儿童颞骨CT扫描成像是诊断儿童颞骨病变及电子耳蜗术前的常规检查^[1-2],资料表明,儿童颞骨的CT常规扫描其所接受的辐射剂量水平平均为2 mSv左右,由于儿童正处于生长发育阶段,过多的辐射剂量会影响儿童某些器官的生长发育。因此,如何降低儿童颞骨CT扫描剂量成为当前研究的热点。近年来,CT成像技术取得诸多突破性进展,宝石能谱CT成像技术作为一种新型扫描技术,采用自适应统计迭代重建方法,能够在不降低被检者图像质量的前提下,降低被检者照射剂量的潜能,具有较大的临床价值。因此,本研究目的主要在于探讨其他扫描条件相同的情况下,对比宝石能谱高分辨CT(美国GE公司,Discovery HD CT750)和64排容积CT(美国GE公司,Lightspeed VCT64)两种不同仪器对儿童颞骨扫描的不同剂量,评价宝石能谱高分辨CT的自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction,ASiR)方法对儿童颞骨低剂量扫描的可行性及潜在的临床应用价值。

1. 研究对象:选取河南省人民医院2015年9月至2016年1月期间因先天性耳聋及其他原因而接受影像中心CT扫描的患儿60例,依据其年龄和就诊顺序分为宝石高分辨能谱CT扫描仪组(A组)、64排容积CT(B组)。两种CT扫描仪均为美国GE公司生产。A组患儿30例,其中,男18例,女12例,[JP2]年龄2~14岁,平均年龄为5岁;B组30例,男17例,女13例,年龄2~14岁,平均年龄为6岁。两组患儿的年龄及性别比例差异无统计学意义(P > 0.05)。入组患儿的家长均已告知并签署了知情同意书,且该项研究已获得本院伦理委员会批准。

2. 各组扫描条件: A组电压为100 kV,z轴为自动管电流,设置范围为20~350 mA,扫描层厚0.625 mm,螺距0.516,旋转时间0.6 s,头视野(SFOV head),准直器宽度64×0.625 cm,预设噪声指数(noise index,NI)为12,使用ASiR方法对图像进行后重建,ASiR权重值设为40％。扫描范围乳突尖至鼓室盖上缘。B组电压、管电流、扫描层厚、螺距、旋转时间及准直器宽度均与A组对应参数相同,不同的是该组扫描NI为8,使用滤波反向投影(filtered back projection,FBP)方法对原始图像进行后重建。扫描范围同A组,所得原始图像均经主机后台进行层厚0.625 mm,间隔0.625 mm横断面重建。

3. 图像分析:记录各组CT扫描序列中的最大和最小电流及容积CT剂量指数(CT dose index-volume,CTDI_vol)。客观评价方法选取噪声作为评估图像质量的客观指标。噪声的测量方法为将感兴趣区(ROI)置于临近颞骨密度相对较均匀的脑组织区域,每个ROI面积大约为3 mm²,每组参数组合图像选取3次ROI,测量出其CT值及标准差(SD),其SD作为图像的客观噪声。图像的主观评分由2名放射科副主任医师在图像归档和信息系统(PACS)上采取双盲法独立阅片及评分,阅片时使用相同的窗宽(3 500~4 000 HU)、窗位(550~650 HU)。依据图像解剖结构显示情况及清晰程度将所得图像分为1~5分^[3]。1分为噪声极为严重,解剖结构不清,图像极差,无法用于临床诊断;2分为噪声较重,解剖结构不清,图像较差,无法用于临床诊断;3分为噪声略大,解剖结构一般,图像一般,基本达到临床诊断的标准; 4分为噪声较小,解剖结构比较清晰,图像对比度、锐度略差,达到临床诊断的标准;5分为噪声小,细微解剖结构清晰,对比鲜明,达到临床诊断的标准。

4. 辐射剂量计算:完成检查后记录受检者剂量容积指数(CTDI_vol)及扫描长度(L),并根据公式计算剂量长度乘积(DLP)及有效剂量(E)。

(1)

(2)

其中,转换系数k=0.002 3 mSv·mGy·cm^-1(欧洲CT质量标准指南)^[4]

5. 统计学处理: 数据以x±s表示,采用SPSS 18.0软件进行数据分析,分别对各组患儿的平均电流、CTDI_vol进行独立样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

