我院经常有儿童骨伤科患者进行颈椎螺旋CT检查, 随着临床应用的增多群体辐射剂量也明显增加^[1]。诊断X射线所产生的世界人口年均有效剂量占人工辐射源总年均有效剂量的95%以上, 一次常规CT扫描的剂量大约相当于拍摄300张胸部X射线平片, 每降低10mAs的管电流相当于减少7~14张常规X射线胸片的辐射剂量。儿童对放射线的敏感性远高于成人, 相同CT扫描条件下辐射引发余生肿瘤致死率, 1岁小儿是成人的10~15倍, 但是大多数医院儿童CT检查仍在沿用成人标准, 成为影响儿童健康的潜在因素之一^[2]。随着CT技术跨越式发展加剧了临床对放射诊断的依赖, CT应用飞速增加, 对患者的潜在危害也越来越大。CT的辐射剂量占所有X射线检查总剂量的34%, 充分证明CT是高辐射剂量的检查手段, 国内对骨骼系统的低剂量检查才刚刚起步^[3]。辐射对人体的损害程度与剂量正相关, 低剂量扫描是减少直接照射剂量的最佳方法。我们采用尸体实验、动物试验和成人198例大样本病例对照的方法进行了研究。最后, 参照动物试验结果以成人最低剂量为起点逐步降低剂量值, 应用于必需进行CT检查的儿童(学龄期和青春期, 以下相同), 不选用儿童志愿者。儿童的CT扫描要慎重对待, 不能多用mAs。更不能重复检查。

1 材料与方法 1.1 模具和尸体及动物试验部分 1.1.1 CT模具

将腹部剂量体模置于射线照射野中心, 将电离室依次插入体模的中心孔、上孔、右孔、下孔、左孔。每一孔均用21mAs至210mAs多种剂量曝光。每个曝光剂量测3次, 取3次读数的平均值。将CT校正水模置于扫描野中心应用多种剂量组合扫描, 计算各层面噪声水平, H=(s/k)×100%。H为噪声水平, k=1 000Hu。根据不同剂量下噪声水平与mAs值的对应关系说明超过一定范围后, 过高的剂量对提高图像质量并无明显帮助。

1.1.2 尸体试验

选新鲜尸体6例(死亡24h之内), 2例女性, 4例男性, 进行各种剂量扫描。动物试验采用家狗, 麻醉后进行颈部多种剂量扫描。

1.1.3 图像噪声的客观评价及方法

① 测量方法:每个CT校正水模的图像选5点设置20mm²圆形感兴趣区(ROI)进行CT值和标准差s测量, 取平均值。每个病例选择同样层面的软组织、骨松质、骨皮质分别设置20mm²圆形或椭圆形感兴趣区(ROI)进行CT值和标准差测量, 每个层面测量前、中、后三个点, 取平均值, 记录标准差数据。②对比方法:取两组病例的同一层面低剂量与常规剂量s值的平均值进行比较。③统计方法以常规剂量图像为标准, 采用t检验。P < 0.05认为具有统计学意义。

1.1.4 研究设备

① 多层螺旋CT机:型号GELIGHTSPEED ULTRA, 其每360°转动速度0.5s, 重建速度0.5s, 探测器为16排等宽稀土陶瓷探测器, 每个探测器在Z轴方向有效宽度为1.25mm, 每旋转360°可采集8幅图像(仅在0.625mm, 1.25 mm, 2.5 mm层厚时)。②测试仪器:采用由中国计量科学研究院于2001年12月检测合格的美国GammexRMI公司生产的T6580型CT检测性能组合模体, T6580型剂量仪, 带T6C-LA型CT电离室, 以及美国Victoreen公司生产的76-415型剂量模体(直径32cm)。长光牌观片灯1只。

1.2 临床验证部分 1.2.1 患者资料

(1) 进行成人低剂量颈椎CT检查与常规剂量的病例对照研究, 选取在我院行颈椎CT扫描的病人198例, 简单随机分组, A组(实验组采用低剂量)97例, 男, 71例, 女26例, 年龄6~93岁, 平均58.3岁; B组(对照组采用常规剂量扫描)101例, 男, 69例, 女32例, 年龄27~87岁, 平均55.9岁。儿童临床应用组, C组21例, 年龄8~18岁, 平均11.23岁。

(2) 参照试验结果以成人最低剂量为起点逐步降低剂量值, 应用于必需进行CT检查的儿童, 以不选用儿童志愿者的方法进行研究。儿童CT检查应在最高和最低值之间选择扫描剂量, 既要避免怕失败而使用成人的高剂量, 也要避免出现剂量过低扫描失败而重复扫描的问题。

(3) 纳入标准, 全部颈椎CT扫描者。排除标准, 不能顺利完成扫描者。

1.2.2 扫描方案

扫描模式0.7s螺旋; 层厚5mm; 螺距1.35:1;进床13.50mm/转; 首先, 固定kV值, 仅对mAs进行调整。然后固定mAs, 仅对kV值进行调整。其余扫描条件完全一致。

