儿童胸部CT 平扫最佳管电压的选择

张 玥，李昊岩，刘 勇，孙记航

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

0 引言

CT 检查是临床常用的影像检查项目，检查数量不断攀升[1-4]。由于人体肺脏含气丰富，在CT 成像时具有天然对比度，所以CT 特别适用于胸部疾病诊断。随着健康意识的提升，人们更加关注CT 检查的安全性，特别是儿童处于生长发育期，对电离辐射的敏感性更高，如何在明确诊断的同时，尽可能减少CT 对儿童的电离辐射损伤成为医务工作者的关注焦点。目前，随着自动管电流调节技术、迭代重建等降低辐射剂量的技术手段的普及应用[5]，儿童CT 扫描时的辐射剂量逐渐降低。随着低辐射剂量CT 研究的深入，有学者发现，儿童身体体积较成人小，更适合利用低管电压技术进一步降低CT 辐射剂量[6-10]，如近期一项研究显示，对体质量低于28 kg 的儿童进行腹部CT 血管造影（CT angiography，CTA）检查时，更适合采用80 kV 的低管电压进行扫描[11]。但是采用低管电压对儿童进行CT 扫描的研究主要集中在增强CT 的应用方面，儿童常用的胸部CT 平扫方面的相关研究缺失。为此，本研究回顾性选取一组使用不同管电压扫描的儿童胸部CT 检查资料，观察不同管电压CT 图像质量的差异，以初步确定适合儿童胸部CT 平扫的管电压。

1 资料和方法

1.1 一般资料

回顾性选取2016 年11 月1 日至2017 年10 月30 日于我院就诊的处于肿瘤化疗过程中的患儿79例，其中男47 例、女32 例，年龄7 个月～13 岁，平均（4.74±3.28）岁。每例患儿均接受3 次胸部CT 检查，每次检查间隔1～3 个月。将患儿按体质量分为0～12 kg 组（19 例）、＞12～20 kg 组（29 例）、＞20～28 kg 组（16 例）、＞28～35 kg 组（8 例）和＞35～50 kg 组（7 例）。纳入标准：根据临床监测要求，所有患儿于化疗期间（6～12 个月）需反复进行3 次及以上胸部CT 检查，且相邻2 次检查时间间隔不超过3 个月，患儿复查时至少包括120、100、80 kV 胸部CT 检查各一次，且3 次检查辐射剂量相同。排除标准：患儿体质量在任意2 次检查时变化超过10%，或变化幅度超过2 kg。本研究获得本院伦理委员会批准。

1.2 检查方法

所有检查均采用GE 公司的宝石探测器HDCT（Discovery 750），检查时扫描螺距为1.375∶1，转速为0.4 s/r，3 次检查管电压分别为120、100、80 kV，每次扫描均采用固定管电流，调整电流数值保证3次检查时放射剂量[按容积CT 剂量指数（CT dose index volumes，CTDIvol）计算]完全相同。扫描范围为胸廓入口至膈角下缘。不同年龄组患儿扫描辐射剂量参考相关研究结果确定[11]，对每个体质量分组设置相应的CTDIvol标准：0～12 kg 组为0.92 mGy，＞12～20 kg 组为1.22 mGy，＞20～28 kg 组为1.52 mGy，＞28～35 kg 组为1.88 mGy，＞35～50 kg 组为2.68 mGy。将扫描得到的原始数据重建为512×512 矩阵图像，生成层厚5 mm、层间距5 mm 的标准图像以及层厚1.25 mm、层间距5 mm 的高分辨力图像。所有图像均使用自适应迭代重建算法（40%ASiR）进行后处理重建。

1.3 图像质量评价

将各组图像传输至GE AW4.5 工作站后，由2名儿科医师（分别具有13 a 诊断经验与4 a 诊断经验）对图像质量进行评价。评分过程中不显示患儿信息和扫描参数，观察者可自行调整窗宽、窗位至适合位置。

1.3.1 主观评价

图像质量主观评价采用4 分制，3 分为合格，4分为最佳。主观显示能力主要评价肺组织的清晰程度，评分标准：4 分，肺组织显示均匀，图像纹理清晰；3 分，肺组织较均匀，纹理较为清晰；2 分，肺组织显示粗糙、密度不均匀，纹理边缘模糊，且无法准确测量肺纹理直径或3 级支气管（肺段支气管）直径；1分，肺组织及纹理结构显示不清，无法诊断。图像伪影程度指图像硬化伪影对图像质量造成的影响程度，评分标准：4 分，几乎没有硬化伪影；3 分，仅在脊柱周围被测肺野内存在，不影响诊断；2 分，伪影较多，影响部分肺纹理及支气管显示；1 分，伪影多、分布广，影响多数肺纹理及支气管显示。

1.3.2 客观评价

图像质量主观评价完成后，由2 名医师共同进行图像质量客观评价，即图像CT 值、SD 值（图像噪声值，即CT 值的标准差）的测量。选择左心室面积最大层面，在左心室密度均匀区域设置类圆形感兴趣区（region of interesting，ROI）进行CT 值及SD 值测量（ROI 面积为同层面降主动脉的1/2），同时测量同层面左肺下叶密度均匀且无粗大肺纹理的肺组织的CT 值及SD 值，如左下肺存在病变，则选取其他肺组织。计算各组织的信噪比（signal to noise ratio，SNR）和对比噪声比（contrast noise ratio，CNR）：SNR=CT 值左心室/肺/SD 值左心室/肺，CNR=（CT 值肺-CT 值左心室）/（[SD 值肺＋SD 值左心室）/2]。

