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腹部CT是临床上常见的辅助检查手段，对儿童外伤、占位及发育异常等都具有良好的显示能力[1]，但少年儿童对X线损伤敏感[2]，在腹部CT检查过程中，如何降低患儿受到的辐射剂量并得到满足诊断需求的图像成为各界关注的焦点[3]。DoseRight技术是一种常见的自动剂量控制技术(AEC)，能通过病人的定位像信息来实现实时动态的剂量调节。有报道[4]称，采用CARE Dose 4D和CARE kV技术进行腹部CT扫描时选用侧位定位像较之正位定位像降低了辐射剂量；也有学者[5]通过对体模研究发现，在AEC条件下，采用正侧双定位像较之单一正位定位像降低了腹部体模的辐射剂量，但目前对儿童腹部CT检查时如何使用定位像尚未见明确定论。本研究探讨正位定位像、侧位定位像和正侧双定位像结合DoseRight技术对儿童腹部CT检查的图像质量和辐射剂量的影响。现作报道。
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本研究通过南京医科大学附属儿童医院伦理委员会审批。前瞻性连续采集2018年1月至2019年6月我院行腹部CT检查的1~17岁患儿388例，其中男195例，女193例，年龄(10.33±2.46)岁。纳入标准：患儿符合年龄标准；患儿家长同意进行此次研究。排除标准：患儿体内或体外有金属异物；患儿腹部有较大占位性病变；患儿超重或低于正常体质量；患儿家长不同意此次研究。依据年龄分为1~6岁组(A组)、7~12岁组(B组)和13~17岁组(C组)。其中A组患儿145例，采用随机数字法分配到A1组(正位定位像)50例、A2组(侧位定位像)48例和A3组(双定位像)47例；B组125例，采用随机数字法分配到B1组(正位定位像)43例、B2组(侧位定位像)42例和B3组(双定位像)40例；C组118例，采用随机数字法分配到C1组(正位定位像)41例、C2组(侧位定位像)39例和C3组(双定位像)38例。
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使用荷兰飞利浦公司Brilliance 128 iCT进行数据采集，选用128×0.625 mm探测器，螺距0.914，球管旋转一周0.33 s，FOV为200 mm×200 mm。扫描时患儿仰卧，双上肢上举，检查前去除患儿扫描范围内金属等高密度物品，选用DoseRight、Z-Modulation及3D-Modulation技术。A、B、C组患儿管电压分别为80、100、120 kV，DoseRight指数均为17，从膈肌顶部扫至耻骨联合，采用iDose4算法进行图像重建，重组图像层厚5 mm，层距5 mm。记录患儿腹部扫描范围(L)。在肝门层面CT图像上测量患儿腹部前后径(AP)和左右径(LAT)，并计算其有效直径(ED)，$ED = \sqrt {AP \times LAT} $ [6]。
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从机器自动生成的剂量报表获得患儿的容积CT剂量指数(volume CT dose index，CTDIVOL)，并在患儿最中间层面CT图像上画感兴趣区(ROI)，ROI尽量小但要覆盖横断面图像所有解剖结构，记录感ROI面积(记作Aroi)及ROI平均CT值(记作CTroi)，计算水当量直径(water equivalent diameter，WED)，依据WED对应的转换因子f计算体型特异性剂量估算值(size-specific dose estimate，SSDE)[7]。计算公式如下：
$ \begin{array}{l} WED = 2\sqrt {\frac{{{\rm{ }}Aroi{\rm{ }}}}{n}\left( {\frac{{{\rm{ }}CTroi{\rm{ }}}}{{1000}} + 1} \right)} \\ {\rm{f}} = 1.874799 \times \exp ( - 0.038731 \times {\rm{ WED }})\\ {\rm{SSDE }} = {\rm{f}} \times {\rm{ CTDIVOL}} \end{array} $
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选取CT图像第五腰椎层面椎旁肌肉区和肝门层面脾区30~60 mm2区域为ROI，获得ROI平均CT值(Hu)及CT值的标准差(SD)，Hu代表该ROI信号值，SD值代表该ROI客观噪声值，计算该ROI信噪比(SNR=Hu/SD)[8]。
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由放射科一位副主任医师和一位主管技师作为观察者，在同一医疗影像管理系统上对所得图像进行评价。在腹窗图像上，根据肝实质及肝内血管、胆囊壁、肾实质及近端输尿管和膀胱、胰腺轮廓的显示、大血管的显示及生殖器官的显示，进行5分制评分。图像整体噪声少，质地细腻，腹部各组织结构能够清晰显示，各组织间有良好的对比度，完全满足诊断要求者评为5分；图像整体噪声不大，质地较细腻，腹部各组织结构能够较清楚显示，能够满足临床诊断者评为4分；图像整体噪声较多，质地一般，有部分组织结构尚能够显示但显示欠佳，能基本满足诊断要求者评为3分；图像整体噪声多，质地差，腹部各组织结构不能显示，不能满足诊断要求者评为2分；图像整体噪声多，质地很差，腹部各组织结构完全不能显示，完全没有诊断价值者评为1分[9]。≥3分图像认为可满足诊断要求。若两位观察者评分不一致，由观察者商定后给出最终评分。
