双源CT阶梯式剂量优化方案在儿童个体化胸部检查中的应用

吴 琛，吴莉莉，童梦玲，张 超，周峰峰

(皖南医学院第一附属医院 弋矶山医院 影像中心,安徽 芜湖 241001)

儿童较成人对X线更为敏感，降低辐射剂量一直是儿童胸部CT研究的热点[1-3]。胸部CT的检查主要包括双肺及纵隔。临床工作中很多患儿的疾病会同时累及双肺及纵隔，如肺炎、肺结核、小儿纵隔原发肿瘤等。选择过低的辐射剂量，虽然不会影响肺内疾病的诊断，却不利于纵隔病灶的显示。所以对于胸部检查剂量的选择，不能一概而论。针对上述情况，本研究采用前瞻性的实验设计，阶梯式的调节扫描的关键参数——管电压，逐渐降低扫描剂量，分别研究肺和纵隔的图像质量，寻求双肺、纵隔的图像质量与辐射剂量的最佳平衡点，针对不同患儿的病情，提供个性化的扫描方案，真正做到合理使用低剂量。

1 资料与方法

1.1 临床资料 本研究属于前瞻性研究，经弋矶山医院医学伦理委员会批准。选取2017年1月～2018年3月在我院因支气管肺炎行CT检查的患儿60例，男32例，女28例，年龄2个月～6岁，平均(3.0±1.7)岁，平均体质量(13.2±3.5)kg。将60例患儿随机分成A、B、C 3组[4]，每组20例，各组患儿的性别、年龄、体质量分别行方差分析，差异均无统计学意义(P>0.05 )。

1.2 设备及检查方法 采用西门子公司的Somatom Definition Flash双源CT机，患儿用绷带固定于检查床上，对于极不配合检查的患儿，检查前水合氯醛镇定。方法：调节扫描的关键参数——管电压，以20 kV为一阶梯，A组120 kV，B组100 kV，C组80 kV，每组患儿均采用Flash模式扫描：管电流为自动管电流(Care Dose 4D)，螺距3.0，准直128×0.6 mm，旋转时间0.28 s，数据重建方法为SAFIRE重建。

1.3 图像评估及数据分析 由3名5年以上工作经验的医师分别对肺窗、纵隔窗图像进行评分。肺窗图像的评价标准[5]：1分图像肺内结构显示不清晰，无法诊断；2分图像可以显示肺结构和病变的范围、位置，但不能满足诊断要求；3分图像可以满足诊断要求；4分图像诊断质量好，支气管壁等细小结构显示清晰。纵隔窗图像的评价标准：1分图像颗粒感明显，无法区分纵隔大血管结构；2分图像颗粒感较重，纵隔大血管隐约可辨；3分图像颗粒感减少，纵隔能区分尚可，能满足诊断；4分几乎无颗粒感，纵隔对比度良好。

根据生成的辐射剂量软件，自动读出剂量长度积(DLP)，计算出有效剂量(ED)，ED=DLP×k，转换系数k值参考欧盟委员会关于CT的质量标准指南[6]，1～6岁儿童的k值为0.026。

1.4 统计学方法 应用SPSS 18.0软件进行统计分析。不同管电压组的ED比较采用单因素方差分析，不同管电压组肺窗与纵隔窗评分比较采用多组等级资料比较的Kruskal-Wallis秩和检验，不同组间两两比较采用Mann-Whitney秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同管电压组患儿ED的比较 所有患儿均扫描成功，取得较为满意的图像。3组患儿的辐射剂量ED差异有统计学意义(P<0.05)；C组患儿的辐射剂量ED低于A、B组，见表1。C组条件下患儿的辐射剂量比A组条件下平均降低约78%，比B组条件下平均降低约64%。

表1 不同管电压组的各组患儿辐射剂量ED比较

分组ED /mSVA组0.075±0.035aB组0.045±0.002bC组0.016±0.005cF41.643P0.000

注：多组间两两比较，符号不同表示P<0.05。

2.2 不同管电压组肺窗图像的比较 不同管电压组患儿肺窗主观图像质量评分差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。C组图像质量稍差于A、B组，虽然图像细节显示较差，但不影响诊断(图1A～C)。

患儿，男，1岁，A为第一次检查，选择120 kV，B、C为后两次复查图像，剂量分别选择100 kV、80 kV。A图像质量好，远端小支气管等细微结构显示清晰，图像评分为4分；B图与A图在显示小支气管方面无明显差别，图像评分4分；C图远端小支气管显示欠清晰，但不影响肺内病变的诊断，图像评分3分。

