新生儿颅脑低剂量螺旋CT扫描技术研究

张　志,史勇跃，曾金光, 谭　兵,王　卫

1. 成都医学院第一附属医院 放射科(成都　610500)；2. 解放军第37医院 放射科(雅安　625000)



新生儿颅脑低剂量螺旋CT扫描技术研究

张志1,史勇跃2△，曾金光1, 谭兵1,王卫1

1. 成都医学院第一附属医院 放射科(成都610500)；2. 解放军第37医院 放射科(雅安625000)

目的探讨64排128层螺旋CT检查新生儿颅脑低剂量扫描方案的可行性。 方法采用数字表法，将连续受检的123例新生儿(77例足月新生儿和46例早产儿)随机分为3组，分别行颅脑常规剂量及低剂量扫描，扫描管电压均为120 kv，管电流分别为150 mAs、40 mAs及30 mAs。比较3组CT吸收剂量指数(CTDIw)、剂量长度乘积(DLP)及图像质量差异。结果低剂量组X线吸收剂量明显减低。随管电流降低，3组被试图像质量逐渐降低(P<0.001)，不合格图像逐渐增加，但40 mAs组与常规组可满足诊断要求的图像数量比较，差异无统计学意义(P>0.05)；30 mAs组的足月新生儿不合格图像较多，而30 mAs组和40 mAs组可满足诊断要求的早产儿图像数量比较，差异无统计学意义(P>0.05)。结论128层螺旋CT 40 mAs及30 mAs新生儿颅脑扫描可满足临床诊断需求，能有效降低新生儿的辐射剂量，40 mAs及30 mAs扫描法可分别作为足月儿及早产儿颅脑CT检查的首选方案。

新生儿；多层螺旋CT；低剂量扫描

多层螺旋CT扫描是新生儿颅脑疾病快速且有效的影像学检查方法，但X线照射剂量的增加可能导致恶性肿瘤发病率升高等不良后果[1]。新生儿发育尚未成熟，对X线辐射较成人更敏感[2-4]，有效降低新生儿颅脑CT检查中的辐射剂量有重要意义。近年来，多层螺旋CT低剂量扫描技术在临床逐步推广，但主要集中于胸、腹部CT检查[5-7]，而针对新生儿的个性化低剂量扫描方案研究较少；如何有效降低新生儿多层螺旋CT扫描颅脑的辐射剂量，同时保证诊断质量亟待临床进一步思考及探讨。本研究通过128层螺旋CT对婴幼儿行颅脑常规剂量及低剂量扫描，分析其射线吸收剂量及图像质量差异，探讨多层螺旋CT低剂量扫描在新生儿颅脑检查中的应用价值。

1　资料与方法

1.1临床资料

选取成都医学院第一附属医院2013年2月至2015年5月临床送检的新生儿123例。其中男72例， 女51例；足月新生儿77例，早产儿46例(孕周平均35周)；日龄1～21 d。主要临床症状：嗜睡、精神萎靡，反应差，惊厥，出生时有窒息史等。本研究经医院伦理委员会批准。

1.2扫描方法

根据放射剂量的差异将患儿随机分为3组：常规组(40例)、40 mAs组(42例)及30 mAs 组(41例)。患儿均在熟睡状态下，使用同一台螺旋CT扫描仪(Siemens Definition AS 128 层)进行颅脑数据采集。扫描参数：管电压均为120 kv，管电流分别为150 mAs(常规组)、40 mAs(40 mAs组)及30 mAs(30 mAs 组)。扫描范围自颅底至颅顶，扫描层厚、层间距8 mm， 重建层厚5 mm，均行仰卧、轴扫模式，FOV：180 mm。

1.3射线剂量采集及图像质量评价

以CT吸收剂量指数(CTDIw)和剂量长度乘积(DLP)表述受检者接受X射线的吸收剂量，由系统自动计算并显示于患儿扫描资料栏。参照文献[8-10]，将3组图像同屏显示于WWMP工作站, 以常规剂量图像为基础片，在调节至最佳状态时评价低剂量组图像质量；参照Price等[11]图像评分标准，图像优：无伪影，质地较细腻，灰白质对比好，病灶显示清晰；良：显示结构、细节及病灶较清楚，伪影少，噪声低；一般：灰白质对比差，但图像质量不影响诊断；不合格：噪声较大，或因显示不清而影响诊断。评价工作由两位高年资诊断医师共同完成。

1.4统计学方法

2　结果

2.13组基线资料

3组患儿性别、日龄及足月/早产比较，差异均无统计学意义(P>0.05)(表1)。

2.2X射线吸收剂量 3组CTDIw和DLP比较，差异有统计学意义(P<0.001)，管电流越低，CTDlw和DLP越低(表1)。

表1　3组临床资料及X射线吸收剂量对比

2.3图像质量分析

两名诊断医师对图像质量评定的结果比较，差异无统计学意义(P=1.000)。随管电流降低，3组患儿图像质量逐渐降低(P<0.001)，不合格图像逐渐增加，但40 mAs组与常规组可满足诊断要求的图像数量比较，差异无统计学意义(P>0.05)(表2)；进一步研究发现，30 mAs组的足月新生儿不合格图像较多，而30 mAs组和40 mAs组可满足诊断要求的早产儿图像数量比较，差异无统计学意义(P>0.05)(表2和表3)。图1和图2分别示足月儿和早产儿图像，30 mAs组和40 mAs组所选图像噪声增大，但可满足临床诊断要求。

