体型特异性剂量估算值(size-specific dose estimate, SSDE)考虑患者体型，能更准确的表征患者的辐射剂量，已逐渐成为研究热点^[1-5]。患者体型以有效直径(effective diameter，d_eff)或水等效直径(water equivalent diameter，d_w)表示^[6-7]。除基于横断面的图像外，d_eff可通过测量定位相前后径和左右径计算，但其未考虑组织结构的衰减特性，计算的SSDE准确性低于使用d_w的结果^{[3, 6-7]}。因此，较多研究通过建立体重或体质量指数(body mass index，BMI)与d_eff的关联，以省略d_eff的测量过程^{[5, 8]}。但该方法并未弥补d_eff未考虑组织结构衰减特征的缺陷。与d_eff不同，d_w整合了组织结构的几何因素和X射线衰减特征，可更准确估算患者接受的辐射剂量^[7]。但d_w需要勾画横断面图像轮廓和测量CT值，操作过程较d_eff更为繁琐，并且无法在扫描前获取辐射剂量相关信息^[7]。尽管有研究证实，体部d_w与d_eff具有良好的相关性^[2]，为d_eff替代d_w用于准确的计算SSDE提供了潜在的可能性。但该研究依然要求预先测量径线计算d_eff，并且其技术手段基于局部区域横断面图像^[2]。因此，本研究通过自主开发的MATLAB软件自动测量腹盆d_w，分别建立其与体重和BMI的关联，旨在探讨基于体重和BMI计算腹盆CT扫描SSDE的可行性。

1.一般资料：连续收集浙江省人民医院2019年1月到2019年8月的病例共1 325例。纳入标准：人口资料完整；腹盆CT平扫序列；图像质量满足诊断要求。排除标准：体表金属或腹内金属植入物；严重呼吸运动伪影；视野未完全包括横断层面皮肤轮廓。最终共512例纳入回顾性研究，其中男性332例，女性180例；年龄19~88岁，中位年龄62岁；BMI 13.27~36.84 kg/m²，平均BMI(23.01±3.52)kg/m²。参考我国体型划分标准(WS/T 428-2013)，体重过低(BMI＜18.5 kg/m²)46例；体重正常(18.5 kg/m²≤BMI＜24.0 kg/m²)270例；超重(24 kg/m²≤BMI＜28.0 kg/m²)155例；肥胖(BMI≥28 kg/m²)41例。将患者按检查日期排序，前二分之一病例为模型病例，剩余病例为验证病例。

2.扫描方法：使用德国西门子SOMATON Definition AS 20排和64排螺旋CT两台设备。患者取仰卧位，足先进，扫描范围从膈顶至耻骨联合下缘。扫描参数：管电压120 kVp，使用自动管电流调制模式(CARE Dose 4D)，质量参考mAs为210，螺距为1.35，探测器准直40×0.6 mm(20排CT)和128×0.6 mm(64排CT)，采集矩阵512×512，扫描视野500 mm×500 mm，重建卷积核B30f，重建层厚/层间隔为5 mm/5 mm。

3.数据计算：扫描完成后图像及剂量报告自动传送至图像存档与传输系统(picture archiving and communication system, PACS)。从PACS系统导出图像和剂量报告后，导入MATLAB软件自动读取DICOM格式图像，并自动计算获取所有患者的d_w、体型转换因子(size-dependent conversion factor, f)、SSDE。

参照AAPM 220号报告^[7]，在MATLAB软件中写入公式(1)~(3)。

式(1)中，d_w为水等效直径，cm；CT_ROI为横断面图像横截面积的CT值，Hu；A_ROI为横截面积，cm²。式(2)中，f为体型转换因子。式(3)中，SSDE为体型特异性剂量估算值，mGy；CTDI_vol 为容积CT剂量指数(volume CT dose index, CTDI_vol)，mGy。

借助前二分之一样本量的模型病例分别建立体重和BMI与因变量d_w的回归方程，将回归方程和公式(2)、(3)写入EXCEL2016电子表格，输入患者体重、BMI和剂量报告显示的CTDI_vol，依次自动计算后二分之一样本量验证病例的d_w、f和SSDE。基于两个回归方程计算得到的SSDE分别记为SSDE_weight、SSDE_BMI。

4.统计学处理：使用SPSS 22.0软件进行分析。计量资料使用Shapiro-Wilk进行正态性检验，符合正态分布以 x±s表示。计数资料用频数或百分比表示。d_w与年龄、身高相关性使用双变量Spearman秩相关分析，与体重和BMI的相关性使用双变量Pearson相关分析。使用线性回归分析建立双变量之间的回归方程：y=a+bx。使用相对误差、均方根误差验证基于回归方程计算的SSDE_weight和SSDE_BMI的准确性。P＜0.05为差异有统计学意义。

