李昊巖,孫記航,段曉岷，劉　勇,王冬潛,蔣　玲,張騏豐,于　彤,彭　蕓

(國家兒童醫(yī)學(xué)中心 首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院影像中心，北京　100045)

近年來，兒童CT檢查逐漸增多。兒童在接受CT檢查后，患癌癥的風(fēng)險將增加[1-2]。碘對比劑的典型毒副反應(yīng)為對比劑腎病(contrast induced nephropathy, CIN)，嚴(yán)重可引起腎衰竭[3]。在不影響診斷的前提下，低輻射劑量和低劑量對比劑有助于降低小兒輻射傷害及毒副反應(yīng)發(fā)生的概率。采用低管電壓、自動毫安調(diào)節(jié)技術(shù)和圖像重建算法等均可降低輻射劑量[4-5]。采用低劑量對比劑的方法包括減少用量和減低濃度。本研究采用低濃度對比劑(270 mgI/ml)聯(lián)合管電壓100 kV，對<7歲的嬰幼兒行低劑量腹部CT掃描，并個性化設(shè)置噪聲指數(shù)(noise index, NI)，評價實質(zhì)期的圖像質(zhì)量。

1　資料與方法

1.1 一般資料收集2015年7月—2016年3月因腹部實體腫瘤和外傷于本院接受CT增強(qiáng)檢查的嬰幼兒90例，男43例，女47例，年齡23天～7.2歲，平均(3.1±2.4)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：患兒無嚴(yán)重心、腎功能損害，腹圍<70 cm。本研究經(jīng)我院倫理委員會審查通過，患兒監(jiān)護(hù)人均簽署知情同意書。

1.2 儀器與設(shè)備采用GE Discovery HDCT 750寶石探測器。如患兒無法配合，給予口服鎮(zhèn)靜藥待其安靜入睡后掃描?；純貉雠P，雙臂上舉過頭，自由呼吸；平掃與增強(qiáng)掃描參數(shù)相同；根據(jù)患兒體質(zhì)量確定對比劑用量：體質(zhì)量≤5 kg，對比劑用量=體質(zhì)量×2.0；體質(zhì)量>5～≤10 kg，對比劑用量=體質(zhì)量×1.8；體質(zhì)量>10～≤20 kg，對比劑用量=體質(zhì)量×1.6；體質(zhì)量>20～≤30 kg，對比劑用量=體質(zhì)量×1.4；體質(zhì)量>30～≤40 kg，對比劑用量=體質(zhì)量×1.2；體質(zhì)量>40 kg，對比劑用量=體質(zhì)量×1.0。采用單筒高壓注射器經(jīng)靜脈團(tuán)注對比劑碘克沙醇，速率0.4～3.0 ml/s，注射時間15 s，45 s后開始實質(zhì)期掃描。對所得原始數(shù)據(jù)行層厚為5 mm、0.625 mm的50%自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR)。

根據(jù)不同掃描方案進(jìn)行分組。A組：管電壓120 kV，螺距1.375，轉(zhuǎn)速0.4 s，采用自動管電流調(diào)節(jié)(automatic tube current modulation， ATCM)技術(shù)，范圍10～350 mA，NI值為9；對比劑為碘克沙醇(320 mgI/ml)。B組：管電壓100 kV，螺距1.375，轉(zhuǎn)速0.4 s，采用ATCM技術(shù)，范圍10～700 mA，根據(jù)患兒年齡設(shè)置NI值，0～12個月NI=11，>1～≤2歲NI=13，>2～13歲NI=15；對比劑為碘克沙醇(320 mgI/ml)。C組掃描方案同B組，對比劑為碘克沙醇(270 mgI/ml)。

1.3 圖像評價將所有圖像傳至AW 4.5工作站。由2名位分別具有11年和13年工作經(jīng)驗的兒科影像醫(yī)師評價圖像質(zhì)量，并自由調(diào)整圖像窗寬、窗位。

主觀評價：采用4分制評價實質(zhì)期圖像的主觀噪聲、細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)邊緣清晰程度：4分，肝臟、胰腺等上腹部組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，邊緣銳利，圖像噪聲少，可滿足診斷要求；3分，肝臟、胰腺等上腹部組織結(jié)構(gòu)顯示較清晰，偽影銳利，圖像噪聲較多，可滿足診斷要求；2分，肝臟、胰腺等上腹部組織結(jié)構(gòu)顯示尚清晰，但偽影較多，圖像可滿足診斷；1分，肝臟、胰腺等上腹部組織結(jié)構(gòu)無法清晰顯示，偽影重，不能提供診斷信息。

客觀評價：于腹主動脈分叉層面手動勾畫橢圓形ROI，測量皮下脂肪標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation, SD；噪聲)；右腎動脈相同層面測量腹主動脈、腎皮質(zhì)均勻區(qū)域的CT值及SD值；肝右葉門靜脈分支處測量肝臟實質(zhì)均勻區(qū)域的CT值及SD值，避開血管；脾靜脈層面測量脾臟實質(zhì)均勻區(qū)域的CT值及SD值。所有數(shù)據(jù)分別測量3次，并取均值。計算各部位SNR、CNR，公式分別為：SNR=CT值/SD值，CNR=(CT值-脂肪CT值)/脂肪SD值[6]。

1.4 輻射劑量記錄3組容積CT劑量指數(shù)(CT dose index of volume， CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product, DLP)，并計算有效劑量(effective dose, ED)，公式為：ED=k×DLP，其中0～12個月患兒k為0.049 mSv/(mGy·cm)，1～2歲為0.030 mSv/(mGy·cm)，3～6歲為0.020 mSv/(mGy·cm)， ≥7歲為0.015 mSv/(mGy·cm)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件，采用Kappa檢驗分析2名醫(yī)師對圖像質(zhì)量評分的一致性，Kappa值>0.75為一致性高，計量資料以±s表示。采用單因素方差分析比較3組輻射劑量及實質(zhì)期圖像質(zhì)量的差異，兩2組間比較采用Dunnett-t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

