低浓度对比剂、低辐射剂量婴幼儿腹部CT扫描

李昊岩,孙记航,段晓岷，刘　勇,王冬潜,蒋　玲,张骐丰,于　彤,彭　芸

(国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院影像中心，北京　100045)

近年来，儿童CT检查逐渐增多。儿童在接受CT检查后，患癌症的风险将增加[1-2]。碘对比剂的典型毒副反应为对比剂肾病(contrast induced nephropathy, CIN)，严重可引起肾衰竭[3]。在不影响诊断的前提下，低辐射剂量和低剂量对比剂有助于降低小儿辐射伤害及毒副反应发生的概率。采用低管电压、自动毫安调节技术和图像重建算法等均可降低辐射剂量[4-5]。采用低剂量对比剂的方法包括减少用量和减低浓度。本研究采用低浓度对比剂(270 mgI/ml)联合管电压100 kV，对<7岁的婴幼儿行低剂量腹部CT扫描，并个性化设置噪声指数(noise index, NI)，评价实质期的图像质量。

1　资料与方法

1.1 一般资料收集2015年7月—2016年3月因腹部实体肿瘤和外伤于本院接受CT增强检查的婴幼儿90例，男43例，女47例，年龄23天～7.2岁，平均(3.1±2.4)岁。纳入标准：患儿无严重心、肾功能损害，腹围<70 cm。本研究经我院伦理委员会审查通过，患儿监护人均签署知情同意书。

1.2 仪器与设备采用GE Discovery HDCT 750宝石探测器。如患儿无法配合，给予口服镇静药待其安静入睡后扫描。患儿仰卧，双臂上举过头，自由呼吸；平扫与增强扫描参数相同；根据患儿体质量确定对比剂用量：体质量≤5 kg，对比剂用量=体质量×2.0；体质量>5～≤10 kg，对比剂用量=体质量×1.8；体质量>10～≤20 kg，对比剂用量=体质量×1.6；体质量>20～≤30 kg，对比剂用量=体质量×1.4；体质量>30～≤40 kg，对比剂用量=体质量×1.2；体质量>40 kg，对比剂用量=体质量×1.0。采用单筒高压注射器经静脉团注对比剂碘克沙醇，速率0.4～3.0 ml/s，注射时间15 s，45 s后开始实质期扫描。对所得原始数据行层厚为5 mm、0.625 mm的50%自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR)。

根据不同扫描方案进行分组。A组：管电压120 kV，螺距1.375，转速0.4 s，采用自动管电流调节(automatic tube current modulation， ATCM)技术，范围10～350 mA，NI值为9；对比剂为碘克沙醇(320 mgI/ml)。B组：管电压100 kV，螺距1.375，转速0.4 s，采用ATCM技术，范围10～700 mA，根据患儿年龄设置NI值，0～12个月NI=11，>1～≤2岁NI=13，>2～13岁NI=15；对比剂为碘克沙醇(320 mgI/ml)。C组扫描方案同B组，对比剂为碘克沙醇(270 mgI/ml)。

1.3 图像评价将所有图像传至AW 4.5工作站。由2名位分别具有11年和13年工作经验的儿科影像医师评价图像质量，并自由调整图像窗宽、窗位。

主观评价：采用4分制评价实质期图像的主观噪声、细微解剖结构、结构边缘清晰程度：4分，肝脏、胰腺等上腹部组织结构显示清晰，边缘锐利，图像噪声少，可满足诊断要求；3分，肝脏、胰腺等上腹部组织结构显示较清晰，伪影锐利，图像噪声较多，可满足诊断要求；2分，肝脏、胰腺等上腹部组织结构显示尚清晰，但伪影较多，图像可满足诊断；1分，肝脏、胰腺等上腹部组织结构无法清晰显示，伪影重，不能提供诊断信息。

客观评价：于腹主动脉分叉层面手动勾画椭圆形ROI，测量皮下脂肪标准差(standard deviation, SD；噪声)；右肾动脉相同层面测量腹主动脉、肾皮质均匀区域的CT值及SD值；肝右叶门静脉分支处测量肝脏实质均匀区域的CT值及SD值，避开血管；脾静脉层面测量脾脏实质均匀区域的CT值及SD值。所有数据分别测量3次，并取均值。计算各部位SNR、CNR，公式分别为：SNR=CT值/SD值，CNR=(CT值-脂肪CT值)/脂肪SD值[6]。

