儿童行CT检查面临独特的挑战，例如患者运动程度更大、解剖结构更小以及潜在的辐射暴露风险^[1]。相较于成人，儿童由于其器官尚未发育完善，对X射线较敏感，其相应的X射线致癌风险大幅提高，因此降低儿童检查的辐射剂量至关重要^[2-3]。光子计数探测器(photon-counting detector，PCD)是一种新兴技术，能够将入射光子直接转换为电信号，较传统能量积分探测器(conventional energy-integrating detector，EID)CT具有更高空间分辨率、更低图像噪声及更高对比噪声比(contrast to noise ratio, CNR)^[4-5]。光子计数CT提供了一种优化扫描速度的方法，其中两个X射线管/探测器以高转速扫描重叠的身体区域^[6-8]，能够在极短的时间内完成儿童患者胸部检查，以减少运动伪影。PCD-CT使用锡滤过技术成像时，有可能实现辐射剂量大幅度降低^[9]。与传统EID-CT类似，PCD-CT扫描仪上的自动曝光控制(AEC)系统包括自动管电流技术和自动管电位选择。自动管电流技术尽管在扫描过程中不同视角的患者解剖结构(即厚度)可变，但施加的管电流会进行调整，以在不同解剖结构上保持相似的图像质量并且在一定程度上有利于辐射剂量的减低^[10-11]，这些优势可以使儿童患者从这项新技术中获益^[12]。本研究旨在评估接受胸部CT检查的儿童患者PCD-CT和EID-CT的辐射剂量、客观和主观图像质量的差异及概述在PCD-CT上进行低剂量胸部CT成像的初步经验。

1. 研究对象：回顾性收集2024年4月至2025年5月郑州大学第一附属医院行PCD-CT平扫的儿童患者为研究对象。纳入标准：年龄3~12岁；双侧肺组织无明显实变影，可以测量；扫描模式为Flash大螺距。排除标准：图像质量差或有缺失。最终52例患者入组，男26例、女26例，年龄3~12(7.65±2.52)岁；体质量指数(body mass index，BMI)为(17.53±2.94)kg/m²，范围13.26~24.42 kg/m²。另回顾性收集2023年10月至2025年5月在郑州大学第一附属医院行EID-CT平扫的儿童患者，最终52例患者入组，男30例、女22例，年龄3~12岁，范围(7.44±2.65)岁；BMI为(17.97±2.38)kg/m²，范围13.19~24.15 kg/m²。纳入及排除标准同上。两组患者在年龄、性别及BMI等方面差异均无统计学意义(P＞0.05)。

2. CT扫描方法：52例患者在PCD-CT行胸部CT平扫，扫描范围为胸廓入口(约平第1胸椎)至膈肌下方(约平第12胸椎)，另回顾性收集52例患者在EID-CT行胸部CT平扫，扫描范围也为胸廓入口至膈肌下方。纳入患者均采用Flash大螺距扫描方式，具体各个年龄段纳入人数及扫描参数列于表 1。

表 1(Table 1)

表 1 光子计数CT与传统能量积分探测器CT扫描参数 Table 1 Scanning parameters of PCD-CT and EID-CT 组别 例数 管电压(kVp) 管电流时间积(mAs，P50) 重建方法 重建层厚(mm) PCD-CT   3~5岁 14 90 72.5 QIR-3 BI60   6~9岁 23 90 68.0 QIR-3 BI60   10~12岁 15 120 37.0 QIR-3 BI60 EID-CT   3~5岁 15 90 60.0 ADMIRE-3 BI57   6~9岁 25 90 60.0 ADMIRE-3 BI57   10~12岁 12 120 60.0 ADMIRE-3 BI57 注：EID-CT. 传统能量积分探测器CT(SOMATOM Force)；PCD-CT.光子计数探测器CT(NAEOTOM Alpha)；P50.中位数；QIR. 量子迭代重建；ADMIRE. 建模迭代重建

表 1 光子计数CT与传统能量积分探测器CT扫描参数 Table 1 Scanning parameters of PCD-CT and EID-CT

3.图像处理：光子计数CT图像为量子迭代重建(QIR)，重建级别为3，重建层厚为1 mm，5岁及以下患儿重建层厚为0.75 mm，肺组织卷积核为BI60，软组织卷积核为Br40。EID-CT图像为建模迭代重建(ADMIRE)，强度级别为3，重建层厚为1 mm，5岁及以下患儿重建层厚为0.75 mm，肺组织卷积核为BI57，软组织卷积核为Br40。

