自1971年第1代X射线计算机断层扫描(computed tomography，CT)装置问世以来，CT经历了从气体探测器到固体探测器，从单纯的轴位扫描到螺旋扫描，从单排探测器到多排探测器的不断发展，其优质图像和快速扫描的优势使CT检查在儿童疾病中的临床诊断价值得到了临床和放射医学工作者的广泛认同。在过去的10年中，全球CT检查应用频度及有效剂量迅速增加。

一、儿童CT扫描的发展现状及儿童特殊性

在联合国原子辐射效应科学委员会(United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, UNSCEAR)2018年报告中，全球CT检查占医疗照射总频度的比例为9.0%，但其对集体有效剂量的贡献在不断增加(UNSCEAR 2000年、2008年和2018年报告中分别为34%、43%和52.5%)^[1]；在欧洲及其他发展中国家，CT检查频度及其对人均有效剂量的贡献也在逐年增加：例如，美国在1985—1990、1991—1996、1997—2007年间CT扫描年人均有效剂量分别为0.05、0.14和0.24 mSv^[2]；国内的CT扫描频度由1996年的每千人口12.61次增加到2014年的47次^[3-4]。关于儿童CT扫描频度研究较少，UNSCEAR 2010年报告显示，全球超过10%的CT扫描是对18岁以下的患者进行的，其中，最常见的检查部位是头部^[5-8]。并且，与其他放射诊断程序相比，CT扫描会导致较高的辐射剂量^[9]。

对于儿童这一特殊群体，其骨髓发育及细胞分裂速度在辐射防护方面具有重要意义，新生儿骨髓含量约占体重的1.3%，且均为红骨髓，随着年龄增长，其骨髓含量逐渐降低，且逐渐转变为黄色，对辐射敏感性下降^[10]；并且，儿童期细胞分裂速度较成人更快，对于放射性肿瘤较成人也更为敏感，且有更长的预期寿命表达风险^[10]。世界卫生组织(WHO)关于《儿科影像中的辐射风险沟通》报告中显示，儿童对辐射的敏感性可能是成人的2~3倍^[11]，因此，对儿童CT扫描的剂量管理和辐射防护应当引起人们的关注。

在儿童和青少年中，最常见的放射性肿瘤主要是白血病和脑部肿瘤^{[4, 12]}。由于CT扫描所致受照剂量较低，其引起的健康效应较小，近年来，为了量化其风险，在对儿童CT扫描所致受检者辐射剂量及其远后效应的研究中，早期主要利用终生癌症风险预测模型估算CT扫描致癌风险，后期主要为回顾性队列研究，后者因有较大的人群基础和较长的随访时间，所得结果更可靠。本文拟概述近年来进行的儿童CT扫描及其癌症发病风险评估的研究进展。

二、儿童CT扫描致癌风险评估

1.辐射风险估算模型及其局限性：对于低剂量辐射致癌的研究一直是国际上比较关注的问题，首次进行CT扫描致癌风险研究的是美国Brenner与Elliston^[13]2004年评估了全身CT扫描电离辐射暴露导致的终生癌症风险。根据当时美国的放射学实践，预测每年接受CT检查的儿童中，有500名最终死于CT检查引起的癌症。该研究之后，在2006年电离辐射生物效应(BEIR Ⅶ报告)中提供的基于日本原子弹爆炸幸存者及一些医疗照射队列研究的风险预测模型基础上，结合当地肿瘤发病率与人口寿命表，国内外在估算儿童CT辐射致癌风险方面的研究逐渐增多。

国外研究包括美国Miglioretti等^[14]采用上述方法，预测在1年进行CT扫描的儿童中，将有4 350~4 870例由辐射诱发的癌症；Smith-Bindman等^[15]估计了不同类型的CT扫描、不同年龄暴露及不同性别下的癌症风险。在国内，香港2009年根据该模型估算了器官剂量为0.1 Sv时所致10万人口发生癌症的终生风险^[16]；Su等^[17]研究结果显示，与副鼻窦CT和头部CT相比，胸部CT甲状腺癌的终生归因风险最高。不同研究的结果差异主要是不同的癌症基线风险和器官剂量差异造成的。

