外伤儿童颅脑CT 螺距和探测器排数选择研究

竺 陈，王莎莎，郭 斌，边传振

（南京医科大学附属儿童医院放射科，南京210008）

0 引言

儿童处于快速发育期，对X 射线的敏感性要高于成人。由于存在X 射线辐射，一次CT 扫描的辐射剂量要比X 射线平片高出几百倍，对儿童生长不利[1]。CT 是颅脑外伤首选的检查方法，但是CT 检查过程中的辐射问题必须给予重视[2]。对于儿童来说，CT 检查中的辐射剂量更应该引起医生的高度关注，在进行CT 检查时应遵循低剂量原则[3]，目前公认的是在获得满足诊断要求的图像的前提下选择合适的扫描参数得到的最低剂量就是可以接受的尽可能低的辐射剂量（as low as reasonable acceptable）[4]。以往研究证实，螺距与辐射剂量呈反比，增加螺距，X 射线辐射剂量会有所减低[5]。由于通过降低管电流、管电压等方式来达到减少辐射剂量的目的势必会降低图像质量，本研究探讨在不改变机器输出X 射线量的情况下，外伤儿童颅脑CT 螺距和探测器排数的选择对CT 图像质量和患儿接受的辐射剂量的影响，以选择合适的组合减少患儿在颅脑CT 扫描中的辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2018 年4—8 月来我科行CT 扫描的颅脑外伤患儿71 例。入组标准：（1）有头颅外伤病史；（2）监护人知情并签署知情同意书。排除标准：（1）患有先天性脑部疾病；（2）近期有脑部手术史；（3）伴有脑部恶性肿瘤性疾病。根据螺距和探测器排数随机分为A、B、C 3 组，A 组：20 例（男14 例、女6 例），年龄1～6 岁，平均年龄3.3 岁，扫描时螺距为0.2，探测器排数为64 排；B 组：26 例（男19 例、女7 例），年龄1～7 岁，平均年龄3.7 岁，扫描时螺距为0.2，探测器排数为32 排；C 组：25 例（男16 例、女9 例），年龄1～7 岁，平均年龄3.5 岁，扫描时螺距为0.4，探测器排数为64 排。3 组患儿性别、年龄等一般资料差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究获医院伦理委员会批准同意。

1.2 扫描方法

采用荷兰飞利浦公司256 层多层螺旋CT。对能配合的患儿直接行头颅CT 平扫，对不能配合的患儿给予5%的水合氯醛1 ml/kg 口服或灌肠诱导睡眠后行头颅CT 平扫。

患儿仰卧位，头颅放在专用头架上，用铅皮遮挡住颈部及生殖器等对放射线敏感部位。以眶耳线为扫描基线，扫描颅脑横断位。3 组患儿除螺距和探测器排数不同外，扫描管电压均为100 kV，管电流采用自动管电流调节技术。扫描范围从颅底至颅顶。机器扫描结束后自动出层厚为3 mm 的脑窗和骨窗图像，并自动重建出层厚为1 mm 的薄层脑窗图像以及矢状位和冠状位图像。所有图像均通过影像归档和通信系统（picture archiving and communication systems，PACS）传至工作站。

1.3 辐射剂量统计

机器扫描完毕自动显示容积CT 剂量指数（CT dose index volumes，CTDIvo）l和剂量长度乘积（dose length product，DLP），并计算有效剂量（effective dose，ED）。计算公式：ED=DLP×k，儿童头部k 值[6]为0.006 7 mSv（/cmGy·cm）。

1.4 图像质量评价标准

1.4.1 客观评价

在基底核区层面图像上，将30～50 mm2的感兴趣区置于基底核区测得平均CT 值作为图像的信号值（S），将同样大小的感兴趣区置于同层面上头部扫描区域内无物体背景区，测得CT 值的标准差作为图像噪声（N），两者比值作为该图像的信噪比（signal noise ratio，SNR），即SNR=信号值（S）/噪声（N）。

1.4.2 主观评价

将各组图像在隐藏患儿扫描参数的情况下由2名放射诊断副主任医师阅读图像并进行主观评价打分，评分不一致的请上级医师共同参详，最终确立统一的意见。对头颅CT 图像质量的主观评估通常采用5 分制评分标准：1 分，影像层次不清晰，解剖结构显示差，颗粒粗大且不均匀，噪声极多，图像质量极差，完全不能满足诊断要求；2 分，影像层次欠清晰，解剖结构显示较差，颗粒较粗且不均匀，噪声较多，图像质量较差，不能满足诊断要求；3 分，影像层次尚清晰，解剖结构可以显示，颗粒略显粗糙，但分布尚均匀，噪声可以接受，图像质量一般，能满足诊断要求；4 分，影像层次清晰，解剖结构显示良好，颗粒感不明显，噪声不大，图像质量良好，能满足诊断要求；5 分，影像层次非常清晰，解剖结构显示能力强，颗粒细腻均匀，噪声非常少，图像质量近乎完美，能满足诊断要求。≥3 分时图像中不同密度组织结构间的分界清晰，不影响病灶的显示，不易造成漏诊，被认为符合临床诊断要求。

1.5 统计学处理

使用SPSS 20.0 统计软件包分析数据，分别计算3 组图像的扫描时间、CTDIvol、DLP、ED、SNR，所得数据采用单变量方差分析和独立样本t 检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。使用Kappa 检验，对2 位医师评分结果之间的一致性进行评定，若Kappa 值＞0.7，表明二者具有显著的一致性；若Kappa 值在0.4～0.7，则二者的一致性处于一般水平；若Kappa 值＜0.4，则二者的一致性非常低。

