随着CT检查技术在临床上的广泛应用，由射线带来的致癌风险也会相对提高，而儿童对于射线带来的影响更为敏感。因此，对儿童CT扫描辐射剂量的准确评估十分重要^[1-2]。目前，临床上普遍用于评价辐射剂量的指标，容积CT剂量指数(volume CT dose index, CTDI_vol)和剂量长度乘积(dose length product, DLP)均为机器输出，与患者的个体差异无关，无法准确客观地反映患者个体所接受辐射剂量^[3]。因此，美国医学物理学会(American Association of Physicists in Medicine, AAPM)于2011年发布的第204号报告提出，利用基于患者体型有效直径(effective diameter, ED)及体型转换系数(f)的体型特异性剂量评估(size-specific dose estimate, SSDE)，可更准确地评估患者所接受的辐射剂量^[4]。在AAPM 204报告的基础上，2014年220报告中提出，基于人体衰减特点的水等效直径(water equivalent diameter, WED)的SSDE^[5]。尽管已有研究基于AAPM 204和220报告中的算法，将SSDE用于头部辐射剂量的估算^[6-8]，然而用于辐射剂量评估的f是基于人体体部模型进行演算得出，并没有针对头部模型进行计算，因此，用于评估人体头部辐射剂量有所差异。为了解决这一问题，AAPM在2019年发布的293报告对220报告进行了拓展，重点研究了适合头部CT检查辐射剂量评估的SSDE的f^[9]。但是缺乏大规模临床病例验证，尤其在儿童头部CT辐射剂量评估鲜有报道，本研究结合AAPM 293报告，对儿童头部CT的SSDE进行评估。

回顾性收集2019年1~9月于华中科技大学同济医学院附属协和医院行头部CT平扫的252例儿童患者，年龄0~14岁，其中男163例，女89例。根据头围(head circumference，HC)大小分成3组^[13]，HC＜47.8 cm组，40例；47.8 cm≤HC≤52.7 cm组，152例；HC＞52.7 cm组，60例。按照年龄分为4组：0~2岁组，36例；3~6岁组，69例；7~10岁组，74例；11~14岁组，73例。本研究经过医院伦理学会批准。

采用美国通用电气公司GE Discovery CT750HD 64排多层螺旋CT进行患者头部CT检查。采取仰卧位，头先进，扫描基线为听眉线，扫描范围从颅底至颅顶；采用侧位定位像，扫描模式为螺旋扫描，管电压100 kV，管电流为自动调制模式，参考值为400 mA；转速0.8 s/周，螺距0.969 mm；重建层厚5 mm，层间隔5 mm，采集矩阵512×512。

将所有患者头颅扫描中间层面(1/2扫描图像总层数)图像以DICOM格式导入自主开发图像处理软件，使用MATLAB软件读取图像，线性变换将CT数据转换为Hounsfield单位；利用大津二值法获取图像最佳阈值，将图像进行二值化，再进行腐蚀和填充获取图像的边缘和边缘内的区域(ROI)，计算ROI的周长、面积和CT值，计算所有患者的HC、面积(A_ROI，cm²)、平均CT值(CT_ROI，HU)和水等效直径(WED)，并参考AAPM 220和293报告，计算对应的f(f₂₂₀和f₂₉₃)和SSDE(SSDE₂₉₃和SSDE₂₂₀)，相应公式为：

式(2)中，参考直径为16 cm的标准模体，x为等式(1)计算的WED，e为常数，采用AAPM220报告时，a=1.875，b=0.039，计算得到f₂₂₀^[5]；采用AAPM293报告时，a=1.985，b=0.049，计算得到f₂₉₃^[9]。将等式(2)中的结果代入式(3)，对应得到SSDE₂₂₀和SSDE₂₉₃。

采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。数据以$\overline x $±s表示，组间f、SSDE和CTDI_vol的比较采用配对样本t检验，不同分组方式下的数据比较采用Kruskal-Wallis秩和检验，采用Pearson相关系数法分析HC与f₂₉₃和SSDE₂₉₃的相关性。P < 0.05为差异有统计学意义。

252例儿童患者头部CT检查中，f₂₂₀和f₂₉₃分别为1.00±0.04和0.90±0.05，CTDI_vol、SSDE₂₂₀和SSDE₂₉₃分别为(41.32±0.74)、(41.20±1.69)和(37.35±1.90)mGy。可知，f₂₂₀较f₂₉₃高估了11.11%(t=252.61，P < 0.05)，SSDE₂₂₀较SSDE₂₉₃高估了10.31%(t=228.21，P < 0.05)，SSDE₂₉₃较CTDI_vol低估了9.60%(t=-31.34，P < 0.05)，CTDI_vol差异无统计学意义(P＞0.05)。