1.4 辐射剂量记录3组容积CT剂量指数(CT dose index of volume， CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product, DLP)，并计算有效剂量(effective dose, ED)，公式为：ED=k×DLP，其中0～12个月患儿k为0.049 mSv/(mGy·cm)，1～2岁为0.030 mSv/(mGy·cm)，3～6岁为0.020 mSv/(mGy·cm)， ≥7岁为0.015 mSv/(mGy·cm)。

1.5 统计学分析采用SPSS 19.0统计分析软件，采用Kappa检验分析2名医师对图像质量评分的一致性，Kappa值>0.75为一致性高，计量资料以±s表示。采用单因素方差分析比较3组辐射剂量及实质期图像质量的差异，两2组间比较采用Dunnett-t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

3组患儿年龄、体质量指数、腹围、实质期扫描长度差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

3组肝实质、腹主动脉、脾实质、肾皮质、肾静脉的CT值差异均有统计学意义(P均<0.01)，3组皮下脂肪SD值和肝实质、腹主动脉、脾实质、肾皮质、肾静脉SNR、CNR的差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表2。

2名医师对图像质量主观评分的一致性高(Kappa=0.83)，取两者的均值。3组主观评分差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。3组图像对比见图1。

3组实质期CTDIvol、DLP、ED差异均有统计学意义(P均<0.01)，见表3，其中A组CTDIvol(P=0.001、0.002)、DLP(P=0.013、0.004)、ED(P=0.003、<0.001)均大于B、C组，B、C组CTDIvol、DLP、ED差异无统计学意义(P均>0.05)。B、C组的总平均ED较A组降低25.29%。

表1　3组患儿基本资料比较(±s)

表1　3组患儿基本资料比较(±s)

组别年龄(岁)体质量指数(kg/m2)腹围(cm)实质期扫描长度(cm)A组2．7±2．516．32±3．0747．43±6．7219．42±4．50B组3．5±2．515．42±1．7848．40±6．2419．90±3．93C组3．1±2．115．05±2．9050．17±5．9920．52±8．06F值0．871．811．160．27P值0．430．170．320．76

表2　3组患儿实质期图像质量评价(±s)

表2　3组患儿实质期图像质量评价(±s)

组别CT值(HU)脂肪肝实质腹主动脉脾实质肾皮质肾静脉皮下脂肪SD主观评分A组101．38±40．31107．48±9．94159．29±18．70115．59±11．51150．16±14．53129．43±17．028．79±2．143．83±0．38B组85．98±58．14121．46±12．35187．12±20．71130．51±11．56184．47±22．82154．40±22．729．43±2．913．77±0．43C组87．41±47．48113．66±11．94177．23±20．59117．81±13．89170．30±24．52143．44±22．049．71±2．953．67±0．48F值0．9011．2214．9012．7214．1610．910．971．13P值0．41<0．01<0．01<0．01<0．01<0．010．380．33组别CNR肝实质腹主动脉脾实质肾皮质肾静脉SNR肝实质腹主动脉脾实质肾皮质肾静脉A组26．89±10．3532．42±14．1128．60±9．7933．33±11．3130．55±10．6014．55±4．5120．08±10．2315．54±2．5918．03±3．9814．16±3．98B组23．64±9．8631．47±12．1027．21±7．2033．49±9．0529．94±7．8013．68±3．8321．51±6．4914．55±2．5917．18±4．1014．41±3．69C组24．37±9．1631．55±11．6326．19±8．0031．55±10．0728．41±8．5412．74±3．9119．82±6．4414．11±3．1515．71±3．5514．22±4．24F值0．910．050．620．340．441．470．362．090．130．03P值0．410．950．540．710．640．240．690．130．070．97

图1　患儿6岁，体质量均21 kg　A.A组患儿男，CTDI为2.13; B.B组患儿男，CTDI为1.87； C.C组患儿女，CTDI为1.79；A组图像噪声最低，肝实质均匀性最好，B、C组图像对比更好

组别CTDIvol(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)A组2．53±0．9166．53±32．311．70±0．40B组1．98±0．4351．40±14．001．31±0．56C组1．96±0．3949．09±10．311．23±0．41F值8．126．008．83P值<0．01<0．01<0．01