关于模型预测的局限性^[18]：首先，该模型主要基于日本原爆幸存者终生随访观察的资料，其特点是急性照射，剂量率高，在向低剂量照射外推时存在不确定性；其次，CT扫描患者暴露于低能量X射线，且常为间歇性外照射，而日本原爆幸存者瞬间暴露于高能γ射线、中子和带电粒子，导致全身外照射和放射性沉降物的内照射；其三，在日本原爆幸存者队列与其他人群相比时的差异，对于风险预测会产生不确定性；其四，日本原爆幸存者队列研究本身由于抽样变异性、随访不完整、疾病监测和诊断产生的不可避免的误差以及选择偏倚等带来的不确定度等因素都有可能影响该模型预测的可信度^[8]。鉴于上述情况，一些国家开始开展儿童CT扫描诱发癌症的队列研究。

2.回顾性队列研究：截至2019年，共有英国^[19]、澳大利亚^[20]、中国台湾^[21]、德国^[22]、法国^[23]和荷兰^[24]等6个国家进行了大规模的回顾性队列研究，研究内容除均包含白血病和脑部肿瘤外，台湾对脑部良性肿瘤、法国和德国对淋巴瘤、澳大利亚和荷兰对所有癌症等均进行了分析。

上述研究的信息均来源于国家癌症中心，可靠性较高。研究对象均为儿童及青少年，但在对照人群的选择上有所差异。其中，英国和法国估算了受照人群的有效剂量，以队列中少于5 mGy的研究对象为对照组；德国、荷兰等以全人群为对照；中国台湾开展的队列研究为队列中的每位研究对象按照性别、年龄为匹配变量，以1:4的比例选择对照组；但澳大利亚队列研究暴露组和对照组的设置不合理，其以1985—2005年间出生的所有儿童为研究人群，起初均为对照组，当行儿童CT扫描后，经过1年的停滞期(lag period:指将在首次CT检查后在特定时间间隔发生白血病和脑部肿瘤的队列成员排除，以降低逆因果关联的发生)即转为暴露组，转入前后的累计人年分别归入对照组和暴露组，该设计会明显低估对照人群的辐射风险，且由于停滞期较短，在结果分析时无法排除逆因果关联的可能。此外，在结果分析时，发病率比(IRR)和超额相对风险的计算定义与其他研究也不相同，因此，不对该研究进行详细讨论^[20]。

队列研究的随访时间及随访是否充分直接影响队列研究的效能。在上述队列研究中，随访时间最长的是荷兰(1979—2012)，但文献显示，荷兰癌症登记处在1989年之前的癌症信息记录不全，其随访内容不够充分，导致结果出现偏倚^[25]；其次是德国队列(1980—2010)，但其队列随访过程中有近4万研究对象被忽略，且未说明原因，导致研究效能降低^[22]；其次是英国队列(1985—2002)，其随访时间和随访内容均较充分，有较高的研究效能。随访时间最短的是台湾(1998—2008)和法国(2001—2011)队列，由于其随访人数少，随访时间短，研究效能相对较低。