表2　3组不同扫描剂量图像质量比较(例)

注：#：Kruskal-Wallis 秩和检验；*：2检验；&：校正2检验；△：Fisher确切概率法

表3　足月、早产儿低剂量图像质量比较(例)

注：#：Wilcoxon W检验；*：2检验；△：Fisher确切概率法

图1足月儿图像

注：A：常规组；B：40 mAs组；C：30 mAs组；图B和图C图像噪声增大，但可满足临床诊断要求

图2早产儿图像

注：A：常规组；B：40 mAs组；C：30 mAs组；图B和图C图像质量下降，但可满足临床诊断要求

3　讨论

低剂量扫描是CT检查技术研究的重要内容。对新生儿而言，其颅骨薄，颅脑体积小，不同年龄阶段的颅脑组织发育程度不同，神经细胞较成人更易受到X线辐射损害，其电离辐射诱发的癌症发病率比成人高2～3倍[12]。本研究以实现CT图像质量保证与最大程度降低辐射剂量的平衡为目标，开展新生儿颅脑CT低剂量扫描方案的临床应用研究。

本研究中的“图像质量”相关结果主要体现在两方面：一是低剂量组的图像质量较常规组明显降低，不合格图像数量随扫描剂量的减低而增多，其中40 mAs组及30 mAs组中的早产儿与常规组可满足诊断要求的图像数量比较，差异无统计学意义(P>0.05)，不合格图像主要见于30 mAs组中的足月新生儿；二是40 mAs组和30 mAs组的X射线吸收剂量均低于常规剂量组。

众所周知，CT图像质量取决于CT图像噪声和对比-信噪比，受管电流和电压、层厚、螺距、重组算法及探测器接收的有效光子数等多种因素影响。扫描条件越高，CT图像均匀性越好；反之，图像噪声越大。与降低管电流相比，降低管电压也可降低辐射剂量，但由此产生的射线硬化伪影会严重影响图像质量，而射线穿透力的降低会增加脑组织的射线吸收量。因此我们选择了降低管电流的低剂量扫描方式，其结果也印证了低剂量与图像质量下降的伴随关系。

至于图像质量问题严重者为何多见于30 mAs组中的足月新生儿，其原因尚不清楚。既往研究[13-14]指出，儿童多层螺旋CT成像所需要的管电流与头颅最大前后径线呈线性关系，为确保3岁以下婴幼儿颅脑CT扫描图像质量，需随年龄的增大而加大管电流。我们推测，早产儿与足月儿颅骨、脑灰白质所处的发育阶段不同，早产儿头颅的前后径大小、颅骨及脑组织发育程度均不及足月儿，获取其优质颅脑CT图像所需的X线剂量也会低于足月新生儿，这可能是30 mAs组内早产儿与足月儿颅脑CT图像质量存在差异的原因，也是我们设计个体化新生儿颅脑CT低剂量扫描方案时需着重考虑的因素。

CTDIw和DLP是衡量CT辐射剂量的常用指标，并与其致癌风险呈正相关。本研究结果再次验证了降低管电流能有效降低CTDIw和DLP的观点，其中，40 mAs组与30 mAs组的CTDIw和DLP已分别降至常规剂量组的近1/4和1/5，获得了很好的降低辐射剂量的效果。与既往研究[15-17]相比，本研究采用128层螺旋CT，在其他常规扫描参数不变的条件下，首次以40 mAs及30 mAs管电流行早产儿及足月儿颅脑低剂量CT扫描，并结合薄层扫描、合适的算法及窗宽与窗位调整[11]等后处理手段，在有效降低辐射剂量的同时又较好地保证了图像质量。

综上所述，40 mAs及30 mAs扫描法所得新生儿颅脑图像尽管噪声增大，但图像质量大多满足诊断要求，且可明显降低新生儿所受辐射剂量，加之X线管能耗降低后使用寿命延长的成本节约优势，本研究新生儿颅脑CT低剂量扫描方案既有实施的必要性，也具备可行性。具体而言，30 mAs扫描法可用于早产儿颅脑CT检查，而40 mAs扫描法则为足月新生儿颅脑CT检查的首选方案。当然，本研究结果未必适用于所有的CT机型，还需加大研究的样本量及进一步分析新生儿颅脑疾病种类与图像质量的关系。

[1] 魏宝杰，张镭，翟仁友，等.低剂量双螺旋CT薄层扫描筛查早期肺癌初步研究[J].中国医学影像技术, 2003, 19(11):1519-1522.

[2]Slovis TL. CT and computed radiography: the pictures are great, but is the radiation dose greater than required?[J]. AJR Am J Roentgenol, 2002, 179(1):39-41.