2 结果

2.1 各组图像质量的主观评价比较

3 组患儿的图像质量评价均为3 分以上，均能够满足诊断要求，Kappa 值为0.838，表明2 位医师在图像质量评分上具有较高的一致性。A、B、C 3 组主观评分分别为（4.75±0.55）、（4.50±0.71）、（4.56±0.65）分。A 组与C 组、B 组相比图像质量评分差异均无统计学意义（P＞0.05）。详见表1、2 及图1。

表1 A 组与C 组的扫描时间、辐射剂量和图像SNR 及主观评价结果比较

表2 A 组与B 组的扫描时间、辐射剂量和图像SNR 及主观评价结果比较

图1 3 组CT 图像对比

2.2 各组图像SNR 的比较

C 组和A 组之间SNR 差异无统计学意义（P＞0.05）；A 组和B 组之间SNR 差异无统计学意义（P＞0.05）。详见表1、2。

2.3 各组辐射剂量比较

C 组与A 组相比，DLP 和ED 分别减少约8.3%和8.6%，差异均有统计学意义（P＜0.05）；A 组与B 组相比，DLP 和ED 分别减少约13.8%和13.9%，差异均有统计学意义（P＜0.05）。详见表1、2。

2.4 各组扫描时间比较

C 组和A 组相比，扫描时间减少约48.8%，差异有统计学意义（P＜0.05）；A 组和B 组相比，扫描时间减少约42.2%，差异有统计学意义（P＜0.05）。详见表1、2。

3 讨论

CT 作为以X 射线为成像手段的检查方法，检查过程中辐射不可避免，如何降低检查过程中患儿受到的辐射剂量成为从事医学影像工作人员所关注的焦点，而在保证图像质量前提下降低辐射剂量才更加符合患儿的利益。

目前，临床上降低辐射剂量的方法有多种[7-10]，包括降低管电流、降低管电压、采用大螺距扫描技术及自动调节管电流技术等。本研究采用不同螺距和探测器排数对颅脑外伤患儿进行CT 扫描，以探讨其对图像质量和辐射剂量的影响。

当采用大螺距扫描时，球管围绕检查床旋转一周检查床移动的距离较大，扫描采集速度快，辐射剂量会降低，但由于扫描Z 轴上某一点的受照时间缩短，会导致图像噪声增加，图像质量会有所下降，因此采用较小螺距扫描时图像质量更高，但辐射剂量也会相应增加[11]。本研究中C 组与A 组相比（即探测器排数相同，均为64 排，但螺距不同），扫描时间、DLP 和ED 分别减少约48.8%、8.3%和8.6%，差异均有统计学意义（P＜0.05）；在图像质量方面，C 组的SNR 和主观评分均低于A 组，但差异均无统计学意义（P＞0.05），不影响诊断。

螺旋CT 为容积扫描，球管每旋转一次Z 轴方向上扫描覆盖的范围为激活的探测器排数与准直器宽度的乘积，螺旋扫描时X 射线束在2 个相邻的覆盖范围会出现叠加的情况，这就导致受检者在检查时会接受到Z 轴的过度扫描，产生额外的辐射剂量增加[12]。在相同扫描长度时，使用较多探测器排数扫描时球管旋转一周扫描覆盖的Z 轴长度长，球管旋转较少次数即可完成检查，而使用较少探测器排数扫描时球管旋转一周扫描覆盖的Z 轴长度短，球管需旋转更多的次数才能完成检查，这就使得用较少探测器排数扫描时剂量重叠发生的次数增多，患儿接受到的总的额外辐射剂量大。本研究中A 组与B 组相比（即螺距相同，均为0.2，但探测器排数不同）DLP和ED 分别减少约13.8%和13.9%，差异均具有统计学意义（P＜0.05）。用64 排探测器扫描，其扫描覆盖的Z 轴长度长（40 mm），扫描时间与32 排探测器相比显著缩短，可以快速地完成整个检查，能够有效地避免因患儿伤势情况不适合镇静或者镇静后睡眠不佳导致的检查过程中头部移动产生的运动伪影，从而提高检查成功率，减少患儿因重复扫描而接受到的不必要的辐射。本研究中A 组（64 排探测器）与B 组（32 排探测器）相比，扫描时间减少约42.2%，差异有统计学意义（P＜0.05）。

综上所述，在头颅外伤患儿CT 螺旋扫描时，选择相同螺距，激活的探测器排数越多即探测器宽度越宽，患儿接受到的辐射剂量越小，扫描时间也显著缩短；选择相同的探测器排数，螺距越大，扫描时间越短，患儿接受到的辐射剂量越小，图像噪声有所增加，但并不影响诊断。因此，在头部外伤患儿的螺旋CT扫描中，当患儿情况比较紧急，需要较快完成检查过程时，可以采用多探测器排数和大螺距扫描尽快地完成检查，为临床医生赢得宝贵的救治时间；大螺距扫描虽然会降低辐射剂量，但是会增加图像的噪声，对图像质量造成一定影响，虽然此影响并不会对诊断结果产生影响，但对于一些需要重点观察的部位及容易漏诊的部位，尤其是颅底的情况，建议选用小螺距扫描获得更加清晰的图像。当患儿情况允许，则可选用多探测器排数和小螺距扫描，虽然扫描时间长，但能够获得更优的图像质量，对诊断结果有更好的帮助。

本研究也有一定的局限：没有对患儿年龄进行细分，且管电压均为100 kV，有的患儿年龄偏小，尤其是1 岁内的患儿，这就会导致这些年龄小的患儿可能会接受到较多的辐射，今后的研究中将会对患儿按照年龄进行分组研究。