低剂量指数在降低颅缝早闭患儿CT检查辐射剂量的应用

陈子路，边传振，高杨

1.江苏省肿瘤医院&江苏省肿瘤防治研究所&南京医科大学附属肿瘤医院 放疗科，江苏 南京 210000；2.南京医科大学附属儿童医院 放射科，江苏 南京 210000

引言

颅缝早闭也称颅骨狭窄症或狭颅症，是指在婴幼儿时期一个或多个部位的颅缝过早闭合，影响颅骨和脑组织的正常发育，从而产生的一组疾病的统称，病因不明，目前认为可能是遗传基因缺陷造成颅骨在宫内发育异常所导致[1]。在新生儿中的发病率为0.20‰～0.25‰，易造成颅面畸形，颅缝早闭引起颅内容物发育受限，是引起头面部畸形和神经症状与体征的主要原因[2]。及时的外科干预不仅能够降低颅内压，减少相关的神经症状，还能够阻止颅面部畸形的进行性发展[3]。虽然临床上可以依据颅面部畸形的不同状态大致判断早闭颅缝的位置，但影像学检查可进一步评估早闭颅缝的严重程度，并判断颅内结构有无病变，进而为手术方案的制定及术后疗效复查提供依据[4]。近年来CT检查由于其超高的密度分辨率及空间分辨，且能够进行多平面重组及容积重组，已成为颅缝早闭患儿术前评估及术后疗效复查的重要依据[5]，但由于行CT检查的颅缝早闭患儿的年龄普遍较小，正处于快速生长发育期，且需要进行多次复查才能确定疗效，因此CT检查带来的辐射风险越来越受到人们的关注[6]，有报道称儿童时期所受辐射剂量累计多于50 mGy，得白血病的风险就会上升3倍[7]，若累计多于60 mGy，得脑肿瘤的风险也会上升3倍[8]。基于此，本研究拟通过降低低剂量指数（Dose Rigth Index，DRI）来对颅缝早闭患儿颅骨进行低剂量CT成像。

1 材料与方法

1.1 一般资料

本研究通过医院伦理委员会审批同意后（审批号：201812260-1）和患儿家属签署低剂量CT扫描方案知情同意书后进行（检查失败的患儿另行颅骨“黑骨”MR替代扫描[9]）。前瞻性收集2020年6月至2021年5月于我院行头颅CT平扫的1～3岁颅缝早闭患儿166例：男86例，女80例，平均年龄（1.38±0.24）岁，将患儿采用电脑随机数字法随机分为A、B、C、D组，其中A组44例：男24例，女20例，平均年龄（1.45±0.33）岁；B组43例：男21例，女22例，平均年龄（1.29±0.18）岁；C组39例：男22例，女17例，平均年龄（1.33±0.21）岁；D组40例：男19例，女21例，平均年龄（1.41±0.24）岁，各组患儿性别及年龄间的差异无统计学意义（P＞0.05）。

纳入标准：符合年龄（1～3岁）要求的患儿；家长同意进行此次研究的患儿；经本院神经外科诊断为颅缝早闭且已行常规MRI检查并排除颅内病变，本次CT检查只为观察颅骨及颅缝状况。排除标准：头颅有金属异物无法去除的患儿；颅缝早闭合并颅外较大占位性病变的患儿；颅缝早闭合并其他颅内占位性病变的患儿。

1.2 检查方法

采用Brilliance128iCT（飞利浦公司，荷兰）进行数据采集，检查前对不能配合的患儿行水合氯醛（1 mL/kg）镇定并去掉扫描范围内金属及其他异物，其他非投照部位用铅衣防护。患儿仰卧，身体正中矢状面垂直于床面，头部置于CT头颅支架内，见图1，听眦线垂直于床面，采用侧位定位像，并用管电压100 kV和DoseRight技术进行数据采集，螺距为0.914，X射线管旋转1周0.33 s，探测器64×0.625，视野200 mm×200 mm，A、B、C、D组患儿依次选取27、25、23、21这4个DRI进行扫描，扫描范围从颅底扫至颅顶，采用iDose4重建算法重建出骨窗和脑窗层厚1 mm、层间距1 mm的图像，重组骨窗和脑窗层厚5 mm、层间距5 mm的冠状位和矢状位图像，重组3D图像。

图1 患儿CT检查体位摆放图

1.3 辐射剂量评价

从CT工作站剂量报表中获取患儿本次CT检查的容积CT剂量指数（Volume CT Dose Index，CTDIvol）及剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）[10]。