[3]Robinson AE，Hill EP，Harpen MD．Radiation dose reduction in Pediatric CT[J]. Pediatr Radid,1986,16(1):53-54.

[4]Brenner D, Elliston C, Hall E,etal. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT[J]. AJR Am J Roentgenol, 2001, 176(2):289-296.

[5]Zhou ZJ, Chen MK, Zhao XJ,etal. Clinical application of multi-slice computed tomography angiography low-dose scan in pulmonary veins and left atrium [J]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi, 2013, 93(21): 1637-1639.

[6]Sun J, Zhang Q, Hu D,etal. Improving pulmonary vessel image quality with a full model-based iterative reconstruction algorithm in 80kVp low-dose chest CT for pediatric patients aged 0-6 years[J]. Acta Radiologica, 2015, 56(6): 761-768.

[7]Rizzo S, Kalra M, Schmidt B,etal. Comparison of angular and combined automatic tube current modulation techniques with constant tube current CT of the abdomen and pelvis[J]. AJR Am J Roentgenol, 2006, 186(3): 673-679.

[8]姚铁祥. 多层螺旋CT低剂量扫描在新生儿胸部检查中的应用[J]. 中外医学研究,2014(3): 63-64.

[9]刘昌盛, 魏文洲, 郑晓华,等. 低剂量CT扫描对婴幼儿颅脑病变检查的防护价值[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2004, 24(3):270-271.

[10] Itoh S, Ikeda M, Mori Y,etal. Lung: feasibility of a method for changing tube current during low-dose helical CT[J]. Radiology, 2002, 224(3):905-912.

[11] Price RR, Axel L, Morgan T,etal. Quality assurance methods and phantoms for magnetic resonance imaging: report of AAPM nuclear magnetic resonance Task Group No. 1[J]. Med Phys, 1990, 17(2): 287-295.

[12] McCollough CH, Primak AN, Braun N,etal. Strategies for reducing radiation dose in CT[J]. Radiologic Clinics of North America, 2009, 47(1): 27-40.

[13] Wong ET, Yu SK, Lai M,etal. MAPD: an objective way to select mAs for paediatric brain CT[J]. Br J Radiol, 2001, 74(886): 932-937.

[14] 李建明，徐文彪，罗源利，等. 64层螺旋CT自动管电流调节技术对婴幼儿头颅扫描的应用[J].中华放射医学与防护杂志,2010,30(2):222-224.

[15] 赵明增. 64层螺旋CT低剂量扫描诊断新生儿缺血缺氧性脑病的可行性[J]. 实用医学影像杂志, 2012,13(1):9-11.

[16] 石海兵, 周卫丽. 螺旋CT低剂量扫描技术在新生儿头颅检查中的应用[J]. 实用医技杂志, 2012, 19(4):358-360.

[17] 刘华亮, 付佳臻, 李武. 新生儿头颅多层螺旋CT低剂量扫描的临床应用[J]. 放射学实践, 2009, 24(1):94-96.

Research of Low-dose Spiral CT Scanning Technology in Neonatal Cerebral Examination

ZhangZhi1,ShiYongyue2△,ZengJinguang1,TanBing1,WangWei1.

1.DepartmentofRadiology,TheFirstAffiliatedHospitalofChengduMedicalCollege,Chengdu610500,China; 2.DepartmentofRadiology,No. 37HospitalofPLA,Yaan625000,China

ObjectiveTo investigate the optimal protocol of low-dose CT imaging in the neonatal cerebral examination with 128-slice spiral CT. Methods123 newborns including 77 mature infants and 46 premature infants were randomly divided into 3 groups, which are the standard-dose groups with the tube current of 150 mA, the low-dose group with 40 mA, and the low-dose group of 30 mA. All the three groups underwent the same tube voltage of 129 KV. The weighted CT dose index (CTDIw), the dose-length product (DLP) and the image quality were compared among the three groups. ResultsThe X-ray absorbed doses in the low-dose groups were significantly reduced. With the decrease of the tube current, the image quality became significantly worse (P<0.001) and the unqualified images increased, but there was no significant differences in the image numbers of meeting the diagnosing demands between in the low-dose group with 40 mA and the standard-dose group with 150 mA (P>0.05). There were more unqualified images of mature infants in the low-dose group of 30 mA, but the numbers of premature infants′ images of meeting the diagnosing demands were not significantly different between in the low-dose groups with 40 mA and with 30 mA (P>0.05). ConclusionThe 128-slice spiral CT with the tube current of 30 or 40 mA in the neonatal brains can meet the demands of clinical diagnosis and reduce the radiation dose of newborns. Therefore, the scanning methods with the tube current of 30 and 40 mA can be selected as the optimal protocol of CT imaging in the brains of premature infants and mature infants respectively.

Newborn; Multi-slice spiral computed tomography; Low-dose scanning

10.3969/j.issn.1674-2257.2016.04.011

史勇跃，E-mail: shiyongyue2012cjg@foxmail.com

R445.3

A

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/51.1705.R.20160620.1101.006.html