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采用方差分析、q检验和χ2检验。
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A、B、C组患儿组内各小组间比较，CTDIVOL、SSDE和L均为正位定位像组高于侧位定位像组和双定位像组(P < 0.01)；侧位定位像组CTDIVOL、SSDE均高于双定位像组，2组L差异无统计学意义(P>0.05)(见表 1)。
分组 n CTDIVOL/mGy SSDE/mGy L/cm ED/cm A1组 50 3.75±0.17 12.98±0.48 33.41±4.17 14.11±3.31 A2组 48 3.15±0.19* 11.41±0.31* 30.15±5.24* 14.03±2.47 A3组 47 2.73±0.16*# 9.86±0.36*# 29.66±5.09* 13.98±3.19 F — 423.10 769.60 8.68 0.02 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 >0.05 MS组内 — 0.030 0.153 23.481 9.096 B1组 43 4.41±0.45 12.14±0.61 38.55±6.33 15.06±4.11 B2组 42 3.71±0.39* 10.02±0.44* 35.79±5.57* 14.98±3.54 B3组 40 3.28±0.28*# 8.81±0.56*# 35.47±6.09* 14.73±3.79 F — 93.00 404.20 3.35 0.08 P — < 0.01 < 0.01 < 0.05 >0.05 MS组内 — 0.146 0.293 36.077 14.619 C1组 41 5.95±0.43 12.71±0.67 46.76±6.31 18.97±4.25 C2组 39 4.72±0.38* 9.94±0.57* 40.03±5.72* 19.01±5.04 C3组 38 3.79±0.46*# 8.21±0.55*# 39.98±6.22* 19.07±6.10 F — 258.10 566.70 16.45 0.00 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 >0.05 MS组内 — 0.180 0.361 37.108 26.648 q检验：与1组比较*P < 0.05；与2组比较#P < 0.05 表 1 各组患儿CTDIVOL、SSDE和L比较(x±s)
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A、B、C组患儿组内各小组间脾区和椎旁肌肉区SD和SNR差异均有统计学意义(P < 0.01)，其中SD均为正位定位像组小于侧位定位像组，侧位定位像组小于双定位像组(P < 0.05)；SNR均为正位定位像组高于侧位定位像组，侧位定位像组高于双定位像组(P < 0.05)(见表 2)。
分组 n SD SNR 脾区 椎旁肌肉区 脾区 椎旁肌肉区 A1组 50 9.33±0.38 14.86±3.79 8.56±1.42 5.45±0.79 A2组 48 11.29±0.46* 16.53±4.60 7.27±1.34* 4.37±0.63* A3组 47 13.42±0.57*# 18.77±4.46*# 6.39±1.05*# 2.93±0.46*# F — 900.20 10.11 35.18 186.00 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 — 0.225 18.404 1.647 0.415 B1组 43 9.15±0.49 15.85±4.74 9.08±1.26 6.08±0.72 B2组 42 10.09±0.57* 17.97±5.03* 8.01±1.34* 5.31±0.67* B3组 40 12.44±0.78*# 20.55±4.79*# 6.84±1.21*# 3.84±0.58*# F — 305.30 9.72 32.13 122.10 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 — 0.386 23.572 1.618 0.437 C1组 41 9.21±0.45 15.38±4.62 8.86±1.47 5.98±0.41 C2组 39 12.45±0.57* 16.93±3.89 7.43±1.33* 4.68±0.55* C3组 38 14.18±0.62*# 19.76±3.63*# 6.52±1.15*# 3.21±0.53*# F — 839.20 11.60 31.34 304.2 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 — 0.301 16.664 1.762 0.249 q检验：与1组比较*P < 0.05；与2组比较#P < 0.05 表 2 各组患儿图像质量客观评价结果比较(x±s)
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各组患儿图像质量主观评分均≥3分，满足诊断需求，3组患儿组内各小组间图像质量主观评分差异均无统计学意义(P>0.05)(见表 3)。
