不同定位方法对儿童胸部CT检查图像质量和辐射剂量的影响

葛 宁，杨文忠，程 颖，刘 萍

（1.湖北省妇幼保健院医学影像科，武汉430070；2.湖北省妇幼保健院儿童重症医学科，武汉430070）

0 引言

医疗照射是目前人类受到的最大的人工电离辐射来源。虽然CT检查仅占所有放射学检查的13%，但其导致的患者辐射剂量却占全部辐射剂量的70%[1]。儿童尤其是低龄小儿（包括新生儿、幼儿、学龄前儿童）对射线的敏感性远高于成人。为了维持CT设备良好的运行状态[2]，检查室温度一般控制在20℃，湿度保持在60%左右。重症住院患儿在进行CT检查时通常裹着厚重的棉被，加之CT检查定位床床面的凹形设计，使患儿在进行胸部扫描时很难做到精准定位，而定位是否准确直接关系到患儿在检查时受到的辐射剂量和采集的图像质量。本研究通过对比目测腋中线常规定位及使用体厚卡尺辅助定位2种方式，分析患儿检查时所受的辐射剂量和采集的图像质量，并用于指导日常工作。

1 资料与方法

1.1 研究对象

搜集2019年6—12月儿童重症医学科行胸部CT扫描、年龄在3岁左右的病例30例，所有病例检查前行常规镇静。在征得家属同意的情况下将患儿随机分为常规目测定位组（A组）15例，其中男8例、女7例，体质量指数（body mass index，BMI）为（15.7±0.3）kg/m2；辅助定位组（B组）15例，其中男6例、女9例，BMI为（15.4±0.4）kg/m2。2组患儿的性别、年龄、BMI等均无统计学差异（P＞0.05）。

1.2 检查方法

采用GE Optima CT660 64排128层CT进行胸部扫描。A组采用正位定位像，常规目测腋中线进行定位，如图1所示。B组利用体厚卡尺测量胸部体厚，将横向激光定位灯置于1/2体厚处进行定位，如图2所示。2组患儿定位扫描参数相同，管电压100 kV，管电流10 mA，扫描长度240 mm。A组扫描完正位定位像后确定胸部扫描范围，自肺尖扫描至肺底。B组借助体厚卡尺测量患儿两侧腋窝距离作为扫描显示视野（display field of view，DFOV）直径，并将定位激光灯置于患儿1/2体厚高度，仅进行侧位定位像扫描，并在侧位像上确定肺尖至肺底位置进行扫描。A、B 2组胸部扫描参数相同，管电压100 kV，自动调节管电流，探测器宽度20 mm，X射线管转速0.5 s/r。扫描完成后，将0.625 mm层厚图像传至后处理工作站进行分析并记录与辐射剂量有关的CT容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP）。

1.3 图像质量评价

主观图像质量评估采用5分制，由2位高年资放射科医师打分。评分标准：5分，肺纹理清晰，肺血管、支气管等解剖细节和病灶细节易辨认，图像质量佳，无伪影；4分，肺纹理清晰，肺部解剖细节与病灶边缘略模糊，无伪影；3分，肺纹理、肺部解剖细节及病灶边缘略模糊，有少量伪影；2分，肺部组织器官及病灶边缘模糊，中等量伪影；1分，大量伪影，肺纹理、肺血管、支气管等正常结构中断；0分，不能显示肺部正常组织结构。肺窗窗宽1 200 HU、窗位-600 HU，纵隔窗400 HU、窗位40 HU。

图1 目测腋中线定位

图2 体厚卡尺辅助定位

客观图像质量评估[3]分别选取每位患儿位于肺尖部胸锁关节层面、近隆突层面及近心底层面的3个层厚为5 mm轴位肺窗图像，每层面左、右肺分别取2个面积为98～105 mm2的正圆形感兴趣区（region of interest，ROI），所有ROI均避开气管、血管及肺炎所在位置。测量患者3个层面ROI的CT值，取左、右肺组织CT值的平均值作为每层面均值，记为SI肺实质，计算其标准差均值（SD肺）。同时将相同大小ROI置于同层面右侧肩胛骨区，测量该部位肌肉的CT值均值（SI肌肉）及其标准差均值（SD肌肉）。在胸壁前3 cm左右放置相同大小ROI，测量该处空气CT值标准差均值作为背景噪声（SD背景噪声），计算图像对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）及信噪比（signal to noise ratio，SNR）。其中，CNR=（SI肺实质-SI肌肉）/SD肌肉，SNR=SI肺实质/SD背景噪声。

1.4 辐射剂量计算

每位患儿的CTDIvol和DLP由系统自动给出。根据2003年英国国家CT辐射剂量调查报告（NRPBW67）[4]的建议：有效辐射剂量（effective dose，ED）的计算公式为ED（mSv）=DLP（mGy·cm）×k。式中，转换系数k与受检者身体的不同部位有关，本研究中选取胸部k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 统计学分析