按HC分组时，HC、WED、f₂₂₀、f₂₉₃、SSDE₂₂₀和SSDE₂₉₃差异具有统计学意义(F=144.07~191.53，P < 0.05)，CTDI_vol差异无统计学意义(P＞0.05)。所有组中，SSDE₂₂₀较SSDE₂₉₃分别高估了8.41%、10.37%和11.57%(t=73.73、438.58、275.52，P < 0.05)，且头围越大，高估越多；SSDE₂₉₃较CTDI_vol分别低估了1.30%、9.79%、14.61%(t=-1.91、-60.95、-47.64，P < 0.05)，且随着HC的增大，f₂₉₃和SSDE₂₉₃均减小，SSDE₂₉₃与CTDI_vol差异越大，见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 按HC分组时相关辐射剂量参数比较($\overline x $±s) Table 1 Comparison of relevant radiation dose parameters between different head circumference groups($\overline x $±s) 组别(cm) 例数 HC (cm) WED(cm) CTDIvol(mGy) f220 f293 SSDE220(mGy) SSDE293(mGy) < 47.8 40 45.36±2.46 14.39±0.86 40.86±1.26 1.07±0.04 a 0.98±0.04 43.72±1.69b 40.33±1.80c 47.8~52.7 152 50.50±1.30 16.23±0.45 41.37±0.60 1.00±0.02 a 0.90±0.02 41.20±0.94b 37.32±0.98c >52.7 60 54.49±0.55 17.36±0.42 41.49±0.39 0.95±0.02 a 0.85±0.02 39.53±0.82b 35.43±0.87c F值 191.53 173.04 13.68 173.04 173.04 144.07 154.12 P值 < 0.05 < 0.05 >0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 注：HC. 头围；WED. 水等效直径；CTDIvol. 容积CT剂量指数；f293、f220. 根据AAPM 293和AAPM 220计算得到的体型转换系数；SSDE293、SSDE220.根据AAPM 293和AAPM 220计算得到的体型特异性辐射剂量估计；与f293相比，at=87.93、510.52、305.04，P < 0.05；与SSDE293相比，bt=73.73、438.58、275.52，P < 0.05；与CTDIvol相比，ct=-1.91、-60.95、-47.64，P < 0.05

表 1 按HC分组时相关辐射剂量参数比较($\overline x $±s) Table 1 Comparison of relevant radiation dose parameters between different head circumference groups($\overline x $±s)

按年龄分组时，HC、WED、f₂₂₀、f₂₉₃、SSDE₂₂₀和SSDE₂₉₃各组间差异均有统计学意义(F=137.26~166.76，P < 0.05)，CTDI_vol差异无统计学意义(P＞0.05)。所有组中，SSDE₂₂₀较SSDE₂₉₃分别高估了8.45%、10.00%、10.57%和11.36%(t=63.58、232.29、247.84、302.95，P < 0.05)，且年龄越大，高估越多；SSDE₂₉₃较CTDI_vol分别低估了1.49%、8.27%、10.63%和13.78%(t=-1.83、-28.27、-37.30、-49.80，P < 0.05)，且随着年龄的增大，f₂₉₃和SSDE₂₉₃均减小，SSDE₂₉₃与CTDI_vol差异越大，见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 按年龄分组时相关辐射剂量参数比较($\overline x $±s) Table 2 Comparison of relevant radiation dose parameters between different age groups($\overline x $±s) 年龄(岁) 例数 HC(cm) WED(cm) CTDIvol(mGy) f220 f293 SSDE220(mGy) SSDE293(mGy) 0~2 36 45.66±2.94 14.43±0.98 40.89±1.33 1.07±0.04 a 0.99±0.05 43.69±1.85b 40.28±2.00c 3~6 69 49.82±2.50 15.89±0.54 41.38±0.50 1.01±0.02 a 0.92±0.02 41.75±0.88b 37.96±0.97c 7~10 74 51.16±1.93 16.42±0.56 41.31±0.69 0.99±0.02 a 0.89±0.02 40.82±1.08b 36.92±1.13c 11~14 73 53.30±1.70 17.17±0.56 41.48±0.44 0.96±0.02 a 0.86±0.02 39.83±0.93b 35.77±1.01c F值 150.50 166.76 10.11 166.76 166.76 137.26 147.45 P值 < 0.05 < 0.05 >0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 注：HC. 头围；WED. 水等效直径；CTDIvol. 容积CT剂量指数；f293、f220. 根据AAPM 293和AAPM 220计算得到的体型转换系数；SSDE293、SSDE220.根据AAPM 293和AAPM 220计算得到的体型特异性辐射剂量估计；与f293相比，at=74.82、271.34、294.95、338.10，P < 0.05；与SSDE293相比，bt=63.58、232.29、247.84、302.95，P < 0.05；与CTDIvol相比，ct=-1.83、-28.27、-37.30、-49.80，P < 0.05

表 2 按年龄分组时相关辐射剂量参数比较($\overline x $±s) Table 2 Comparison of relevant radiation dose parameters between different age groups($\overline x $±s)

252例儿童患者的平均HC为(50.63±3.28)cm，与f₂₉₃、SSDE₂₉₃均呈负相关(r²=0.876、0.757，P < 0.05)，见图 1。

注：HC. 头围；f293. 根据AAPM 293计算得到的体型转换系数；SSDE293.根据AAPM 293计算得到的体型特异性辐射剂量估计 图 1 252例儿童患者HC与f293及SSDE293的相关性图A.HC与f293；B.HC与SSDE293 Figure 1 Correlation diagram of HC between f293 / SSDE293 in 252 pediatric patients A. HC vs.f293; B. HC vs. SSDE293