分组 n 得分(5/4/3/2/1) 分组 n 得分(5/4/3/2/1) 分组 n 得分(5/4/3/2/1) A1组 50 33/11/6/0/0 B1组 43 28/10/5/0/0 C1组 41 31/7/3/0/0 A2组 48 29/11/8/0/0 B2组 42 27/9/6/0/0 C2组 39 27/8/4/0/0 A3组 47 25/12/10/0/0 B3组 40 26/6/8/0/0 C3组 38 26/7/5/0/0 χ2 — 1.51 — — 0.06 — — 0.45 P — >0.05 — — >0.05 — — >0.05 表 3 患儿图像质量主观评价结果(n)
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少年儿童细胞分裂活跃，易受X线辐射损伤影响，且儿童就医时常不能准确表述自身情况，因此需要借助一些辅助检查来明确诊断。腹部疾病常首选超声检查，超声对肝脾肾等实质性脏器的病变较敏感，但对腹部胃肠道等空腔脏器及骨质损伤作用有限[10]。因此，CT成为儿童腹部重要的辅助检查手段，对于明确损伤部位及严重情况有重要的参考价值，但CT带来辐射损伤问题也备受各界关注，如何在满足诊断需求图像的前提下最大限度地降低患儿的辐射剂量成为当前业内人士关注的重要课题。
有学者[11]报道称，AEC能够降低CT检查的辐射剂量并且保证较好的图像质量。飞利浦公司的DoseRight技术属于AEC的一种，DoseRight的自动毫安调节功能能够依据CT扫描定位像所确定的病人体型、受检部位和X线的衰减情况实时进行相关计算，依据参考管电流的设置情况采用上下浮动的方式提前给出每一层CT图像适当的曝光量，因此DoseRight技术能优化扫描条件，在降低输出剂量的前提下保证满足诊断的图像质量[12]；纵向输出剂量动态调节功能主要体现在对Z轴方向管电流的实时调节上[13]；轴向输出剂量动态调节功能主要体现在横断面管电流的调节上，由此可见，在儿童腹部CT检查时定位像的选取会对CT扫描仪的输出剂量产生影响并间接影响图像质量和辐射剂量。
本研究对不同年龄段儿童采用正位定位像、侧位定位像及正侧双定位像在DoseRight技术条件下进行腹部CT检查发现，采用正位定位像进行定位扫描患儿的SSDE和L均高于采用侧位定位像进行定位扫描的患儿，这可能是由于：(1)侧位定位像更能清晰显示膈顶，在确定扫描范围时更加准确；(2)人体腹部左右径大于前后径，在腹部侧位定位像进行定位扫描时定位像的厚度较小，因此CT扫描仪的输出量降低。采用侧位定位像进行扫描患儿的SSDE高于采用正侧双定位像的患儿而L没有差别，这进一步说明采用侧位定位像能够更好地控制扫描范围，在辐射剂量方面，也能够说明在DoseRight技术条件下双定位像较单定位像能够提供更多的腹部射线衰减状况及解剖信息，能更加精确地对输出剂量进行调节，这可能是因为侧位定位像仅能在冠状方向上提供腹部的射线衰减情况，而矢状方向仅能获得腹部的厚度，但无法提供在此厚度下腹部前后方向对射线的衰减情况，正侧位定位像相结合能为辐射剂量的精确调节提供更多的解剖信息，进而体现在每层mAs的精确修正上，最终导致SSDE的降低[14]。
有报道[15]称CT辐射加重了辐射患癌风险，因此精确评估患儿受到的辐射剂量尤其重要。本研究中采用SSDE对患儿辐射剂量进行评价，研究[16]表明，CTDIVOL和DLP评估患儿腹部CT检查时受到的辐射剂量并不准确，为了解决这一问题，美国医学物理协会通过对体模研究提出使用水等效直径来计算病人的SSDE。水等效直径除了用代表几何外形尺寸的面积外，还用代表组织衰减的横断面的平均CT值来定义病人体型[17]，采用水等效直径计算的SSDE更能精确评估胸腹部CT检查的辐射剂量。本研究中通过计算发现各组SSDE均高于CTDIVOL，这与袁子龙等[9]报道相一致，说明CTDIVOL低估了儿童腹部CT检查的辐射剂量，因此本研究采用SSDE来表示患儿的辐射剂量更加准确。
CT图像质量和辐射剂量是一对矛盾综合体，降低辐射剂量势必会导致图像质量的下降，如何在降低受检者辐射剂量的同时保证图像质量成为人们关注的热点，其中图像质量评价是重要的一个环节[18]。目前对腹部CT图像的主观评价主要是以影像医生为观察者，依据以往医生凭经验制定的标准对图像质量进行视觉打分[19]，因为医学图像主要是为医生服务的，因此主观评价法是相对合理可靠的，但主观评价同时也受多种因素如观察者的临床经验、知识体系、观察环境等的影响[20]，因此有人提出采用CT图像中具有代表性区域的SNR和SD作为客观评价标准对主观评价进行补充[21]。本研究同时采用主观及客观评价两种方法对图像质量进行评分，结果更加准确，且选取了脾区及椎旁肌肉区为代表区域，这些区域对剂量的变化敏感，能准确体现出剂量变化对图像质量的影响。本研究中各年龄段患儿采用正侧双定位像扫描的图像质量客观评分稍低于另外两组患儿，而主观评分没有差异，说明客观评价法对输出剂量的变化更加敏感，但这种变化在主观评分上并没有反映出来，如果输出剂量的变化影响到了主观评分，我们就需要密切关注图像质量，以免得到的图像不合格，影响临床诊断。
本研究的不足之处在于：(1)图像质量主观评分与观察者的读片喜好与倾向有关，评分结果可能存在争议；(2)没有对患儿的体质量进行匹配，参考相关文献，采用了有效直径来间接反映患儿的体型差异[22]；(3)研究选取腹部最中间层面的相关参数来计算SSDE，由于患儿每层CT图像形态各异，若对每一层CT图像参数进行测量，得到SSDE也会不同，因此，选取最中间层面来代表整体是不精确的，但由于腹部CT检查图像数量多，目前也没有相应的软件来辅助识别及运算，每一层都进行人工测量工作量大、不易完成，且容易产生误差，但有报道[23]称，选取具有代表性的层面来替代整体是有一定的可行性的，今后我们会对这一方面的问题进行深入研究。