3　讨论

降低辐射剂量的措施包括采用ATCM技术并个性化设置NI值[7]、采用低管电压。对体型不同的患儿运用ATCM技术、同一NI值设定情况下，为达到相同的图像质量，需在穿透较大体厚患儿后，有足够量的X线光子到达探测器，使探测器得到密度不同、曝光充足的X线光子模拟信号，故患儿体型越大，辐射剂量越大。但因更高噪声对体型较大患儿的影响较小，因此可升高大体型患儿的NI值，降低辐射剂量。采用更低的管电压后，X线平均能量降低，更多X线光子能量接近对比剂中碘的k边界，碘对这些能量的光子吸收能力更强，使图像中含碘的区域对比增加[8]，从而可弥补低浓度对比剂对图像质量的影响。本研究在注射总量不变的前提下，通过使用低浓度对比剂，而降低对比剂用量，图像质量未受影响。根据临床经验评估个性化注射总量，能够很好地满足诊断需求[9]。

研究[10-11]结果表明低管电压CT扫描适用于儿童，但是关于对婴幼儿采用“双低”扫描的报道鲜见。本研究采用“双低”和个性化NI设置方案后，B、C组的总平均ED较A组降低25.29%，提示“双低”扫描可用于降低患儿的辐射剂量。

本研究对CT扫描图像进行主观评价，发现3组主观评分差异无统计学意义，采用“双低”扫描方案的C组图像也可满足临床诊断。虽然皮下脂肪噪声有少量增加，约10.4%，但是仍可接受。CNR也常用于客观评价图像质量[12]。本研究3组的肝实质、肾皮质CNR均大于20，图像质量好；C组肝脏、腹主动脉CNR较B组CNR稍大，但差异无统计学意义，是因为管电压降低后，脏器的CT值增加，但肝脏、腹主动脉CNR分别仅升高3.09%和0.25%，可保证图像质量。因此，本研究在采用“双低”扫描方案后，图像质量可满足诊断需求，但可使对比剂的用量降低。

本研究的不足：病例数少；未对腹围≥70 cm的患儿进行研究；由于是回顾性分析，动脉期的管电压不一致，故未评价该期图像；因患儿体型变化较大，未采用更低的80 kV管电压扫描并进行评价。

总之，采用低浓度对比剂(270 mgI/ml)联合100 kV管电压进行CT扫描，所得图像可满足临床诊断要求。

[参考文献]

[1]Mathews JD, Forsythe AV, Brady Z, et al. Cancer risk in 680 000 people exposed to computed tomography scans in childhood or adolescence: Data linkage study of 11 million Australians. BMJ, 2013,346(10):f2360.

[2]Pearce MS, Salotti JA, Little MP, et al. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: A retrospective cohort study. Lancet, 2012,38(6):499-505.

[3]Ho YF, Hsieh KL, Kung FL, et al. Nephrotoxic polypharmacy and risk of contrast medium-induced nephropathy in hospitalized patients undergoing contrast-enhanced CT. AJR Am J Roentgenol, 2015,205(4):703-708.

[4]Buls N, Van Gompel G, Van Cauteren T, et al. Contrast agent and radiation dose reduction in abdominal CT by a combination of low tube voltage and advanced image reconstruction algorithms. Eur Radiol, 2015,25(4):1023-1031.

[5]Shen Y, Sun Z, Xu L, et al. High-pitch, low-voltage and low-iodine-concentration CT angiography of aorta: Assessment of image quality and radiation dose with iterative reconstruction.PLoS One, 2015,10(2):e0117469.

[6]Gonzalezguindalini FD, Ferreira Botelho MP, Tore HG, et al. MDCT of chest, abdomen, and pelvis using attenuation-based automated tube voltage selection in combination with iterative reconstruction: An intrapatient study of radiation dose and image quality. AJR Am J Roentgenol, 2013,201(5):1075-1082.

[7]程香,何玲,陈欣.管电流自动调节技术在儿童腹部CT中的应用.中国医学影像技术,2015,31(2):294-297.

[8]Bae KT. Intravenous contrast medium administration and scan timing at CT: Considerations and approaches. Radiology, 2010,256(1):32-61.

[9]高军,于彤,刘志敏,等.低速对比剂注射方案在儿童腹部实体瘤增强CT扫描中的应用.中国介入影像与治疗学,2016,13(12):733-736.

[10]Yu L, Li H, Fletcher JG, et al. Automatic selection of tube potential for radiation dose reduction in CT: A general strategy. Med Phys, 2010,37(1):234-243.

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

[12]Guimarães LS, Fletcher JG, Yu L, et al. Feasibility of dose reduction using novel denoising techniques for low kV (80 kV) CT enterography. Acad Radiol, 2010,17(10):1203-1210.