1. 两组患儿扫描的管电流和CTDI_vol: A组管电流范围85~200 mA,B组管电流范围100~220 mA,两组比较差异有统计学意义(t=-9.76,P < 0.05)。A组CTDI_vol为20.35~36.15 mGy;B组为25.58~46.75 mGy,;两组间差异有统计学意义(t=-13.31,P < 0.05)。A组平均管电流、CTDI_vol较B组均降低了34%左右,见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 宝石CT和VCT64排扫描分别在ASiR和FBP重建方法下各个结果的比较(x±s) Table 1 Results using ASiR and FBP reconstruction method(x±s) 组别 例数 管电压(kV) 管电流(mA) CTDIvol(mGy) 图像噪声(HU) 主观评分 A组 30 100 110.40±21.72 26.43±3.48 33.13±2.68 4.06±0.03 B组 30 100 168.56±24.36 39.66±4.17 33.79±2.93 4.05±0.03 t值 -9.76 -13.31 -0.91 1.23 P值 < 0.05 < 0.05 > 0.05 > 0.05 注:A组.宝石高分辨能谱CT扫描;B组.64排容积CT扫描;ASiR.自适应统计迭代重建;FBP.滤波反向投影

表 1 宝石CT和VCT64排扫描分别在ASiR和FBP重建方法下各个结果的比较(x±s) Table 1 Results using ASiR and FBP reconstruction method(x±s)

图 1 两组图像的主观评分 A.宝石CT; B. VCT 64 Figure 1 Subjective rating of the image A. gemstone CT; B. VCT 64

2. 两组患儿图像噪声及主观评分:临近颞骨密度相对较均匀的脑组织噪声(图 1,表 1)。A组噪声均值为33.13±2.68,B组均值为33.79±2.93,两组比较差异无统计学意义(P > 0.05)。A组主观评分均值为4.06±0.03; B组主观评分均值为4.05±0.03;两组间差异无统计学意义(P > 0.05)。

迭代重建方法是目前CT应用领域的研究重点之一,近期的许多研究表明,迭代重建方法在CT的临床应用中能够有效降低扫描辐射剂量。据相关报道,接受相同的剂量,儿童对射线的敏感性是成年人的10倍有余,每毫安秒的辐射剂量比成人高1.6~1.7倍,过多的辐射剂量可增加放射性白内障、眼晶状体透明度下降、眼眶肿瘤,唾液腺肿瘤以及诱发甲状腺肿瘤的发生^[5-6]。因此,儿童的年龄越小危害性越大,且患癌的风险成正相关性。随着常规CT扫描的增加,总体受检人群受到的辐射剂量水平也随之增加,尤其是先天性耳畸形的儿童患者。所以,在不影响诊断的前提下合理降低颞骨CT扫描辐射剂量尤为重要。在一定范围内CT辐射剂量与图像质量呈正相关,而前两者与图像噪声具有一定的负相关性。因此,本研究根据目标噪声值实时调节管电流的方案,在增加图像噪声及图像质量的前提下,合理降低管电流及患者所受辐射剂量。

本研究中采用两种扫描仪对儿童颞骨进行低剂量扫描,其中一组使用ASiR方法对图像进行后重建,ASiR权重值设为40％。ASiR算法与以往的FBP技术不同,它通过建立噪声模型,能够运用有效的统计迭代方法及相关代数算法有选择性地识别并去除图像的噪声,使图像更加清晰,从而能够在辐射剂量显著减少的情况下,得到较好的图像^[7],使该方法成为减少扫描辐射的研究热点。ASiR值的高低代表重建算法中ASiR的权重,可以在0~100％(间隔10％)的范围内自由选择。重复研究显示,随着ASiR权重增加,图像噪声水平不断下降^[8];ASiR权重设置在40％~60％时图像质量最高。李磊等^[9]的结肠息肉模型低剂量研究显示,使用50％的ASiR重建图像,对5 mm以上息肉检出率可达到100%。从扫描方法中可以看出HDCT 750扫描时的NI值比VCT 64扫描仪提高了4个单位(即为12、8),重建方法为ASiR(权重值设为40％),余扫描参数相同,从结果分析可以看出采用HDCT 750扫描能够在不影响图像质量的前提下,有效地降低扫描辐射剂量,本研究中CTDI_vol下降达34.25％。因此,本研究结果证明与VCT 64的FBP的重建方法相比,在不影响图像质量及临床诊断的情况下,宝石能谱CT的ASiR重建方法能够合理、有效地降低儿童颞骨的CT扫描辐射剂量,具有潜在的临床应用价值。本研究只对不同管电流对辐射剂量的影响进行了初步研究,不同管电压对辐射剂量的影响,有待进一步研究。