此外，队列研究中最重要的偏倚是逆因果关联和混杂因素导致的虚假关联。前者是指研究对象行CT扫描是由于已经出现的癌症症状而非CT扫描导致癌症发生，其解决方法是为每种类型癌症设定一定的停滞期，据查阅文献和专家讨论，一般认为白血病停滞期为2年、脑部肿瘤为5年可以较好地避免逆因果关联的发生^{[19, 26]}。英国和荷兰队列停滞期较为合理，台湾、德国、法国的脑部肿瘤停滞期较短，分别为2、2和4年。队列研究存在的混杂因素则是指对有潜在患癌倾向的儿童的处理，包括既往患有唐氏综合征及其他癌症易感综合征对辐射所致白血病，以及结节性硬化症、视网膜血管瘤等对辐射所致脑部肿瘤的发生等影响^[27-28]，对此，英国队列通过重新收集放射学信息系统(RIS)中检查结果、死亡证明、癌症登记处病理报告，并请专家对上述信息来源进行审查，排除CT检查前的癌症和有癌症可能的患者^[26]；台湾队列排除了患有可能增加癌症发病风险的疾病及有癌症史的儿童；法国队列调整了癌前因素(包括遗传缺陷和免疫缺陷等)影响；德国排除了有可能癌症征象的儿童，并将怀疑CT检查与癌症有关的儿童标记为癌症风险增加人群；荷兰队列排除了与脑部肿瘤密切相关的结节硬化症患者。

对于结局指标的收集，英国队列收集了出现结局指标的人数，并估计了每次CT扫描红骨髓和大脑的吸收剂量，以评估白血病和脑部肿瘤的超额发病风险(ERR/mGy)。结果显示，与CT扫描累积有效剂量 < 5 mGy的儿童相比，30 mGy以上的儿童患白血病的风险为对照组的3.57倍，50~74 mGy的儿童脑部肿瘤发病风险为2.7倍。在调整可能的逆因果关联和混杂因素后, 白血病和脑瘤ERR/mGy分别为0.033和0.016，均具有统计学意义，并得出儿童CT扫描与白血病和脑部肿瘤发病风险之间存在剂量反应关系的结论^[26]。

中国台湾队列与德国队列仅收集了患癌人数。中国台湾队列结果显示，白血病和脑瘤的发病风险分别是对照儿童的1.90和2.56倍，CT扫描应用频率与恶性肿瘤和良性脑部肿瘤有很强的相关性, 后者在暴露组中的风险比(HR)显著高于非暴露组；德国队列结果显示，其随访结束时仅出现12例白血病和7例脑瘤患者，受照儿童患白血病和脑部肿瘤的风险分别是全人群的1.72和1.35倍，由于其随访时间较短，人数较少，所得结果均没有统计学意义。

法国队列收集了白血病和脑瘤病例数，分别为17人和13人，并重建了受照儿童有效剂量和器官剂量，结果显示，有效剂量超过5 mGy的儿童患白血病和脑瘤的风险是对照组的1.44倍和0.79倍，当停滞期为2年时，调整后的ERR/mGy在中枢神经系统(CNS)、白血病和淋巴瘤分别为0.012、0.047和0.008，该结果与英国调整后结果相似，但由于其随访时间和随访人数较少，该结果无统计学意义。此外，在分析癌前因素在儿童CT辐射风险评估中的影响时，没有癌前因素的研究对象风险估计结果普遍接近或高于未经调整时的风险水平，这说明癌前因素并非CT扫描的集体器官剂量与癌症风险评估中的混杂因素，而更可能是一种效应修饰因子^[29]。

荷兰队列收集了白血病和脑瘤病例数，分别为44和84人，受照儿童患白血病和脑部肿瘤的风险分别是全人群的1.39和2.06倍，白血病和脑部肿瘤ERR/mGy分别为0.002和0.010，后者有统计学意义。但该研究在人年计算时存在问题，如白血病随访时间较脑瘤早8年，1990年前已有16 934人处于随访之中，但在1989年之前，癌症的确诊和报告时间及CT扫描时间没有精确信息，存在登记错误导致的偏倚；尤其与正常人群相比，该研究结果中器官剂量较低，但癌症标化发病率却升高，可能是由于某些病例存在逆因果关联；此外，研究结果中缺乏白血病诊断后2~5年的数据信息，导致结果分析时产生无法估计的偏倚^[25]。

