CT检查的辐射剂量一直是人们关注的问题，由于儿童的辐射敏感度高于成人，因此儿童的辐射剂量更为关注。CT辐射剂量一般常用容积CT剂量指数(CTDI_vol)与剂量长度乘积(DLP)来评估。但是，研究表明这些参数可能会低估未成年人，尤其是儿童受检者的辐射剂量约2~3倍，因此需要更准确的参数^[1-3]。美国医学物理师协会(AAPM)于2011年提出基于有效直径(effective diameter, ED)的体型特异性剂量估计(size-specific dose estimates, SSDE)方法^[4]，修正体型和组织衰减对于CTDI_vol和DLP等参数的影响。2014年AAPM在又提出采用水等效直径(water equivalent diameter, WED)代替ED计算SSDE以减少组织密度不同导致的偏差^[5]，国内外一些研究对CT检查的SSDE进行了分析，探讨了SSDE在临床应用的方法^[6]。但由于WED计算比较复杂，辐射剂量统计与信息系统的结合程度不高，不易实现较大规模的信息收集统计，SSDE与年龄及其他剂量参数的相关性研究也不多。辐射剂量结构化报告(radiation dose structure report, RDSR)是医学数字成像和通信(DICOM)定义的一种数据格式，它将患者基本信息、扫描参数、辐射剂量等信息以结构化的数据保存，便于分析，获取，转换。本研究基于RDSR的SSDE自动获取的方法，回顾分析了404例儿童胸部CT检查的辐射剂量参数，包括CTDI_vol、SSDE、DLP及有效剂量(E)，探讨了SSDE与其他辐射剂量参数的相关性，提出了日常工作中采用SSDE进行质量控制的应用前景。

1.数据来源：扫描设备采用德国Siemens公司生产的Somatom Definition AS+及Definition Flash两种型号CT。检查时间为2018年2月至2019年11月。受检者年龄段从0岁至18岁，共404例，其中男性229例，女性175例。采用管电压为80~120 kV，应用CARE Dose技术自动调整管电流，螺距为1~3，常规滤波反投影重建。本研究纳入的所有影像均在日常质量控制评价中被报告医生评为优秀。

2.数据收集：辐射剂量参数以结构化报告形式保存，每个检查病例均自动生成RDSR文件并通过DICOM协议自动传输至影像归档和通信系统(PACS)^[7]。根据标准定义，RDSR同常规影像一样，按照“患者—检查—序列—实体”的层次架构组织。RDSR符合可扩展标记语言(XML)规范，将RDSR进行展开，与剂量相关参数都以结构化的数据呈现(图 1)。

图 1 RDSR数据结构及模板编号 Figure 1 RDSR structure and template ID

RDSR的读取可以应用通用或专用软件^[8-9]，本研究利用德国Siemens公司Teamplay软件进行数据获取。将该软件安装于一台专用工作站中，并连接至PACS服务器，通过设定自动抓取服务参数，每日定时获取PACS系统中存储的CT图像和RDSR文件。经过解析，获取RDSR中管电压，有效mAs，螺距等扫描参数及CTDI_vol等辐射剂量信息。通过横断位影像计算出WED，由此获得计算SSDE的关键参数。这些数据以检查设备，检查部位，患者年龄等信息为索引进行存储，并以表格形式导出。

3. SSDE计算：根据年龄与有效剂量转换因子的关系，按照5个年龄段进行统计^[10]。统计参数包括CTDI_vol、DLP、WED、SSDE等。其中WED及SSDE由软件根据AAPM-TG 220出版物^[5]按照下述公式获得：

式中，A_ROI为横断面面积，cm²；$ 038136$为横断面的平均CT值，Hu；A_ROI与$ 038136$由Teamplay软件根据采集的CT断面影像自动计算获得。$f_{{\rm{size }}}^{32X} $为转换因子；a和b为常数，分别取值为3.70和0.037^[5]。整个计算过程由软件完成，省去了人工计算的繁琐步骤，实现了SSDE计算的自动化。

根据文献给出的不同年龄段的有效剂量转换因子(表 1)^[10]，将DLP换算成有效剂量。

表 1(Table 1)

表 1 各年龄段从DLP到有效剂量的转换因子(mSv·mGy-1· cm-1)[10] Table 1 Conversion factors from DLP to effective dose in different age groups (mSv·mGy-1· cm-1)[10] 年龄(岁) 80 kV 100 kV 120 kV 0 ~ 0.082 3 0.073 9 0.070 6 1~ 0.052 5 0.048 0 0.046 7 5~ 0.034 4 0.032 2 0.031 4 10~ 0.024 8 0.023 5 0.023 4 15~18 0.014 7 0.014 4 0.014 5