图1 患儿支气管肺炎肺窗图像

2.3 不同管电压组纵隔窗的比较 不同管电压组患儿纵隔窗主观图像质量评分总体差异有统计学意义(P<0.05)，进一步两两比较，A组图像质量评分优于C组(P<0.05)，B组评分优于C组(P<0.05)，而A、B组图像评分差异均无统计学意义(P>0.05)，见表3。C组条件下部分图像质量较差，颗粒感明显，很难区分纵隔结构，若纵隔有病变，非常容易漏诊， kV值升高后，这一情况改善，A组条件下，仅1例患儿的纵隔窗图像评分为1分(图2A～C)。

A.图像有少许颗粒感，主动脉根部可以辨认，图像评分为3分;B.图像颗粒感加重，主动脉根部依稀可辨认，图像评分为2分;C.图像颗粒感明显，主动脉根部无法辨认，图像评分1分。

图2 患儿CT检查纵隔窗图像

表2 不同管电压组患儿肺窗图像质量评分比较(n=60)

分组1分2分3分4分A组00119B组00317C组01415χ23.208P0.201

表3 不同管电压组患儿纵隔窗图像质量评分比较(n=60)

分组1分2分3分4分A组12710B组2495C组7562χ212.149P0.002

注：A、C组P值为0.001，B、C组P值为0.043，A、B组P值为0.121。

3 讨论

儿童胸部CT的检查包括肺、纵隔、大血管等。肺组织CT值在-850～-800 HU，而肺内的病灶，如支气管肺炎、肿瘤等，平均CT值在20～50 HU，呈高对比影像，这使得病变在肺组织中要比在实质脏器中更易显示，适当降低辐射剂量，几乎不会影响诊断效能。但是纵隔区的CT值在30～60 HU，纵隔病变的平均CT值约10～50 HU，两者重叠较多，且儿童纵隔脂肪含量较少，缺乏自然的对比度，所以对于纵隔及肺门区病变，如淋巴结病变、纵隔肿瘤等，显示较为困难，一味追求低剂量，会导致纵隔、肺门等病灶的漏诊。所以根据不同患儿的病情，应选择不同的扫描条件，而并非所有患儿均选择统一的扫描方案。因此，临床中常面临多种问题：儿童胸部CT检查的各种扫描参数怎样调节？不同患儿检查时怎样最科学地调节扫描剂量？能否设计出针对不同患儿检查目的的个体化扫描方案？

CT扫描中产生的辐射剂量与CT的扫描参数相关。影响CT辐射剂量的参数众多，包括管电压、管电流、扫描时间、增加螺距及改进算法等[7-9]。本研究选用了西门子公司的双源CT机，采用FLASH扫描模式，扫描时间仅0.28 s，能尽可能地减低小儿呼吸伪影对图像质量的影响，降低了辐射剂量[10]。为了便于研究，本实验仅选择扫描时的一个重要参数——管电压，其余条件保持不变。X线的质主要由管电压决定，辐射剂量与管电压的n(一般为2～3)次幂呈正比，所以管电压对辐射剂量的影响非常大，但管电压的降低，会增加图像噪声，影响微小病变的检出率。国外有研究证明，对于形体较小的儿童，低kV扫描技术是更合适的[11]。

本研究循序渐进，以20 kV为一阶梯，通过研究发现，80 kV组的ED对比目前临床常规使用120 kV组下降了78%。若仅观察肺部病变，80 kV的低管电压即能满足诊断，虽然图像质量客观评分略有下降，但与120 kV相比差异无统计学意义，故笔者推荐在小儿普通肺部炎症的复查中，使用80 kV的低剂量是安全而有效的，可常规应用。由于儿童纵隔脂肪含量少，普通胸部CT对于纵隔解剖的显示欠佳，即使采用120 kV扫描，仍有部分患儿的纵隔图像显示不满意，使用更低的管电压，图像质量进一步下降，容易漏诊纵隔病灶，若患儿的检查目的是观察纵隔病变，应使用120 kV或更高kV。鉴于100 kV与120 kV条件下纵隔图像评分差异无统计学意义(P=0.121)，故在患儿首次行胸部CT检查时，推荐使用100 kV，满足同时观察肺与纵隔。

本研究的不足之处：辐射剂量、图像质量与患者的体质量指数(bodymassindex,BMI)相关[12]，本研究未针对患儿的BMI做进一步分组；病例数相对较少，没有考虑年龄差异对患儿图像的影响；此外，本组部分患儿检查前无镇静处理，有呼吸伪影，会对图像的主观评分造成一些影响。

总之，针对患儿的不同病情，检查目的不同，合理地选择扫描剂量，才能真正做到辐射防护最优化原则(as low as reasonably achievable,ALARA)。阶梯式调节扫描管电压的方法，可以有效地寻找出双肺、纵隔的图像质量与辐射剂量的最佳平衡点，应用于儿童个体化胸部检查中，值得推广。