1.3 图像质量评估 1.3.1 图像噪声的主观评价及方法

首先由两位高年资医师在不知扫描参数的情况下分别独立从激光打印的CT片上(隐去mA, kV标记)阅片, 统一排片窗位窗宽。软组织窗位L30, 窗宽W300。骨窗窗位L200, 窗宽W1200。阅片环境照度50~100lx, 两名医师在不同时间使用同一台观片灯阅片, 不能互相讨论。盲法评分并书写评分报告, 交统计员汇总。

1.3.2 应用

Kappa方法评定两名医师对同一病例观察结果的一致性Kappa值定义为: < 0.20, 不一致; 0.21~0.40, 轻度一致; 0.41~0.60, 中度一致; 0.61~0.80, 高度一致; 0.80~1.00, 近乎完全一致。

1.3.3 评分标准

以5分制作等级评分, 3分为临床可以接受的图像。完全不能诊断为1分; 较差, 不能满足软组织诊断要求, 骨折可见为2分; 图像一般, 能满足诊断要求, 能做表面遮盖成像为3分; 良好, 能满足诊断要求为4分; 优, 能很好满足诊断要求为5分。

2 结果

(1) 在能够诊断软组织病变时以15.00为软组织s值上限, 30.00为骨松质s值上限, 以上结果为儿童2~8层螺旋CT扫描图像噪声测量值的上限, 也供普通CT设定mAs和16~64层螺旋CT设定噪声指数(NI)时参考。

(2) 两名医师评定结果间为中度一致性, Kappa值0.59011。

(3) 以成人的最低剂量为儿童的最高剂量限制。青春期后期16~18岁的儿童可采用成人的最低剂量。

(4) 儿童(学龄期和青春期前期)2-8层螺旋CT在满足诊断要求的前提下颈椎扫描剂量降低的最低限度是120kV; 70 mAs (图 1~4)。患者吸收剂量约为成人最低剂量的66.66%, 降低了33.33%。P < 0.05差异有统计学意义。

3 讨论

本研究辐射剂量评价的参数选用单位是mGy的平均剂量加权指数(CTDIw), 因为, 单位是mSv的有效吸收剂量与扫描范围、mA和螺距都有关系, 而且测量复杂, 故没有采用。计算机体层扫描剂量指数(CTDI)和多层扫描平均剂量(MSAD)这二个CT剂量的量是基本量, 近年来衍生出一些新的量, 但是, 这些衍生量的概念都来自这二个基本量^[4]。

吸收剂量与mAs的关系, mAs增加10倍(21mAs→210 mAs)吸收剂量也增加10倍(中心4.4mGy→44.2mGy; 边缘8.8 mGy→83.2mGy)呈对应关系。mAs与吸收剂量同比升降, 故可以使用mAs进行吸收剂量比较, 免去每个病人测量吸收剂量的繁琐。

管电流降低主要影响低对比分辨力, 而对高对比分辨力影响甚小。量子噪声升高是与mA值的平方根成反比的, 由骨性结构引起的线样伪影使影像质量下降, 仅观察骨折可以使用较低mAs, 如果检查骨病要照顾到软组织的质量需采用较高mAs。

被检者所接受的剂量较常规剂量降低20%以上才能确认为剂量降低, 管电压降低使X射线光子能量较低, 更接近骨、含碘的组织等含有高原子序数元素的组织或结构的"K-edge"(keV), 此时光电效应增强, 降低电压的方法更适合于骨关节成像的低剂量扫描, 但是对于颈椎扫描时与肩部或下颌重叠, 需要较高的管电压增加穿透力, 采用80kV, 70mAs时仅能观察骨折, 噪声很大。推荐没有Z轴自动管电流技术的普通螺旋CT在进行儿童颈椎扫描时使用120kV, 70mAs的低剂量扫描。

成人普通多层螺旋颈椎扫描在满足诊断要求的前提下剂量降低的最低限度是120kV; 105mAs。推荐没有Z轴自动管电流技术的普通螺旋CT在进行成人肩、肘关节扫描时使用120kV, 105mAs的低剂量扫描。

年龄分组标准:新生儿(neonatal)出生后28d之内, 婴儿(infancy)满28d至1周岁, 幼儿(toddlersage)1~3周岁, 学龄前期(preschoolage)4~7周岁, 学龄期(schoolage)8~12周岁, 青春期(adolescence)13~18周岁。青春期又分为青春期前期组13~15周岁。16~18周岁为青春期后期组。16~18周岁各项影像指标与成人相似, 采用成人最低剂量即可。

直接采用s值来评价噪声更直观, 便于不同机型之间比较, 使多中心的研究具有可比性。

低剂量螺旋CT扫描解决了群体辐射剂量过大的问题。我们的病例对照研究又得到了低剂量颈椎螺旋CT检查没有病灶遗漏的结果, 成本低效益高, 大范围开展低剂量颈椎螺旋CT检查可以有效保护被检者并保证图像质量。

儿童CT检查应在最高和最低值之间选择扫描剂量, 随着CT的普及, 检查时尽可能降低辐射剂量, 合理使用CT, 这是医务工作者的重要责任。希望颈椎低剂量CT扫描的研究能在临床推广应用, 减少群体辐射剂量。