3組患兒年齡、體質(zhì)量指數(shù)、腹圍、實質(zhì)期掃描長度差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表1。

3組肝實質(zhì)、腹主動脈、脾實質(zhì)、腎皮質(zhì)、腎靜脈的CT值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，3組皮下脂肪SD值和肝實質(zhì)、腹主動脈、脾實質(zhì)、腎皮質(zhì)、腎靜脈SNR、CNR的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表2。

2名醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評分的一致性高(Kappa=0.83)，取兩者的均值。3組主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表2。3組圖像對比見圖1。

3組實質(zhì)期CTDIvol、DLP、ED差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，見表3，其中A組CTDIvol(P=0.001、0.002)、DLP(P=0.013、0.004)、ED(P=0.003、<0.001)均大于B、C組，B、C組CTDIvol、DLP、ED差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。B、C組的總平均ED較A組降低25.29%。

表1　3組患兒基本資料比較(±s)

表1　3組患兒基本資料比較(±s)

組別年齡(歲)體質(zhì)量指數(shù)(kg/m2)腹圍(cm)實質(zhì)期掃描長度(cm)A組2．7±2．516．32±3．0747．43±6．7219．42±4．50B組3．5±2．515．42±1．7848．40±6．2419．90±3．93C組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組患兒實質(zhì)期圖像質(zhì)量評價(±s)

表2　3組患兒實質(zhì)期圖像質(zhì)量評價(±s)

組別CT值(HU)脂肪肝實質(zhì)腹主動脈脾實質(zhì)腎皮質(zhì)腎靜脈皮下脂肪SD主觀評分A組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組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組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組別CNR肝實質(zhì)腹主動脈脾實質(zhì)腎皮質(zhì)腎靜脈SNR肝實質(zhì)腹主動脈脾實質(zhì)腎皮質(zhì)腎靜脈A組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組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組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

圖1　患兒6歲，體質(zhì)量均21 kg　A.A組患兒男，CTDI為2.13; B.B組患兒男，CTDI為1.87； C.C組患兒女，CTDI為1.79；A組圖像噪聲最低，肝實質(zhì)均勻性最好，B、C組圖像對比更好

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

3　討論

降低輻射劑量的措施包括采用ATCM技術(shù)并個性化設(shè)置NI值[7]、采用低管電壓。對體型不同的患兒運(yùn)用ATCM技術(shù)、同一NI值設(shè)定情況下，為達(dá)到相同的圖像質(zhì)量，需在穿透較大體厚患兒后，有足夠量的X線光子到達(dá)探測器，使探測器得到密度不同、曝光充足的X線光子模擬信號，故患兒體型越大，輻射劑量越大。但因更高噪聲對體型較大患兒的影響較小，因此可升高大體型患兒的NI值，降低輻射劑量。采用更低的管電壓后，X線平均能量降低，更多X線光子能量接近對比劑中碘的k邊界，碘對這些能量的光子吸收能力更強(qiáng)，使圖像中含碘的區(qū)域?qū)Ρ仍黾覽8]，從而可彌補(bǔ)低濃度對比劑對圖像質(zhì)量的影響。本研究在注射總量不變的前提下，通過使用低濃度對比劑，而降低對比劑用量，圖像質(zhì)量未受影響。根據(jù)臨床經(jīng)驗評估個性化注射總量，能夠很好地滿足診斷需求[9]。

研究[10-11]結(jié)果表明低管電壓CT掃描適用于兒童，但是關(guān)于對嬰幼兒采用“雙低”掃描的報道鮮見。本研究采用“雙低”和個性化NI設(shè)置方案后，B、C組的總平均ED較A組降低25.29%，提示“雙低”掃描可用于降低患兒的輻射劑量。

本研究對CT掃描圖像進(jìn)行主觀評價，發(fā)現(xiàn)3組主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義，采用“雙低”掃描方案的C組圖像也可滿足臨床診斷。雖然皮下脂肪噪聲有少量增加，約10.4%，但是仍可接受。CNR也常用于客觀評價圖像質(zhì)量[12]。本研究3組的肝實質(zhì)、腎皮質(zhì)CNR均大于20，圖像質(zhì)量好；C組肝臟、腹主動脈CNR較B組CNR稍大，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，是因為管電壓降低后，臟器的CT值增加，但肝臟、腹主動脈CNR分別僅升高3.09%和0.25%，可保證圖像質(zhì)量。因此，本研究在采用“雙低”掃描方案后，圖像質(zhì)量可滿足診斷需求，但可使對比劑的用量降低。

本研究的不足：病例數(shù)少；未對腹圍≥70 cm的患兒進(jìn)行研究；由于是回顧性分析，動脈期的管電壓不一致，故未評價該期圖像；因患兒體型變化較大，未采用更低的80 kV管電壓掃描并進(jìn)行評價。

總之，采用低濃度對比劑(270 mgI/ml)聯(lián)合100 kV管電壓進(jìn)行CT掃描，所得圖像可滿足臨床診斷要求。

[參考文獻(xiàn)]

[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,陳欣.管電流自動調(diào)節(jié)技術(shù)在兒童腹部CT中的應(yīng)用.中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù),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]高軍,于彤,劉志敏,等.低速對比劑注射方案在兒童腹部實體瘤增強(qiáng)CT掃描中的應(yīng)用.中國介入影像與治療學(xué),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]Guimar?es 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.