1.体型和辐射剂量：20排CT共收集214例，64排CT共收集298例。99.41%(409/512)患者的d_w小于体部的标准体模直径32 cm，仅0.59%(3/512)＞32 cm。所有患者d_w为33.64~18.70 cm，平均为(25.52±2.37) cm，极差为14.95 cm，变异系数(coefficient of variation，COV)为9.29%。所有患者的f值为1.03~1.95，平均为1.46±0.15，较体模直径32 cm对应的f值1.09，增加约33.94%。所有患者平均CTDI_vol为(9.67±2.23)mGy，较SSDE(13.74±1.84) mGy低估约29.62%；男性平均CTDI_vol为(9.86±2.36) mGy，较SSDE(13.81±1.93)mGy低估约28.60%；女性平均CTDI_vol 为(9.33±1.93)mGy，较SSDE(13.61±1.67)mGy低估约31.44%。

2.生理学指标与d_w的相关性：结果列于表 1。所有患者和男性的年龄与d_w的相关性均无统计学意义(P＞0.05)，身高与d_w均呈弱相关(r=0.260、0.237，P＜0.05)；女性的年龄和身高与d_w的相关性均无统计学意义(P＞0.05)。所有患者、男性和女性的体重和BMI均与d_w强相关(所有患者r=0.879、0.851，男性r=0.874、0.866，女性r=0.832、0.840，P＜0.05)。

表 1(Table 1)

表 1 512例行CT检查患者生理学指标与水等效直径的相关性分析 Table 1 Correlation coefficients (>r) between physiological indicators and dw for 512 patients 分类 例数 年龄 身高 体重 体质量指数 r值 P值 r值 P值 r值 P值 r值 P值 全样本 512 −0.014 0.752 0.260 0.000 0.879 0.000 0.851 0.000 男性 332 −0.108 0.058 0.237 0.000 0.874 0.000 0.866 0.000 女性 180 0.126 0.092 0.44 0.556 0.832 0.000 0.840 0.000 注：年龄和身高与水等效直径相关性使用Spearman秩相关分析；体重和体质量指数与水等效直径相关性使用Pearson相关分析

表 1 512例行CT检查患者生理学指标与水等效直径的相关性分析 Table 1 Correlation coefficients (>r) between physiological indicators and dw for 512 patients

3.基于体重、BMI与d_w回归方程计算SSDE的准确度：模型病例的d_w与体重和BMI均高度正相关(r=0.860、0.866，R²=0.7389、0.7492，P＜0.05)。体重和BMI与因变量>d_w的线性回归方程分别为d_w=13.808+0.184×weight，d_w=11.142+0.618×BMI。以MATLAB软件自动测量的SSDE为参考，256例验证病例SSDE_BMI的平均相对误差略低于SSDE_weight，平均均方根误差相同；男性的SSDE_weight平均相对误差和平均均方根误差均最小，女性则是SSDE_BMI最小；不同体型患者中体重过低

患者的SSDE_weight最接近参考值。见表 2、3。验证病例的平均SSDE、SSDE_weight和SSDE_BMI分别(13.55±1.66)mGy、(13.84±2.03)mGy和(13.83±2.02)mGy；极差分别为10.29、10.52和12.56 mGy，SSDE_weight和SSDE_BMI较参考值增加约0.23和2.27 mGy；COV分别为12.25%、14.67%和14.60%。

表 2(Table 2)

表 2 256例验证病例基于回归方程计算的SSDE值的平均相对误差(%) Table 2 Averaged relative differences in SSDEweight and SSDEBMI for 256 verified patients(%) 辐射剂量 验证样本 男性 女性 体重过低 体重正常 超重 肥胖 SSDEweight 1.97 0.38 4.58 0.11 1.92 2.57 3.28 SSDEBMI 1.87 2.75 0.43 3.32 2.06 1.57 −1.36 注：SSDEweight.基于体重与水等效直径回归方程计算的体型特异性剂量估算值；SSDEBMI.基于体质量指数与水等效直径回归方程计算的体型特异性剂量估算值；体重过低为BMI＜18.5 kg/m2；体重正常为18.5 kg/m2≤BMI＜24.0 kg/m2；超重为24 kg/m2≤BMI＜28.0 kg/m2；肥胖为BMI≥28 kg/m2

表 2 256例验证病例基于回归方程计算的SSDE值的平均相对误差(%) Table 2 Averaged relative differences in SSDEweight and SSDEBMI for 256 verified patients(%)

表 3(Table 3)