4.图像的客观评价：在肺窗及纵隔窗胸部平扫图像中，将感兴趣区(region of interests, ROI)放置于两肺上下叶无明显肺纹理区域及同一层主动脉和竖脊肌^[13]，两肺上叶、两肺下叶及竖脊肌ROI大小为5 mm^2[14]，主动脉ROI大小为主动脉横截面积的2/3，在勾画肺组织ROI时避开肺纹理及病变组织，并在3个连续层面测量取平均值，统计ROI的CT值及标准偏差(standard deviation，SD)。图像噪声用背部肌肉(竖脊肌)CT值的SD来代表。分别计算双肺上叶及下叶肺组织的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和对比噪声比(contrast-to-noise ratio, CNR)。体积CT剂量指数(CTDI_vol)及剂量长度乘积(DLP)均为反应辐射剂量指标，儿童患者体型差异较大，DLP考虑患者体型差异较CTDI_vol能够更好评估患者所受辐射剂量，因此选择DLP作为辐射剂量指标。统计PCD-CT及EID-CT扫描患者DLP及计算有效剂量(E)，E=k×DLP，依据欧盟CT质量标准(EUR 16262)给出的DLP估算E的转换系数^[15]，年龄1~4、5~9、10~15岁胸部k的取值分别为0.026、0.018和0.013 mSv·mGy^-1·cm^-1。肺组织的SNR_肺组织=CT值_肺组织/SD_肌肉；CNR_肺组织=(CT值_肺组织- CT值_肌肉)/SD_肌肉；SNR_肌肉=CT值_肌肉 /SD_肌肉。

5.图像的主观评价：两位有10年以上工作经验的放射科医生，使用Likert量表进行评估，采用随机、盲法进行，达成一致意见对肺组织及软组织结构进行评估。图像最初以预定义的窗口设置呈现肺窗(窗宽1 600 HU；窗位-600 HU)和纵隔窗(窗宽400 HU；窗位40 HU)显示，允许自行进行手动调整。包括总体图像质量，肺部结构及软组织显示能力，运动伪影。总体图像质量：5分，图像无明显噪声，解剖细节清晰；4分，图像噪声稍增加，解剖结构尚清晰；3分，图像噪声明显但可接受，解剖细节中度模糊；2分，图像噪声明显，解剖细节重度模糊，辨别困难；1分，图像噪声极明显，解剖细节完全模糊，图像不能诊断。肺部结构(气管、支气管、肺裂)及软组织(主动脉、淋巴结)显示能力评价标准：5分为优秀，4分为良好，3分为中等，2分为较差，1分为极差。运动伪影：运动伪影即患者运动或与呼吸、心脏运动相关的自主运动引起的模糊或条纹，评价标准5分为无，4分为极少，3分为少，2分为较多，1分为极多，3分及以上为满足诊断需求。

6. 统计学处理：采用SPSS 25.0软件进行分析。采用夏皮洛-威尔克法(S-W)检验评估定量数据的正态性，若符合正态分布，则采用x ±s表示，若符合正态分布且方差齐，采用独立样本t检验；若不符合正态分布或方差不齐，数据用M(Q₁，Q₃)表示。两组间肺组织CNR、SNR及评分比较采用非参数检验(Mann-Whitney U)；肌肉SNR、噪声SD、DLP及E符合正态分布且方差齐，采用独立样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

1. 图像质量客观评价：结果列于表 2。由表 2可知，对于CNR_肺组织和SNR_肺组织，PCD-CT均明显高于EID-CT图像，差异均有统计学意义(Z=7.04~7.68，P < 0.001)。

表 2(Table 2)

表 2 EID-CT与PCD-CT患者CT图像质量客观评价参数SNR及CNR比较[M(Q1，Q3)] Table 2 Comparison of objective evaluation parameters SNR and CNR of CT image quality between EID-CT and PCD-CT patients [M(Q1, Q3)] 参数 EID-CT PCD-CT Z值 P值 CNR   右肺上叶 -42.55(-50.51，-36.92) -77.90(-88.78，-63.75) 7.68 ＜0.001   右肺下叶 -41.83(-50.41，-37.04) -77.28(-90.86，-64.38) 7.56 ＜0.001   左肺上叶 -44.55(-54.17，-36.08) -80.85(-97.28，-65.94) 7.12 ＜0.001   左肺下叶 -44.56(-54.77，-36.00) -82.92(-96.94，-66.86) 7.05 ＜0.001 SNR   右肺上叶 -39.83(-47.47，-28.44) -59.76(-71.55，-54.50) 7.66 ＜0.001   右肺下叶 -39.19(-47.48，-34.55) -70.92(-83.54，-60.44) 7.47 ＜0.001   左肺上叶 -41.11(-50.52，-33.12) -75.01(-91.21，-61.44) 7.08 ＜0.001   左肺下叶 -41.85(-50.56，-34.00) -76.15(-90.74，-62.51) 7.04 ＜0.001 注：EID-CT. 能量积分探测器CT；PCD-CT. 光子计数探测器CT；CNR. 对比噪声比；SNR.信噪比