使用SPSS 19.0软件进行数据处理。计量资料以均数±标准差（x¯±s）表示，2组图像的主观质量评分差异采用χ2检验，图像SNR、CNR、CTDIvol、DLP、ED的组间差异采用独立样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量主观及客观评价比较

2组图像对儿童重症肺炎的显示率均为100%。图像质量主观评价中A组4分10例，3分5例；B组4分12例，3分3例。2种定位方法得到的CT图像均能满足影像诊断及临床需求，差异无统计学意义（χ2=0.680，P＞0.05）。图像质量客观评价中，B组SNR、CNR略好于A组，但差异无统计学意义（t=0.586、0.432，P＞0.05）。详见表1。

表1 2组图像质量主观及客观评价指标对比（x¯±s）

2.2 辐射剂量比较

B组中CTDIvol为（6.32±0.57）mGy，DLP为（86.85±9.65）mGy·cm，ED为（1.21±0.14）mSv；A组中CTDIvol为（7.75±1.26）mGy，DLP为（118.73±18.26）mGy·cm，ED为（1.66±0.26）mSv。与A组相比，B组的CTDIvol下降了18.87%～27.57%，DLP、ED下降了22.73%～32.35%，差异有统计学意义（t=4.252、6.632、6.632，P均＜0.001）。

3 讨论

目前，公众辐射的主要来源为X射线检查，而CT检查在儿童患者中使用率在逐年增加。美国在2011年统计的8 500万次CT检查扫描中，5%～11%的患者为儿童[5-6]。为了规范X射线的使用，国家卫生部2012年颁布了GBZ 165—2012《X射线计算机断层摄影放射防护要求》[7]。2013年国家职业卫生标准GBZ 130—2013《医用X射线诊断放射防护要求》中指出辐射防护应遵循最优化原则[8]，在保证影像诊断信息的前提下尽可能降低患者辐射剂量。儿童由于组织权重因子相对更高，生命周期相对更长，其辐射所致损伤及致癌效应较成年人会更高[9-10]。但利用增加侧位定位像辅助判断扫描起始范围来降低患者不必要的辐射剂量多见于成人CT检查研究[11-13]，通过定位技术降低儿童胸部CT检查辐射剂量的研究并不多见。

我院属于妇女、儿童专科医院，在儿童重症医学科收治肺炎患儿入科前需常规行胸部CT检查，个别危重患儿住院期间可能会做2次以上CT检查，因此在保证图像质量的前提下应该尽可能减少不必要的辐射剂量，使辐射剂量达到尽可能低的水平（as low as reasonably achievable，ALARA）[14]。考虑到侧位定位像的有效辐射剂量为0.037 mGy[12]，故本研究使用体厚卡尺测量患儿腋窝间距作为扫描DFOV直径，仅扫描侧面一个定位像即可明确扫描范围，减少了再进行正位像可能产生的辐射剂量。由于CT检查定位床的凹形设计，检查时应在患儿胸部下方垫一软枕使患儿背部尽量保持水平，再使用体厚卡尺精确确定患儿腋中线并将定位激光灯置于1/2体厚处，保证扫描中心层面位于机架中心位置。

因为患儿中心精确位于扫描视野中心，且在侧位定位像上用测量得到的胸部腋窝间距作为扫描DFOV直径，所以扫描得到的胸部图像大小合适且不会遗漏，图像SNR、CNR较单纯目测腋中线仅进行正位像扫描得到的CT图像略有提高，但差异没有统计学意义（P＞0.05）。通过侧位定位像确定扫描起始位置，B组的CTDIvol降低了18.87%～27.57%，DLP及ED值均较A组降低了22.73%～32.35%，这与之前报道的关于成人胸部CT扫描增加侧位定位像降低的辐射剂量相一致[11，13]。

综上所述，在现有设备条件下，不改变扫描参数，通过应用体厚卡尺辅助定位的方式减少了CT检查的辐射剂量，具有一定的临床意义，但在患儿进行其他部位扫描的应用优势可能并不明显。由于仅采用CTDIvol及DLP等常见剂量指标对患儿在CT检查中的辐射剂量进行评估可能导致对患儿辐射剂量的严重低估[14]，所以目前评估患儿辐射剂量的指标已逐步从CTDIvol、DLP、ED过渡到基于有效直径和水等效直径的体型特异性剂量估计（sizespecific dose estimates，SSDE）算法[15-16]，能够更好地反映患儿体型和组织衰减特性，因而可以更加准确地估算患儿CT检查的辐射剂量。

虽然本研究取得了一定的效果，但也有一定的局限。如没有对患儿年龄进行细分、病例数较少且未改变扫描参数、辐射剂量评价未采用SSDE算法等。今后的研究中将对患者按照年龄进行分组研究，以期通过优化扫描参数在不降低图像质量的基础上进一步降低辐射剂量。