李倩，边传振，仰飞，刘杰，戴石

南京医科大学附属儿童医院 放射科，江苏 南京 210008

引言

近年来，随着医学的进步和CT的普及，儿童CT检查的人数在逐渐上涨[1]。儿童活泼好动，容易引起外伤，外伤后的胸腹部CT检查是临床上的常见辅助检查手段。且少年儿童细胞分裂旺盛，对X线敏感[2]，在胸腹部CT检查过程中，如何准确评估患儿受到的辐射剂量成为社会关注的焦点。目前常用的估算个体所受辐射剂量的参数主要有容积 CT剂量指数（Volume CT Dose Index，CTDIvol）、剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP），它们是CT设备在16 cm或32 cm标准体模下的输出剂量，常用来评价不同设备或机型的输出剂量，而每个患儿的体型与标准体模差异很大，因此用CTDIvol和DLP评估患儿受到的辐射剂量并不准确[3-4]。为了准确评估患儿受到的辐射剂量，美国医学物理协会通过对体模研究提出使用有效直径（Effective Diameter，ED）来估算患者的体型特异性剂量估算值（Size-Specific Dose Estimate，SSDE）[5-6]，通过大量的临床验证表明，SSDE更能准确评估成人胸腹部CT检查的辐射剂量[7]，但由于儿童几何尺的影响，SSDE可能与成人胸腹部的报道并不相同。因此，本研究旨在比较CTDIvol与SSDE在估算外伤儿童胸腹部CT扫描辐射剂量的差异并探讨其进一步的临床应用。

1 材料与方法

1.1 临床资料

本研究通过南京医科大学附属儿童医院伦理委员会审批后进行。前瞻性地选取2016年3月至2018年2月我院外伤且同时需行胸和腹部CT检查的0～16岁患儿87例，男48例女39例，平均年龄（10.79±2.01）岁。使用Ingenuity 64排螺旋CT进行数据采集，选用64×0.625 mm探测器，胸腹部扫描螺距均为1.575，扫描时患儿仰卧，双上肢上举，胸腹部检查均采用自动管电流调制技术，胸部扫描管电压80 kV，参考管电流70 mAs，从肺尖扫至肋膈角，采用iDose4算法重建出层厚1 mm层距1 mm横断位肺窗和纵隔窗图像用于诊断，重组图像层厚5 mm层距5 mm横断位肺窗和纵隔窗图像用于图像质量评价；全腹部扫描管电压100 kV，参考管电流120 mAs，从膈顶扫至耻骨联合，采用iDose4算法重建出层厚1 mm层距1 mm横断位软组织窗图像用于诊断，重组层厚5 mm层距5 mm软组织窗图像用于图像质量评价。根据患儿横断位CT图像上获得的胸部及腹部ED值对患儿进行分组，胸部：ED≤16 cm的患儿为A1组（33例），ED在16 cm和32 cm之间为B1组（31例），ED＞32 cm为C1组（23例）；腹部：ED≤16 cm的患儿为A2组（31例），ED值在16 cm和32 cm之间为B2组（32例），ED＞32 cm为C2组（24例）。

1.2 辐射剂量评估

从工作站上分别得到患儿的胸和腹部CT扫描的CTDIvol。在气管隆突层面CT图像上测量患儿胸部AP值和LAT值，并计算其ED值。在左肾静脉主干层面CT图像上测量患儿腹部AP值和LAT值，并计算其ED值。依据ED值对应的转换因子fsize得到SSDE，并计算SSDE较CTDIvol的增量（X）计算公式如下[6]：

1.3 图像质量的客观评价

1.3.1 胸部图像质量的客观评价

计算CT图像的客观噪声值和信噪比：选取支气管分叉水平层面背部肌群30～50 mm2区域为感兴趣区（Region of Interest，ROI），获得CT值标准差，用该值代表胸部CT图像的客观噪声值（SD）。选取支气管分叉水平层面左心室区30～50 mm2区域为ROI，测得ROI平均CT值（HU），作为胸部CT图像的信号值，选取同层扫描区域内无物体的30～50 mm2背景区域，测得该区域CT值的标准差为SD值，计算两者的信噪比SNR=HU/SD[8]。

1.3.2 腹部图像质量的客观评价

计算CT图像的客观噪声值和信噪比：选取肝门层面脾区30～50 mm2区域为ROI，获得CT值标准差，用该值代表腹部CT图像的客观SD值。选取腹腔干层面肝区30～50 mm2区域为ROI，测得ROI平均CT值，作为腹部CT图像的信号值，选取同层扫描区域内无物体的30～50 mm2背景区域，测得CT值的标准差为SD值，计算两者的信噪比SNR=HU/SD[8]。