表 2 EID-CT与PCD-CT患者CT图像质量客观评价参数SNR及CNR比较[M(Q1，Q3)] Table 2 Comparison of objective evaluation parameters SNR and CNR of CT image quality between EID-CT and PCD-CT patients [M(Q1, Q3)]

2. SNR_肌肉和SD：由表 3可知，PCD-CT的SNR_肌肉高于EID-CT，分别增加了94.77%、87.54%，差异有统计学意义(t=17.38、12.97，P < 0.001)；肺上叶和下叶PCD-CT图像的SD均低于EID-CT图像，分别下降了41.79%、41.82%，差异有统计学意义(t=12.27、6.61，P < 0.001)，说明PCD-CT较EID-CT能够提高肺组织对比度及明显降低图像噪声。

表 3(Table 3)

表 3 EID-CT与PCD-CT患者CT图像质量客观评价参数SNR及SD比较(x ±s) Table 3 Comparison of objective evaluation parameters SNR and SD of CT image quality between EID-CT and PCD-CT patients (x ±s) 组别 例数 SNR肺上叶 SNR肺下叶 SD肺上叶 SD肺下叶 EID-CT 52 2.87±0.85 3.21±1.05 20.27±5.0 19.61±5.29 PCD-CT 52 5.57±1.72 6.02±2.02 11.80±2.76 11.41±3.67 t值 17.38 12.97 12.27 6.61 P值 < 0.001 < 0.001 < 0.001 < 0.001 注：EID-CT.能量积分探测器CT；PCD-CT.光子计数探测器CT；SNR.信噪比；SD.图像噪声

表 3 EID-CT与PCD-CT患者CT图像质量客观评价参数SNR及SD比较(x ±s) Table 3 Comparison of objective evaluation parameters SNR and SD of CT image quality between EID-CT and PCD-CT patients (x ±s)

图 1 5岁儿童胸部平扫图像比较  A.光子计数CT肺窗图像；B.光子计数CT纵隔窗图像；C.传统能量积分探测器CT肺窗图像；D.传统能量积分探测器CT纵隔窗图像 Figure 1 Comparative chest non-contrast ct images of a 5-year-old child  A.PCD-CT, lung window image; B. PCD-CT, mediastinal window image; C.EID-CT, lung window image; D. EID-CT, mediastinal window image

3. 辐射剂量：结果列于表 4。在3~5岁组中，PCD-CT与EID-CT的DLP及E值差异无统计学意义(P＞0.05)，这可能与EID-CT同样采用低剂量扫描设置有关，其管电压与PCD-CT相近，而管电流更低；在6~9岁组中，PCD-CT的DLP与E均低于传统EID-CT，降幅分别达40.54%、40.38%，差异有统计学意义(t=2.99、2.99，P < 0.05)；在10~12岁组中，PCD-CT的DLP及E也均显著低于传统EID-CT，两者分别下降46.88%、47.13%(t=0.16、0.16，P < 0.05)。

表 4(Table 4)

表 4 PCT-CT与EID-CT的DLP及E比较(x ±s) Table 4 Comparisons of DLP and E between PCD-CT and EID-CT (x ±s) 组别 3~5岁 6~9岁 10~12岁 DLP(mGy.cm) E(mSv) DLP(mGy.cm) E(mSv) DLP(mGy.cm) E(mSv) PCD-CT 39.97±17.74 0.84±0.37 57.99±20.09 1.04±0.54 66.94±22.26 0.87±0.29 EID-CT 29.62±16.52 0.77±0.43 81.50±26.21 1.46±0.78 98.32±21.26 1.28±0.27 t值 0.13 0.32 2.99 2.99 0.16 0.16 P值 0.115 0.625 0.035 0.035 0.001 0.001 注：EID-CT.传统能量积分探测器CT；PCD-CT.光子计数CT；DLP.剂量长度乘积; E.有效剂量

表 4 PCT-CT与EID-CT的DLP及E比较(x ±s) Table 4 Comparisons of DLP and E between PCD-CT and EID-CT (x ±s)

4. 两名放射科医生主观评价：结果列于表 5，PCD-CT与EID-CT总体图像质量均满足诊断要求，对于总体图像质量、运动伪影及对肺部结构及软组织显示能力的评分，两名医师达成一致意见后给出评分，PCD-CT均优于传统EID-CT，差异有统计学意义(Z=3.56、4.04、4.06，P < 0.001)。

表 5(Table 5)

表 5 对PCD-CT与EID-CT儿童胸部平扫图像的主观评分比较[M(Q1，Q3)] Table 5 Comparison of the subjective scores of PCD-CT and EID-CT images of children′s chest plain scans [M(Q1, Q3)] 图像 运动伪影 肺部结构及软组织显示能力 总体图像质量 EID-CT 4 (4, 5) 4 (4, 4) 4 (4, 5) PCD-CT 5 (4, 5) 5 (4, 5) 4 (5, 5) Z值 3.56 4.04 4.06 P值 < 0.001 < 0.001 < 0.001 注：EID-CT.传统能量积分探测器CT；PCD-CT.光子计数探测器CT