表 1 各年龄段从DLP到有效剂量的转换因子(mSv·mGy-1· cm-1)[10] Table 1 Conversion factors from DLP to effective dose in different age groups (mSv·mGy-1· cm-1)[10]

4.统计学处理：数据经正态性检验符合正态分布，用x±s表示。采用SPSS 16.0软件进行分析。不同年龄段的剂量参数对照经方差齐性检验采用方差分析。SSDE与CTDI_vol相关性采用Pearson分析，|r|＜0.5为低度相关，0.5≤|r|＜0.8为中度相关，0.8≤|r|＜1为高度相关。P＜0.05为差异有统计学意义。

经计算，所有研究对象的SSDE平均值为(4.70±3.29)mGy，中位数为3.23 mGy，范围为1.22~20.93 mGy。有效剂量平均值为(1.72±1.78)mSv，中位数为2.51 mSv，范围在1.12~12.76 mSv。按照年龄段统计的扫描参数和剂量参数见表 2，3。SSDE在各年龄段之间差异有统计学意义(F=46.11, P＜0.01)，SSDE随着年龄增长呈上升趋势，在10岁之后明显增加。有效剂量在各年龄段差异有统计学意义(F=41.91，P＜0.01)，最大值位于10至15岁之间(4.29±3.53)，15岁后呈下降趋势。CTDI_vol、DLP在各年龄段差异有统计学意义(F=53.28、44.37，P＜0.01)，且随着年龄段增加而增加。WED在各年龄段中差异有统计学意义(F=43.44，P＜0.01)。SSDE与CTDI_vol的关系如表 4所示。两者在1岁以下呈中度相关(|r|=0.79，P＜0.01)，其余年龄段呈高度相关(|r|≥0.92，P＜0.01)，数据拟合斜率在1.21~1.72之间，表现出了较好的线性关系(图 2)，斜率随着年龄的增加逐渐下降。

表 2(Table 2)

表 2 各年龄段胸部CT扫描的管电压及有效mAs Table 2 Tube voltage and effective mAs of chest CT in different age groups 年龄(岁) kV 有效mAs 范围 中位数 范围 中位数 0~ 80~100 100 22~68 44 1~ 80~120 100 34~92 53 5~ 80~120 100 36~148 67 10~ 100~120 120 32~142 79 15~18 120 120 41~152 85

表 2 各年龄段胸部CT扫描的管电压及有效mAs Table 2 Tube voltage and effective mAs of chest CT in different age groups

表 3(Table 3)

表 3 各年龄段胸部CT扫描的辐射剂量(x±s) Table 3 Radiation dose of chest CT scan in different ages groups(x±s) 年龄(岁) 例数 CTDIvol(mGy) DLP(mGy·cm) WED(cm) SSDE(mGy) E(mSv) 0~ 49 1.41±0.41 40.71±19.95 17.71±4.04 2.72±0.76 0.66±0.33 1~ 159 2.06±1.67 71.55±66.74 19.19±2.20 3.74±3.11 1.18±1.04 5~ 107 2.83±1.82 114.70±92.99 20.17±2.17 4.87±3.15 2.86±2.10 10~ 57 5.36±1.70 245.50±202.10 24.18±2.90 8.03±2.51 4.29±3.53 15~18 32 5.07±3.50 226.65±118.38 23.38±5.56 8.52±1.92 3.72±2.61 F值 53.28 44.37 43.44 46.11 41.91 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 注：CTDIvol.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积；WED.水等效直径；SSDE.体型特异性剂量估计；E.有效剂量

表 3 各年龄段胸部CT扫描的辐射剂量(x±s) Table 3 Radiation dose of chest CT scan in different ages groups(x±s)

表 4(Table 4)

表 4 SSDE与CTDIvol相关性分析 Table 4 Correlation analysis of SSDE and CTDIvol 年龄(岁) 相关系数r P值 斜率b 截距a 0 ~ 0.79 < 0.01 1.65 0.38 1~ 0.99 < 0.01 1.72 0.12 5~ 0.98 < 0.01 1.69 0.07 10~ 0.95 < 0.01 1.40 0.34 15~18 0.92 < 0.01 1.21 0.22 注：SSDE.体型特异性剂量估计；CTDIvol.容积CT剂量指数

表 4 SSDE与CTDIvol相关性分析 Table 4 Correlation analysis of SSDE and CTDIvol

注：SSDE.体型特异性剂量估计；CTDIvol.容积CT剂量指数 图 2 5~18岁受检者SSDE与CTDIvol的线性拟合结果 Figure 2 Linear fitting results of SSDE and CTDIvol in 5-18- year-old patients