1.4 图像质量的主观评价

由放射科1位副主任医师及1位主治医师作为观察者，在同一PACS系统上对所得图像质量进行评价。

1.4.1 胸部图像质量的主观评价

根据小气管、肺血管、纵隔组织的对比度及疾病的显示程度，纵隔窗和肺窗噪声水平及伪影的情况进行5分制评分。图像组织结构清晰，对比度好，噪声少，完全满足诊断要求者为5分；图像组织结构显示清晰，噪声较少，能够满足临床诊断者为4分；图像质地一般，噪声稍多，部分组织结构显示欠佳，基本满足诊断要求者为3分；图像噪声多，组织结构显示不清，不能满足诊断要求者为2分；图像噪声多，质地差，组织结构完全显示不清，没有诊断价值者为1分[9]。≥3分的图像被认为可以满足临床要求。

1.4.2 腹部图像质量的主观评价

根据肝实质及肝内血管的显示，胆囊壁的显示，肾皮质和肾髓质的可分辨程度，胰腺轮廓的显示，大血管的显示，进行5分制评分：图像噪声少，肾皮质和肾髓质能够清晰分辨，肝实质、胆囊壁、胰腺及血管显示清晰，对比度良好，完全满足诊断需求者为5分；图像噪声不大，肾皮质和肾髓质能够分辨，肝实质、胆囊壁、胰腺及血管能够显示，对比度尚可，能够满足临床诊断者为4分；图像噪声稍多，肾皮质和肾髓质依稀可辨，肝实质、胆囊壁、胰腺及血管显示欠佳，对比度较差，基本满足诊断要求者为3分；图像噪声多，肾皮质和肾髓质分辨不清，肝实质、胆囊壁、胰腺及血管显示不清，对比度差，不能满足诊断需求者为2分；图像噪声很多，肾皮质和肾髓质完全无法分辨，肝实质、胆囊壁、胰腺及血管完全无法显示，完全没有对比，没有诊断价值者为1分[10]。≥3分的图像被认为可以满足临床要求。

1.5 统计学分析

采用SPSS 18软件进行数据分析。各组患儿图像质量主观评分采用秩和检验（Kruskal Wallis检验）进行分析；各组患儿间的客观评分、CTDIvol和SSDE采用方差分析；患儿组内SSDE与CTDIvol比较采用配对t检验；P＜0.05认为差异有统计学意义。观察者间主观评分及诊断可接受度一致性分析采用Kappa检验，k≤0.2为一致性差，0.2＜k≤0.4为一致性一般，0.4＜k≤0.6为一致性中等，0.6＜k≤0.8为一致性较强，0.8＜k≤1.0为一致性强。

2 结果

2.1 图像质量客观评价及ED结果

A1组、B1组和C1组在SNR、SD及ED间差异均有统计学意义，A1组SNR高于B1组而SD及ED低于B1组；B1组SNR高于C1组而SD及ED低于C1组，P均小于0.05；A2组、B2组和C2组在SNR、SD及ED间差异均有统计学意义，A2组SNR高于B2组而SD及ED低于B2组；B2组SNR高于C2组而SD及ED低于C2组，P均小于0.05（表1）。

2.2 图像质量的主观评价结果

各组患儿胸腹部图像质量主观评价结果差异有统计学意义，A1组患儿的图像主观评分优于B1组，B1组优于C1组；A2组患儿的图像主观评分优于B2组，B2组优于C2组；各患儿的图像评分均≥3，满足诊断需求，见表2。

2.3 各组患儿的CTDIvol及SSDE对比结果

A1、B1和C1三组患儿胸部CTDIvol具有方差齐性（P=0.73），差异有统计学意义，C1组患儿的CTDIvol大于B1组，B1组大于A1组；A2、B2和C2三组患儿腹部CTDIvol具有方差齐性（P=0.69），差异有统计学意义，C2组患儿的CTDIvol大于B2组，B2组大于A2组；A1、B1和C1三组患儿组内（胸部）SSDE与CTDIvol的差值（X值）分别为76.9%、34.8%和-13.2%，差异均具有统计学意义（P＜0.005）；A2、B2和C2组内（腹部）SSDE与X值分别为52.6%、20.7%和-11.1%，差异均具有统计学意义（P＜0.005），见表 3。

表2 两组患儿胸腹部图像质量主观评分（，分）

表2 两组患儿胸腹部图像质量主观评分（，分）

得分 P胸部A1组 4.6±0.26＜0.05 B1组 4.1±0.33 C1组 3.2±0.29腹部A2组 4.5±0.39 B2组 3.7±0.22 C2组 3.1±0.27＜0.05