表 5 对PCD-CT与EID-CT儿童胸部平扫图像的主观评分比较[M(Q1，Q3)] Table 5 Comparison of the subjective scores of PCD-CT and EID-CT images of children′s chest plain scans [M(Q1, Q3)]

PCD-CT在降低辐射剂量的同时可以提高图像质量，降低图像噪声、减少图像伪影(主要是运动伪影)的产生，在儿科疾病诊断具有巨大应用前景，目前光子计数CT在胸部及儿科成像中有一定研究。Horst等^[9]的研究表明，PCD-CT出色的空间分辨率有利于小体型儿科患者，因其解剖结构较小，剂量效率的提高是可取的，最新一代重建算法即量子迭代建(QIR)，可以校正几何锥束伪影^[16-17]，降低图像噪声，是光子计数CT扫描中提高图像质量的途径之一^[18-19]。本研究PCD-CT儿童胸部图像采用量子迭代重建算法QIR-3，有研究表明QIR-3为光子计数CT肺部低剂量提供了较好迭代重建水平^[20]，PCD-CT胸部重建图像肺组织核型为BI60，软组织卷核型为Br40是被推荐的肺部重建核型^[4]。

辐射剂量与管电压、管电流、扫描长度呈正相关。本研究中，EID-CT及PCD-CT 3~5岁和6~9岁患者均采用较低管电压即80~100 kVp扫描，这在一定程度上可以减少辐射剂量，在较小儿童3~5岁患者中，虽然体型较小，但骨骼尚未完全钙化，含水量高，PCD-CT为更好地平衡辐射剂量与图像质量较EID-CT选择相对较高管电流。在3~5岁儿童PCD-CT有效辐射剂量较传统EID-CT并无明显差异，提示儿童患者PCD-CT可以改善图像质量但没有降低辐射剂量，其与EID-CT亦采用低剂量扫描，管电流设置更低有关。7~9岁及10~12岁患者，PCD-CT较EID-CT图像质量好且有效辐射剂量降低，也证实了光子计数CT的临床应用优势，这与Gaillandre等^[21]研究一致，PCD-CT可以更精确地分析肺实质结构和间质性肺病(ILD)的CT特征，在较低辐射剂量下获得更好的图像质量结论一致。根据中国专家共识，儿童胸部平扫DLP的年龄分段推荐标准为：1个月~4岁(50 mGy·cm)、4~10岁(76 mGy·cm)、10~14岁(137 mGy·cm)^[22]。本研究中，3~5岁、6~9岁和10~12岁年龄组的DLP值分别为39.97、57.99和66.94 mGy·cm，均符合相应阶段的推荐标准要求。

SD值和管电流-时间乘积的平方成反比，通过增加管电压、管电流可以减少图像噪声，在设置基线管电压，如90 kVp后，通过降低管电流可以降低辐射质量，但会影响肺组织细微结构的观察及增加图像噪声，使用量子迭代重建算法在一定程度上能够降低图像噪声及增加组织对比度，提高图像质量^[14]。从图像主观评价结果可以得出，光子计数CT因运动产生的模糊或条纹甚少，且PCD-CT儿童胸部扫描患者均是在未使用镇静剂条件下进行，验证了Flash大螺距扫描模式在未能较好控制呼吸及运动主要是儿童患者中的应用价值，EID-CT扫描对未能较好配合的患儿使用了镇静剂，部分图像虽有一定运动伪影，但基本能够满足诊断需求，在实际扫描过程中应根据儿童体型进一步优化扫描方案，减少辐射剂量及镇静剂使用，重视儿童发育特殊性，坚持个体化标准化扫描^[23-24]。

本研究系统评估了光子计数CT在儿童患者胸部CT扫描中的应用价值并与EID-CT图像进行对比，具体阐述了光子计数CT成像优势。综上所述，光子计数CT在客观和主观图像质量、降噪、空间分辨率、组织对比度均优于EID-CT，在3~5岁儿童患者中有效辐射剂量无明显差异，而6~12岁儿童患者光子计数CT有效辐射剂量均低于EID-CT。本研究局限性在于，为单中心研究及样本量有待增加。其次仅研究了胸部平扫图像，光子计数CT在儿童胸部增强图像及腹部成像中的应用价值有待进一步研究。

利益冲突  无

作者贡献声明  孟新华负责实验设计、数据分析和论文撰写；慕宛伶协助实验和数据分析；陶李娜协助数据采集；罗成龙负责数据的统计分析；苏丹阳协助数据分析；刘金龙扫描及后处理技术支持；高剑波究指导研究设计与实验；周悦指导论文修改