3.正在进行的研究：儿童CT扫描所致癌症风险极低，基于以往研究可能存在很多局限性，如研究样本量不足、检验效能较低、缺乏个人剂量信息、逆因果关联等问题。目前，一项由比利时、丹麦、法国、德国、荷兰、挪威、西班牙、瑞典和英国等9个国家联合进行的大型儿童CT队列研究(EPI-CT)正在进行^[30]，该研究包括国家癌症登记中心进行登记的、22岁以下、有过CT扫描史且照射时及照射后1年内未患癌症的儿童及青少年为暴露人群。该研究旨在估计辐射致癌风险、重建个人剂量、研究生物机制及优化扫描方案等。该研究有望更好的解决上述队列研究中存在的局限和偏倚^[31]。

三、儿童CT扫描的辐射防护

儿童CT扫描的辐射防护主要包括儿童成像中辐射应用的正当性和辐射剂量最优化。正当性原则主要包括医疗程序的正当性、合理性及适宜的临床决策支持。辐射剂量最优化主要包括根据儿童体型和检查目的调整参数、诊断参考水平的建立以及避免不必要的重复检查，关注患者的辐射史^[11]。

当前，在保证图像质量的前提下，实现儿童低剂量CT扫描的最主要措施是调整CT照射参数。对于特定扫描指征的参数调整主要涉及自动管电流调制技术的应用、自动管电压选择技术、减少扫描时间、应用迭代重建技术优化图像质量、限制扫描范围等方面，对此，国内外都进行了大量的实验和研究。

国外Yabuuchi等^[32]综述了近年来CT扫描参数调整方法与效果，Strauss等^[33]提出的建立儿童特定的CT扫描方案，根据儿童体型和临床指征调整各扫描参数以优化剂量。具体的剂量优化研究包括在进行儿童急性阑尾炎CT扫描时，有限扫描下能显示阑尾或整个盲肠，评估患者准确度等于全腹腔CT扫描，但剂量约降低46%^[34]；在低呼吸率(呼吸率 < 26次/min)儿童中，低螺距模式不会损害图像质量，并能降低辐射剂量^[35]；联合方案如改变头部倾斜角度、降低管电压和减少扫描范围，可显著减少头颈部、眼晶状体(剂量降低89%)和其他放射敏感器官的辐射剂量(如眼球剂量降低66%)^[36]。

国内研究近年来主要集中于低管电压、管电流调制技术及迭代重建算法联合应用降低辐射剂量的能力，如冠状动脉和头颈部CT血管成像采用低管电压(由100 kV降至80 kV)，可降低约50%的辐射剂量^[37]；超低剂量方案(100 kV，10 mAs)在使用iDose4迭代算法(Level 6)重建时，可有效降低辐射剂量，且不损害临床图像诊断价值^[38]。上述研究结果均表明在保证图像质量的同时，低剂量方案在儿童CT扫描中具有可行性。因此，加强低剂量方案的宣传和使用，将研究结果应用于更大范围医疗机构，是降低儿童群体的集体剂量的重要措施。

此外，针对不断发展的CT扫描仪的技术和性能，CT扫描方案的优化仍然需要专业人员针对不同的临床指征和不同人群作出不断调整，并进行定期检查。调整后的方案可与CT厂商开发的特定CT扫描方案及American Association of Physicists in Medicine(https://www.aapm.org)等网站推荐的扫描协议进行比较，以减少辐射剂量的同时确保临床诊断价值。

综上，虽然儿童CT扫描带来的医疗效益不可否认，但流行病学研究关于儿童暴露于CT扫描导致其白血病和脑部肿瘤风险增加的结果是一致的，并与扫描数量增加成正比。因此，减少不必要的CT扫描和降低儿童受照剂量对于降低儿童白血病和脑瘤风险来说至关重要。

利益冲突  无

作者贡献声明  牛亚婷负责文章撰写和修改，苏垠平、牛延涛和孙全富负责审阅并提出修改建议