由于器官发育不完全、对射线反应更为敏感等特性，儿童在辐射防护上备受关注^[10]。临床上通常使用16或32 cm标准模体计算CTDI_vol，这与患者个人实际吸收的辐射剂量有出入^[3]。SSDE通过f对CTDI_vol进行校准，能够更准确地评估患者实际扫描时，所接受的辐射剂量。其中AAPM 220报告得到的f，更适用于胸、腹等部位，其无法准确地评估头部的辐射剂量^[5]；AAPM 293报告提出了适用于评估头部辐射剂量的f和SSDE的计算方法^[9]。本研究参考AAPM 293报告，评估了儿童头部CT检查的辐射剂量。研究结果表明，f₂₂₀较f₂₉₃高估了11.11%，SSDE₂₂₀较SSDE₂₉₃高估了10.31%，SSDE₂₉₃较CTDI_vol低估了9.60%，HC与f₂₉₃、SSDE₂₉₃均显著相关。

本研究中，SSDE₂₂₀较SSDE₂₉₃高，其原因可能是由于颅脑与腹部的组织结构差异较大，腹部是由均匀的软组织组成，而脑实质包裹于颅骨当中，颅骨内外层之间红骨髓的海绵体对脑实质起到了一定的放射线屏蔽作用，为脑实质提供了一个固定的屏蔽源，减少了脑实质所接受的放射线，从而在相同的WED下，脑实质所吸收的辐射剂量低于腹部扫描体积中心的吸收剂量，这与Hardy等^[11]利用蒙特卡罗方法估计螺旋CT头部检查的SSDE结果相同。因此，利用AAPM 220报告中的f₂₂₀计算儿童头部CT检查的SSDE₂₂₀，会高估儿童实际所接受的辐射剂量；利用AAPM 293报告中的f₂₉₃能够更精确的计算儿童头部CT检查时所吸收的辐射剂量，对于儿童实际扫描具有重要意义。随着HC的减小，WED和CTDI_vol逐渐减小，f₂₉₃和SSDE₂₉₃均逐渐增大，除了CTDI_vol的差异无统计学意义外，其他各项数据均有统计学意义，其原因是CTDI_vol为机器输出指标，已有大量研究表明其与患者自身差异无关^[3，12]。且f₂₉₃<1，说明CTDI_vol会高估儿童CT头部扫描时实际所接受的辐射剂量。并且头围越大的患者，实际接受的辐射剂量反而越小，即头围越大，SSDE₂₂₀和CTDI_vol较SSDE₂₉₃高估越多；年龄越大，实际接受的辐射剂量反而越小，SSDE₂₂₀和CTDI_vol较SSDE₂₉₃高估越多。其原因可能是随着年龄的增长，头围不断增大，较大的颅骨会吸收更多的辐射，减少了脑实质所接受的放射线^[13]。AAPM 293报告是AAPM 220报告的补充和延伸，本质上均是基于患者的体型特点计算而得，因此与受检者的体型关系是大致一致的，这与卞冰阳等^[13]有关HC和辐射剂量的关系结果相似。

与此同时，HC与f₂₉₃与SSDE₂₉₃均具有良好的相关性，其原因可能是头部的形状较为规则，HC能较好地反映成长发育时期儿童青少年头部的特点。已有研究表明，利用年龄、体质量和体质量指数等快速估算患者CT检查的SSDE，并取得了较好的相关性^{[8, 14-15]}，本研究也证实HC与f₂₉₃、SSDE₂₉₃具有较好的相关性，甚至高于Khawaja等^[16]研究的年龄与体质量和SSDE的相关性，且HC的数据在实际操作中易测量，实现SSDE的快速估算。

本研究中HC的获取是通过软件自动勾画所得到，与临床实际测量可能存在一定的偏差，但该偏差是否会影响SSDE的估算结果还需进一步验证。

总之，在儿童头部CT扫描中，AAPM 293报告相对于AAPM 220报告能够更准确地估算儿童实际所接受的辐射剂量，并且CTDI_vol会高估儿童头部CT实际接受的辐射剂量。患者扫描时，实际接受的辐射剂量随HC的增大而减小，年龄越小，HC越小，实际扫描接受的辐射剂量反而越大，因此年龄越小的患者对于辐射剂量更为敏感，对其更应严格执行防护措施。同时由于HC易获取，且与f₂₉₃和SSDE₂₉₃具有良好的相关性，通过HC能够快速地估算患者所受辐射剂量，技师在临床扫描时，可以通过其优化检查，降低扫描过程中的辐射剂量。

利益冲突  无

作者贡献声明  廖甜负责数据收集、处理及文章撰写；袁子龙负责设计实验，数据测量；牛延涛、吴红英、雷子乔、余建明负责论文指导与审核；富青、刘小明、杨明负责对文章的知识性内容做批评性审阅；孔祥闯负责方向选择、实验思路、数据整理及文章修改