综上所述，双定位像结合DoseRight技术进行儿童腹部CT检查时能够更精确控制扫描范围并降低辐射剂量同时保证图像质量，有一定的实用价值。
DoseRight技术条件下不同定位像对儿童腹部CT辐射剂量及图像质量的影响
Effect of different positioning images on the radiation dose and image quality of abdominal CT in children under DoseRight technology
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摘要:
目的比较采用正位定位像、侧位定位像和双定位像在DoseRight技术条件下进行儿童腹部CT检查时对图像质量和辐射剂量的影响。 方法前瞻性收集行腹部CT检查的1~17岁患儿388例，依据患儿年龄分为1~6岁组（A组）、7~12岁组（B组）和13~17岁组（C组），每组患儿采用随机数字法分别分配到正位定位像组、侧位定位像组和双定位像组。采用飞利浦128 iCT进行数据采集，记录患儿的扫描范围和容积CT剂量指数（CTDIVOL），计算其体型特异性剂量估算值（SSDE），对CT图像质量进行主观及客观评价。 结果3组患儿组内各小组间CTDIVOL和SSDE差异均有统计学意义（P < 0.01），均为正位定位像组高于侧位定位像组，侧位定位像组高于双定位像组（P < 0.05）。各组患儿图像质量主观评分均≥3分，满足诊断需求，3组患儿组内各小组间图像质量主观评分差异均无统计学意义（P>0.05）。 结论进行儿童腹部CT检查时采用双定位像进行扫描能够更精确控制扫描范围同时降低辐射剂量并保证图像质量。 -
关键词:
- 电子计算机体层扫描 /
- 定位像 /
- DoseRight技术 /
- 辐射剂量 /
- 儿童
Abstract:ObjectiveTo compare the effects of the anteroposteric, lateral and dual positioning images on the image quality and radiation dose in children abdominal CT examination under DoseRight technology. MethodsThe data of abdominal CT examination in 388 children aged 1-17 years were prospectively analyzed.According to the age, the children were divided into the 1-6 years old group(group A), 7-12 years old group(group B) and 13-17 years old group(group C).The children in each group were assigned to the anteroposteric, lateral and double positioning groups by random number method.The Philips 128 iCT was used for the data collection, the scan range and volume CT dose index(CTDIVOL) were recorded, the size-specific dose estimate(SSDE) were calculated, and the image qualities were subjectively and objectively evaluated in three groups. ResultsThe differences of CTDIVOL and SSDE among three groups were statistically significant(P < 0.01), which in anteroposterior positioning group were higher than those in lateral positioning group, and which in lateral positioning group were higher than those in dual positioning group(P < 0.05).The subjective scores of the image quality in three groups were more than or equal to 3 points, which met the diagnostic requirements.There was no statistical significance in the subjective score of image quality among three groups(P>0.05). ConclusionsThe application of dual positioning images in children abdominal CT examination can accurately control the scan range, reduce the radiation dose and ensure the image quality. -
Key words:
- computer tomography /
- positioning image /
- DoseRight technology /
- radiation dose /
- child
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表 1 各组患儿CTDIVOL、SSDE和L比较(x±s)
分组 n CTDIVOL/mGy SSDE/mGy L/cm ED/cm A1组 50 3.75±0.17 12.98±0.48 33.41±4.17 14.11±3.31 A2组 48 3.15±0.19* 11.41±0.31* 30.15±5.24* 14.03±2.47 A3组 47 2.73±0.16*# 9.86±0.36*# 29.66±5.09* 13.98±3.19 F — 423.10 769.60 8.68 0.02 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 >0.05 MS组内 — 0.030 0.153 23.481 9.096 B1组 43 4.41±0.45 12.14±0.61 38.55±6.33 15.06±4.11 B2组 42 3.71±0.39* 10.02±0.44* 35.79±5.57* 14.98±3.54 B3组 40 3.28±0.28*# 8.81±0.56*# 35.47±6.09* 14.73±3.79 F — 93.00 404.20 3.35 0.08 P — < 0.01 < 0.01 < 0.05 >0.05 MS组内 — 0.146 0.293 36.077 14.619 C1组 41 5.95±0.43 12.71±0.67 46.76±6.31 18.97±4.25 C2组 39 4.72±0.38* 9.94±0.57* 40.03±5.72* 19.01±5.04 C3组 38 3.79±0.46*# 8.21±0.55*# 39.98±6.22* 19.07±6.10 F — 258.10 566.70 16.45 0.00 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 >0.05 MS组内 — 0.180 0.361 37.108 26.648 q检验：与1组比较*P < 0.05；与2组比较#P < 0.05 
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表 2 各组患儿图像质量客观评价结果比较(x±s)
分组 n SD SNR 脾区 椎旁肌肉区 脾区 椎旁肌肉区 A1组 50 9.33±0.38 14.86±3.79 8.56±1.42 5.45±0.79 A2组 48 11.29±0.46* 16.53±4.60 7.27±1.34* 4.37±0.63* A3组 47 13.42±0.57*# 18.77±4.46*# 6.39±1.05*# 2.93±0.46*# F — 900.20 10.11 35.18 186.00 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 — 0.225 18.404 1.647 0.415 B1组 43 9.15±0.49 15.85±4.74 9.08±1.26 6.08±0.72 B2组 42 10.09±0.57* 17.97±5.03* 8.01±1.34* 5.31±0.67* B3组 40 12.44±0.78*# 20.55±4.79*# 6.84±1.21*# 3.84±0.58*# F — 305.30 9.72 32.13 122.10 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 — 0.386 23.572 1.618 0.437 C1组 41 9.21±0.45 15.38±4.62 8.86±1.47 5.98±0.41 C2组 39 12.45±0.57* 16.93±3.89 7.43±1.33* 4.68±0.55* C3组 38 14.18±0.62*# 19.76±3.63*# 6.52±1.15*# 3.21±0.53*# F — 839.20 11.60 31.34 304.2 P — < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 MS组内 — 0.301 16.664 1.762 0.249 q检验：与1组比较*P < 0.05；与2组比较#P < 0.05
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表 3 患儿图像质量主观评价结果(n)
分组 n 得分(5/4/3/2/1) 分组 n 得分(5/4/3/2/1) 分组 n 得分(5/4/3/2/1) A1组 50 33/11/6/0/0 B1组 43 28/10/5/0/0 C1组 41 31/7/3/0/0 A2组 48 29/11/8/0/0 B2组 42 27/9/6/0/0 C2组 39 27/8/4/0/0 A3组 47 25/12/10/0/0 B3组 40 26/6/8/0/0 C3组 38 26/7/5/0/0 χ2 — 1.51 — — 0.06 — — 0.45 P — >0.05 — — >0.05 — — >0.05
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