儿童处于生长发育期，对射线的敏感性远高于成人，因此需要重视儿童CT检查的辐射剂量评估。有研究表明CTDI_vol与受检者体型之间无显著相关性^{[2, 5]}，原因在于CTDI_vol是采用固定尺寸的标准体模进行剂量估算，如在程序化扫描中应用同样的参数，则CTDI_vol是相同的，无法体现受检者体型的差异。在应用CARE Dose技术后，管电流根据人体截面厚度自动调制，CTDI_vol会有变化，虽然一定程度反映了受检者体型差异，但由于其采用标准体模标定，因此与受检者的相关性仍不显著。SSDE则考虑了患者体型差异及组织衰减等方面的因素，弥补了CTDI_vol的不足，但计算较为复杂，尤其是WED的计算，依靠人工方法效率不高。应用辐射剂量结构化报告与断面影像结合，可以自动获取计算WED的参数，为大规模数据分析及应用提供了便利条件。AAPM第220号报告中提供了两种SSDE的方法，一种是根据定位像及预估的CTDI_vol进行计算，其优点在于操作人员可以根据估算的SSDE进行扫描参数调整，优化受检者辐射剂量^[11]；另一种是通过检查完成后的CT横断面图像及实际的CTDI_vol进行计算，其优点在于获得的SSDE数值相对准确，但无法对患者扫描过程提供实时指导。该报告指出，如果两者误差 < 10%，则可以用前者作为最终结果写入到RDSR中。本研究所采用的计算方法是后者，因此精度较高。在实际应用中根据统计的SSDE剂量参考水平设定阈值，当系统提示有受检者的SSDE超出阈值时，及时追溯该检查的扫描参数应用是否合理，从而判断是否需要在后续检查中进行修正。

在两种SSDE估算方法中，应用WED作为体型参数比ED更为科学合理，尤其是对于胸部检查来说，由于肺的组织密度较低，应用ED计算一般会低估了SSDE水平^{[5, 12]}。已有部分研究比较了两种方法的差异度^[13-15]。本研究在此结论基础上，应用WED方法回顾性分析了未成年受检者行胸部常规CT检查的辐射剂量，探讨SSDE与CTDI_vol的关系，提出了适宜日常质量控制工作的SSDE获得方法。鉴于目前研究提供未成年人的SSDE参考水平的资料还比较少，本研究也进行了补充和探讨。

本研究中，SSDE随着年龄的增长而增加。根据原理而知，SSDE由WED与CTDI_vol决定。未成年人处于快速发育阶段，体型变化较快，因此，WED随年龄增长而增加。由于体型的变化，扫描管电流也随之增加，因此，CTDI_vol也会增加。上述两个因素都导致了SSDE的增加。本研究发现在SSDE与CTDI_vol的关系可以根据不同年龄段近似用线性函数表达，数据拟合结果显示SSDE约为CTDI_vol的1.21到1.72倍，证明虽然在儿童阶段CTDI_vol会导致辐射剂量低估，同时也说明可以应用CTDI_vol乘以一个线性转换系数近似的估算SSDE。当受检者年龄过小时(< 1岁)，CTDI_vol与SSDE相关性不高，因此利用上述方法估算可能会带来一定误差。随着年龄增加，SSDE与CTDI_vol差别逐渐缩小，主要是因为WED的个体化差异以及总体变化趋势趋于缓慢，而且WED值越接近标准体模直径(32 cm)，转换因子越接近于1，因此导致SSDE与CTDI_vol相差不大。在CT设备中胸部扫描的CTDI_vol一般是采用32 cm标准体模计算，但儿童的实际体厚 < 32 cm，所以儿童接受的实际辐射剂量要比CTDI_vol值大，这也解释了本研究中SSDE高于CTDI_vol的原因。本研究将这个趋势进行了量化，表明CTDI_vol可用于成年人辐射剂量评估，而未成年人应用SSDE比较适合。

由于有效剂量转换因子随着年龄段的增长而降低，尽管DLP随年龄段增加呈上升趋势，但有效剂量在15岁之后反而降低，最大值区间位于10岁至15岁。同其他研究结果相比，本研究的CTDI_vol与DLP及有效剂量处于类似水平^[16]，说明扫描参数应用比较合理。

本研究的不足之处在于数据来源仅为单一厂商的设备，更大规模的统计有可能得到更精确的结果。在SSDE应用方面还需更深入的探讨，最终要与扫描技术相结合，用于指导扫描参数优化设定。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明  柳怡负责实验实施及论文撰写；韩士忠、张鑫负责数据采集、处理；张翼负责研究设计，论文撰写指导、修改