表 3 Averaged root-mean-square errors in SSDEweight and SSDEBMI for 256 verified patients(mGy) Table 3 Averaged relative differences in SSDEweight and SSDEBMI for 256 verified patients(%) 辐射剂量 验证样本 男性 女性 体重过低 体重正常 超重 肥胖 SSDEweight 0.80 0.65 0.98 0.73 0.74 0.85 1.10 SSDEBMI 0.80 0.67 0.59 1.03 0.66 0.79 1.32 注：SSDEweight.基于体重与水等效直径回归方程计算的体型特异性剂量估算值；SSDEBMI.基于体质量指数与水等效直径回归方程计算的体型特异性剂量估算值

表 3 Averaged root-mean-square errors in SSDEweight and SSDEBMI for 256 verified patients(mGy) Table 3 Averaged relative differences in SSDEweight and SSDEBMI for 256 verified patients(%)

CT检查给医学诊断和治疗带来颇多获益，但辐射风险不容忽视^{[4, 9]}。准确估算辐射剂量则是量化具体辐射风险的基础。但与以往研究^{[1, 3, 10-11]}相似，由于患者的d_w低于标准体模直径32 cm，因此CTDI_vol较SSDE显著低估。具体到性别，女性低估幅度略高于男性，这可能与普通人群中女性脂肪含量通常较男性高^[12]，而脂肪的X射线衰减较水低，导致d_w下移有关。

有研究显示，年龄、体重、BMI等生理学指标与d_eff具有较好的相关性^{[3, 5, 13-14]}。然而本研究以d_w表征患者体型，年龄和身高与d_w相关性没有统计学意义或仅为弱相关。但体重和BMI的变化均与d_w高度正相关。Iriuchijima等^[14]和Sarmento等^[15]利用胸腹盆CT扫描的研究也佐证了体重与d_w正相关的观点。据此，年龄和身高并不适合作为d_w的替代参数，体重和BMI可潜在的作为计算d_w的替代指标。

AAPM 220报告^[7]提出，计算d_w的兴趣区需要包括所有解剖结构。尽管研究表明，部分组织结构缺失所致的SSDE估算误差在容许范围内，但SSDE偏离实际值将影响辐射风险的准确评估^{[2, 16]}。因此，本研究利用体重或BMI替代d_w可弥补实际工作中横断面部分解剖结构缺失而导致d_w低估的不足，并且省略兴趣区勾画的步骤。结果显示，SSDE_weight和SSDE_BMI估算剂量分布较参考值离散，但最大极差仅偏离0.27 mGy。就准确度而言，SSDE_weight和SSDE_BMI的平均相对误差和平均均方根误差非常接近，无论基于体重还是BMI与dw回归方程计算的SSDE均适用于临床。在临床工作中，体重更方便获取，省略了BMI的计算过程，SSDE_weight的临床易用性相对较好。具体到性别划分，男性患者SSDE_weight误差更小，而女性患者则是SSDE_BMI具有更小误差。这可能与女性脂肪含量相对较高，更多导致几何体型包括腰围、体表面积变化有关，而BMI与体表面积相关联^{[10, 12]}。另一方面，不同体型患者的SSDE_weight和SSDE_BMI平均相对误差均＜5%。因此，两个回归方程均适用于不同体型患者。但SSDE_weight最适合用于体重过低患者，而SSDE_BMI最适合用于肥胖患者。用体重和BMI作为d_w的替代指标能较准确估算不同体型患者的辐射剂量外，该方法也可省略人工测量横截面积的冗长过程和避免不同操作者的测量结果非同质化问题，并且在检查前可靠的计算患者的预期SSDE将是其最大的优势，为基于检查前SSDE优化扫描方案提供了可能性。

本研究尚存在某些局限性。首先，病例数据来自于单个医疗机构，结果的准确性尚需通过其他机构参与进一步证实。其次，由于人口体格特征的原因，体重过低和肥胖患者的病例相对偏低，但本研究结果提示基于体重和BMI计算的SSDE同样适用于这两种体型患者。再者，本研究为回顾性分析，不可避免可能存在回顾性设计的不足，但本研究连续性收集病例，弱化了病例选择偏倚。最后，本研究基于腹盆联合扫描，数据结果是否适用于上腹部和盆腔的专项扫描尚需进一步的研究。

志谢 特别感谢杭州晟视科技有限公司对SSDE自动测量软件开发的鼎力支持

利益冲突  全体作者无利益冲突，进行该项研究未接受任何不正当职务及财务获益，并对本研究的独立性和科学性予以保证

作者贡献声明  徐健负责研究设计、数据统计分析、论文撰写；王相权、杨盼峰、谢叶雷负责病例收集和数据处理；罗匡男负责软件开发；毛德旺负责研究方案的审核、并进行论文指导和校对