1.4 CT图像质量评价

1.4.1 图像质量的客观评价

在1 mm层厚横断面骨窗图像上选取侧脑室中心层面额顶部及颞部左侧近颅骨区域10～15 mm2的椭圆形区域为感兴趣区，测得兴趣区平均CT值，作为信号值（Signal，S），将该兴趣区移至同层面扫描区域内无物体背景区，测得CT值的标准差作为噪声值（Noise，N），两者比值作为该图像的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），SNR=S/N[11]。

1.4.2 图像质量的主观评价

由CT室1名副主任医师及1名主管技师作为观察者对所得图像进行评价。① 在脑窗图像上对脑组织显示情况采用5分制评价：1分：颅脑各组织对比差显示不清晰，噪声颗粒粗大并且分布不均，噪声极多，完全没有诊断价值；2分：颅脑各组织对比较差显示稍清晰，噪声颗粒较粗大并且不均，噪声较多，基本无诊断价值；3分：颅脑各组织尚能显示，对比度尚可，噪声颗粒较多且较粗糙，但基本能均匀分布，基本满足临床需求；4分：颅脑各组织对比度较好能清晰显示，噪声颗粒不明显且均匀分布，能满足诊断需求；5分：颅脑各组织对比度良好显示非常清晰，噪声颗粒少且细腻并分布均匀，完全满足诊断要求。≥3分时，CT图像中脑组织、颅骨及软组织间的分界显示清晰，不会因图像质量问题影响政策组织及病灶的显示，不易造成漏诊，因而被认为满足临床诊断需求[11]。② 在骨窗图像上对颅骨及颅缝的显示采用3分制进行评价：颅骨显示锐利度差，与脑组织分界不清晰，无法有效辨别出颅缝，得1分；颅骨显示锐利度一般，与脑组织分界清晰，基本能够辨别出颅缝，得2分；颅骨显示锐利度好，与脑组织分界非常清晰，能够清晰辨别出颅缝，得3分[12]。≥2分时颅骨及颅缝能够显示清晰，因而被认为满足临床诊断需求。若2个观察者评分不一致由观察者间讨论后给出最终评分。

1.4.3 诊断符合率

在排除患儿病史及扫描参数等信息影响的情况下，由CT室1位副主任医师及1位主治医师对患儿早闭颅缝的位置给出判断，若判断不一致经共同讨论后给出最终结果，并将影像学诊断结果与临床结果进行对照。

1.5 统计学分析

采用SPSS 18.0统计软件进行分析，定量资料以±s表示。4组患儿的年龄、图像SNR和所受辐射剂量采用单因素方差分析进行比较，若差异有统计学意义再采用Bonferroni统计法行多重比较，各组主观评分为各分级评分与对应例数乘积的总和，采用多个独立样本的非参数检验（Cruskal-WallisH秩和检验）进行分析，患儿性别及诊断符合率间的差异采用χ2检验进行分析，P＜0.05为差异有统计学意义。各观察者主观评分一致性分析采用Kappa检验Kappa≤0.2为一致性差，0.2＜Kappa≤0.4为一致性一般，0.4＜Kappa≤0.6为一致性中等，0.6＜Kappa≤0.8为一致性较强，0.8＜Kappa≤1.0为一致性强。

2 结果

2.1 图像质量的客观评价结果

4组患儿额部和颞部CT图像的SNR的差异均有统计学意义（P值均＜0.001），均为A组＞B组＞C组＞D组（P值均＜0.001），见表1。

表1 图像质量的客观评价结果（±s，分）

表1 图像质量的客观评价结果（±s，分）

组别（例） 额部SNR 颞部SNR A组（n=44） 36.53±6.27 16.82±4.36 B组（n=43） 30.71±5.45 13.58±3.77 C组（n=39） 25.64±5.81 10.52±4.12 D组（n=40） 19.86±4.79 7.21±3.93 F值 252.98 144.23 P值 ＜0.001 ＜0.001

2.2 图像质量的主观评价结果

4组患儿脑组织不同观察者间评分一致性较强（Kappa值分别为0.71、0.64、0.82、0.69），组间主观评价得分间的差异有统计学意义（P＜0.001），为A组＞B组＞C组＞D组（P＜0.001）；4组患儿颅骨图像不同观察者间评分一致性较强（Kappa值分别为0.66、0.0.73、0.84、0.75），组间主观评价得分间的差异无统计学意义（P=0.06），见表2和图2。结果表明A、B、C、D组患儿的扫描DRI依次降低，颅脑组织的图像噪声增加，颅骨组织的图像噪声变化不明显，对不同部位颅缝早闭都能够明确诊断。