3 讨论

儿童是一个特殊的群体，易受X线辐射的影响，且儿童胸腹部易受伤害，就医时常不能准确表述受伤情况，因此常借助一些辅助检查来明确诊断。儿童胸部外伤常用辅助检查是普通X线检查，但由于其是二维图像，且密度分辨率较低，常不能发现细微的胸部骨折及肺挫伤[11]。腹部外伤B超常作为首选检查，B超对实质性脏器的损伤较敏感，但对腹部的非实质性脏器损伤及骨质损伤作用有限。因此，CT成为了胸腹部外伤儿童重要的辅助检查手段，对于明确损伤部位及严重情况有重要的诊断价值，但是CT检查具有辐射，如何准确评估患儿的辐射剂量，成为降低患儿辐射剂量的先决条件。

研究表明，用CTDIvol及DLP来评估患儿的辐射剂量并不准确。美国医学物理协会通过对体模研究提出使用有效直径来修正患者的辐射剂量[12]，他们假设人体由椭圆形的横断面组成，人体体型可用面积与之相当的圆柱形水模直径表示，因此，SSDE考虑到了被检查患儿的体型因素，能够对被检者的线性尺寸在CTDIvol的基础上进行参数校正，校正参数与被检者体型密切相关，因而SSDE消除了患儿体型差异对辐射剂量的影响，能真实反应患儿的受照剂量[13-14]。

本研究中A1、B1和C1三组患儿组内SSDE与X值分别为76.9%、34.8%和-13.2%。A2、B2和C2组内SSDE与X值分别为52.6%、20.7%和-11.1%，这可能是因为A1组患儿平均ED为12.41 cm，B1组患儿平均ED为23.32 cm，而C1组患儿平均ED为33.47 cm，A1组和B1组患儿的ED都小于本研究所选的32 cm标准体模，因此CTDIvol低估这两组患儿的辐射剂量，而C1组患儿的ED高于32 cm标准体模，因此该组患儿的辐射剂量被高估。且患儿ED与标准体模差异越大，辐射剂量被低估或高估的幅度越大。同理，A2、B2和C2三组患儿组内SSDE与CTDIvol的差异也是由此原因引起。这与袁肖娜和田中甫等人的报道相一致[15-16]。综上所述，CTDIvol低估了ED小于标准体模外伤儿童胸腹部CT检查辐射剂量，而高估了ED大于标准体模外伤儿童胸腹部CT检查辐射剂量。

表1 各组患儿胸腹部图像质量客观评分（，分）

表1 各组患儿胸腹部图像质量客观评分（，分）

胸部腹部A1组 B1组 C1组 P A2组 B2组 C2组 P SNR 9.97±0.42 8.42±0.39 6.13±0.55 ＜0.05 9.84±0.51 8.33±0.38 6.11±0.27 ＜0.05 SD 6.14±0.18 8.23±0.33 9.77±0.39 ＜0.05 7.01±0.79 8.52±0.39 9.91±0.56 ＜0.05 ED 12.41±2.37 23.32±5.34 33.47±5.33 ＜0.01 13.67±3.24 24.87±5.73 34.79±6.14 ＜0.01

表3 各组患儿的CTDIvol及SSDE统计结果

通过计算，CTDIvol的全距及四分位间距分别为0.38 mGy和1.62 mGy，SSDE的全距及四分位间距分别为0.29 mGy和1.49 mGy，说明SSDE估算辐射剂量时变异度更小，其估算值相对更可靠。另外，通过分析以上各组患儿的SSDE及CTDIvol表明，患儿的有效直径与标准体模的差异越小，CTDIvol就与SSDE越接近。

本研究中A1组图像质量优于B1组，B1组优于C1组，A2组优于B2组，B2组优于C2组，这可能是胸部CT检查时所选管电压为80 kV，腹部为100 kV，随着患儿的ED增加，虽然CTDIvol在增加，但射线最高能量没有变化，可能会造成射线吸收量增加或散射线的增多而影响图像质量，今后我们会对这方面的原因进行进一步探讨。

本研究的不足之处在于没有对患儿的实际辐射剂量进行测量，标称CTDIvol取自机器自动生成的剂量报表，可能与实际不符；本研究样本量较小，年龄跨度较大，没有对不同年龄段的患儿进行细化分组，所得结果可能不准确；本研究中图像质量主观评分与观察者的读片喜好与倾向有关，评分结果可能存在争议。