖像為目的，忽略了兒童的個(gè)性化問題及輻射后遺癥等問題［29］ ，因此本研究采用依據(jù)腰圍依此遞減的方法嘗試降低DRI，以期降低CT機(jī)的輸出劑量并得到滿足臨床需求的圖像質(zhì)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(shí)患兒圖像主觀評(píng)分也在降低，腰圍較大組患兒的降低幅度更大，依據(jù)主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)降至一定DRI值時(shí)，圖像質(zhì)量已無法滿足最低診斷需求時(shí)，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(shí)，B組患兒DRI為11時(shí)，C組患兒DRI為13時(shí)，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(zhì)量及腰圍之間的關(guān)系，找到了三者間的平衡點(diǎn)，能夠?yàn)閮和礐T掃描個(gè)性化方案的制定提供指導(dǎo)。

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（編輯：熊一凡）