图2 4组患儿骨窗CT图像

表2 图像质量的主观评价结果（例）

2.3 诊断符合率

CT影像学诊断结果与临床结果对照，4组患儿的诊断符合率间的差异无统计学意义（P=0.73），见表3。

表3 诊断符合率统计结果（例）

2.4 辐射剂量统计结果

4组患儿在CTDIvol和DLP间的差异均有统计学意义（P＜0.001），均为 A 组 ＞B 组 ＞C 组 ＞D 组（P＜0.001），见表 4。

表4 辐射剂量统计结果（±s）

表4 辐射剂量统计结果（±s）

组别 CTDIvol/mGy DLP/（mGy·cm）A组（n=44） 5.14±0.49 87.12±7.14 B组（n=43） 4.06±0.37 72.56±6.63 C组（n=39） 3.21±0.44 58.31±5.33 D组（n=40） 2.09±0.41 46.61±4.92 F值 479.03 466.52 P值 ＜0.001 ＜0.001

3 讨论

随着人们对辐射损伤的认识越来越深刻，合理可行尽量低原则越来越受到人们的重视，即在最小辐射输出剂量的条件下获得能满足临床诊断的图像，而不是去追求最优化的图像质量[13]。儿童头颅CT检查时由于其颅骨较薄且含钙盐量低于成人[14]，因此对X线的衰减也较低，且儿童颅骨与脑组织[15]，脑组织与脑脊液及脑室系统都有较高的天然对比度[16]，这也为儿童头颅低剂量CT扫描提供了基础[17]。

本研究中入组患儿行CT检查前1周内都已行常规MRI检查并排除颅内病变，本次CT检查只为观察颅骨及颅缝状况，由于颅骨与脑组织能产生高的X线对比度，因此本研究中各组患儿的颅骨图像的主观评价结果及诊断符合率间的差异无统计学意义，颅骨的显示情况能够满足临床需求，虽然部分患儿由于辐射输出剂量的降低造成颅脑组织的显示情况不理想，但这对本次CT检查的目的影响不大，因此本研究认为此次低剂量CT扫描方案是可行的。

本研究采用的DoseRight自动曝光控制技术，能够依据定位像信息在参考管电流的基础上上下浮动，来调节实际输出管电流的大小，而DRI主要影响参考管电流值的设定[18]，因此本研究中采用不同的DRI来控制不同组患儿的参考管电流值，并依据患儿的定位像信息对每一层图像的输出剂量进行上下浮动的调节，对输出剂量能更精确的控制，能在保证图像质量满足诊断需求的同时将辐射剂量降至最低，因此能够对颅脑外形多变的颅缝早闭患儿制定更加个性化的低剂量扫描方案[19-21]。

本研究中，将颅缝早闭患儿CT检查的DRI预设为27、25、23、21这4个值，最大值设置为27，是因为本CT室接受厂家培训推荐并在长期工作过程中运用发现，1～3岁在本科室行头颅CT检查的患儿，当设置DRI为27时都能获得满足临床需求的优质的CT图像，因此本研究中将27设置为为DRI的最高值，并采用递减的方法对A、B、C、D组患儿设置了DRI，结果表明，A、B、C组患儿无论是对颅骨及颅缝的显示还是对颅脑组织都能清晰显示，说明在需要对颅缝早闭患儿的颅骨、颅缝及脑组织都要观察时应当将DRI设置为23，这样既能得到满足诊断需求的图像，也能将患儿的辐射剂量降到最低，D组患儿的图像在颅骨及颅缝的显示能够满足诊断需求，但对颅脑组织的显示不清晰，不能为临床诊断提供充足的依据，易造成漏诊误诊，因此如果只需要观察颅骨及颅缝而对脑组织的观察不做要求时，为了降低辐射剂量减少辐射损伤，可以将DRI设置为 21[22]。

本研究中还存在以下几点不足：① 由于入组患儿的样本量较小，本研究对不同颅缝早闭的患儿未细化分组，因为不同颅缝早闭会有不同的颅骨外观及发育特征，这可能会对定位像产生不同的影响，由于本研究中采用的剂量控制与定位像有关，这可能会对辐射剂量产生影响，今后我们将对这一情况进行更深入的研究；② 图像质量主观评分与观察者的诊疗水平、阅片喜好及倾向有关，评分结果可能存在争议，特别是诊断符合率结果，还有待进一步验证；③ 没有将4～16岁患儿纳入本研究，由于不同年龄段颅骨骨化特点及头围差异较大，因此对不同年龄段的DRI个性化设置还需做进一步细化研究；④ 本研究中最高DRI预设仅参考了本CT室的经验，缺乏多中心的横向研究验证。

虽然存在上述不足，但本研究初步明确了颅缝早闭患儿低剂量头颅CT扫描的可行性，对不同临床需求的CT检查应制定个性化的扫描方案。