1.4 统计学分析

采用SPSS 22.0 软件进行统计学分析。计量数据以xˉ±s 表示，应用单因素方差分析评价不同管电压扫描得到的图像质量是否有差异，以及各体质量组内不同管电压扫描图像质量的差异，以P<0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 主观评价

整体图像显示能力方面：管电压为120、100、80 kV 时的图像评分间差异无统计学意义（P＞0.05），不同体质量组3 种管电压下的图像评分差异也无统计学意义（P＞0.05）。图像伪影程度方面：管电压为120 kV 时的图像评分最高，明显高于100 kV 与80 kV 时的图像，差异具有统计学意义（P＜0.05）。随着体质量的增加，所有图像伪影评分逐渐下降，但是80 kV 时的图像伪影评分下降程度最大，＞35～50 kg 组较＞0～12 kg组下降达19.4%，100 kV 图像下降9.2%，120 kV图像下降3.5%，显示随着体质量的增加，低管电压下图像伪影增加逐渐明显（如图1 所示）。具体主观评分结果见表1。

表1 不同体质量组主观评分结果 单位：分

图1 80、100、120 kV 儿童胸部CT 平扫图像质量比较

2.2 客观评价

不同体质量组间左心室和肺的CT 值、SD 值、SNR、CNR 差异均无统计学意义（P＞0.05），详见表2～4。

表2 不同体质量组图像CT 值测量结果 单位：HU

表3 不同体质量组图像SD 值测量结果 单位：HU

表4 不同体质量组SNR、CNR 测量结果

3 讨论

管电压是管电压峰值（peak kilovoltage，kVp）的简称，是指球管产生的X 光子能量最高峰值的位置，如各大厂商常用的80、100、120 kV 等。当管电压减低时，所产生的X 光子能量呈指数倍快速衰减，为保持辐射剂量不变，需要大幅度提高管电流。为了观察不同管电压对图像质量的影响，本研究需要保持管电压为80、100、120 kV 时辐射剂量相同，因此在管电流为80 kV 和100 kV 时需要不同程度提高管电流，形成“低管电压-高管电流”的扫描方案。低管电压成像的一大优势是可以提高碘离子的吸收，增强碘对比剂的强化效果[12-14]，从而提高增强CT 富血供组织的CT 值[15-18]。据此，低管电压CT 在儿科增强CT 及CTA中应用广泛，达到了降低对比剂用量的目的，保护了儿童肾脏功能，但对于CT平扫图像的研究，特别是儿童胸部平扫的研究有限。儿童胸部CT 平扫应用低管电压的主要目的是通过降低电子能量而减少检查时的辐射剂量[19]，但无法证明在相同辐射剂量下如何选择最佳管电压；另外，虽然低管电压可以提高碘离子的CT 值，但对于正常软组织的CT 值提升有限，而且低管电压扫描时由于电子穿透力减弱，还会比高管电压生成更多的硬化伪影，影响观察。此外，由于电子穿透力减弱，低管电压扫描的X 射线对人体造成的电离辐射会更强，最新的ICRP103 号报告指出，80 kV 低管电压扫描辐射剂量转换系数要明显高于120 kV[20]，说明在相同的辐射剂量下，使用低管电压扫描会造成更高的电离辐射损伤，所以低管电压扫描是否适合儿童胸部CT 平扫值得研究。为此，本研究选择了1 组需要在短时间内进行多次CT 检查复查病变的肿瘤患儿，调整每次检查的管电压，但保证辐射剂量恒定，从而消除体型、年龄、病灶对图像质量的影响，最大程度消除混杂因素，保证研究结果的准确性。

本研究结果表明，管电压为120 kV 时的图像在硬化伪影中评分最高，高于管电压为100 kV 和80 kV时的图像，其中，80 kV 管电压扫描时的硬化伪影评分较其他管电压明显降低，虽然评分仍然高于3 分，即所有图像可以满足诊断要求，但根据结果显示，随着患儿体质量的增大，评分逐渐降低，可以推断，当进一步进行低辐射剂量CT 研究时，低管电压的硬化伪影与图像噪声重合后，很可能会影响正常诊断。管电压为80、100、120 kV 时的图像在主观质量评价方面差异无统计学意义，客观评分显示3 组图像差异也无统计学意义，表明使用低管电压扫描较其他更高的管电压扫描图像客观质量差异不明显，SNR和CNR 变化不大。

本研究仍存在一些不足之处：首先，由于体质量大于28 kg 的患儿入组数量少，证据强度不足，需要补充更多的病例后进行研究；其次，本研究使用的是40%ASIR 算法，没有评价其他图像后处理算法对图像质量是否会产生进一步的影响[21-22]。

综上所述，儿童胸部CT 平扫适合选用更高的管电压，如120 kV，以在获得满意的图像质量的同时尽量减少图像的硬化伪影。