宽体探测器在非镇静状态下小儿胸部CT扫描中的应用价值

宽体探测器在非镇静状态下小儿胸部CT扫描中的应用价值

庄勋慧,李杨,宋庆花,宋修峰

青岛市妇女儿童医院影像科,山东青岛266034

[摘要]目的探讨非镇静状态下160 mm宽体探测器轴扫描模式在婴幼儿胸部CT检查中的临床应用价值。方法将100例行常规胸部CT检查的婴幼儿随机分为2组进行前瞻性研究,A组(n=50)在非镇静状态下行160 mm轴扫描,B组(n=50)在自然睡熟或接受水合氯醛镇静熟睡后行80 mm螺旋扫描。由2名有经验的放射科医师采用4级评分制对两组图像质量进行主观评分。测量纵膈窗左心房的CT值和SD值并计算信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR),评价客观图像质量。记录每例患儿的扫描时间、容积CT剂量指数(Volume CT Dose Index,CTDIvol)和剂量长度乘积(Dose Length Product,DLP),并计算有效辐射剂量(Effective Dose,ED)。结果两组图像的主观质量评分和SNR无明显统计学差异(P>0.05)。两组病例的扫描时间存在显著差异(P<0.001)。A组CTDIvol(1.18±0.24 mGy)与B组CTDIvol(1.33±0.30mGy)存在统计学差异(P=0.01)。A组的ED值(0.61±0.17mSv)较B组ED值(0.89±0.25 mSv)降低了31.4%,具有明显统计学差异(P<0.001)。结论160 mm宽体探测器轴扫描速度快,辐射剂量低,无需对患儿进行镇静即可完成胸部CT成像,且不影响图像质量,具有良好的临床应用价值。

[关键词]宽体探测器;胸部CT检查;辐射剂量;婴幼儿

引言

小儿胸部病变种类繁多,如肺部炎症、支气管异物和先天性呼吸道畸形等,CT作为无创性检查方法,准确性高,能为临床医生提供更多的诊断信息[1]。但CT存在辐射剂量和安全防护的风险,研究表明,公众照射剂量每增加1Sv,癌症发生率将增加4.1%[2],而接受相同的剂量,儿童组织器官对X线的敏感性是成年人的10余倍[3],且年龄越小危害性越大。另外由于小儿病人易动无法配合,临床上为提高婴幼儿CT检查的准确率和效率,经常使用镇静剂[4-5]。水合氯醛是目前最为常用的中枢性镇静药物[6],镇静后患儿还需要一段时间才能入睡,而且由于口感极差,婴幼儿对服药依从性低,不但增加了患儿的痛苦,苏醒时间延长也提高了镇静后的潜在风险。本文借助新一代Revolution CT(GE Healthcare)宽体探测器优势,研究非镇静状态下160 mm宽体探测器轴扫描序列在小儿胸部CT检查中对图像质量和辐射剂量的影响。

1 材料与方法

1.1 研究对象

搜集100例临床怀疑肺部病变需行胸部CT检查的婴幼儿,入组标准:年龄1天至3岁;体重:2~20 kg,严重创伤的患儿排除在外。按就诊先后顺序分为A、B两组,A组50例(女26例,男24例),年龄 0.5~36月,平均年龄 14.9±10.3月,体重为4.0~19.0 kg,平均体重9.9±2.9 kg,患儿扫描前处于安静状态即可,无需熟睡或水合氯醛镇静;B组50例(男31例,女 19例),年龄 0.2~36月,平均年龄 12.8±10.0月,体重为2.7~18.0 kg,平均体重 10.5±3.2 kg,该组患儿扫描前需自然熟睡或口服10%水合氯醛(0.5 mL/kg)镇静。本实验经医院伦理委员会批准,受检者家属知情并签署知情同意书。两组患儿的年龄、体重差异无统计学意义(P>0.05)。

1.2 设备及方法

采用GE Revolution 256排螺旋CT机。患儿仰卧于扫描床上,扫描时可将患儿用束带固定,双臂水平上举或置于身体两侧,扫描范围从胸廓入口到膈顶水平。扫描参数:A组采用160 mm轴扫描模式,层厚2.5 mm,B组采用80 mm螺旋扫描模式,螺距0.992:1,层厚及层间隔为2.5 mm,两组均固定管电压为80kV,自动管电流(10~525mA),旋转时间0.28s,视野25 cm×25 cm,噪声指数均设为12,使用ASiR-V方法对图像进行后处理重建,ASiR-V权重值设为50%[7]

1.3 评价指标及方法

1.3.1 客观质量评价

设定感兴趣区位于纵膈窗左心房内,测量图像的CT值和SD值,分别测量3次后取平均值,计算信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)进行客观图像质量评价。

1.3.2 主观质量评价

由2名有经验的放射科医师采用双盲法独立阅片,观察患儿是否有呼吸运动伪影(支气管树出现阶梯状伪影、膈肌“双边征”或假性肋骨骨折)、心脏大血管搏动伪影(心脏或主动脉弓边缘模糊或呈阶梯状)。用4级评分系统评价图像质量,即3分是图像质量优秀,没有或极少的伪影;2分是图像质量良好,有轻微的伪影;1分是图像质量一般,有明显的伪影,不影响诊断;0分是图像质量很差,有严重的伪影,无诊断价值。

1.3.3 辐射量

记录每例患儿的扫描时间、容积CT剂量指数(Volume CT Dose Index,CTDIvol)和剂量长度乘积(Dose Length Product,DLP),并计算有效剂量(Effective Dose,ED),其中 DLP(mGy·cm)=CTDIvol(mGy)×Length(cm);ED(mSv)=DLP(mGy·cm)×k[mSv/(mGy·cm)],k为换算因子对于肺部转换因子,[8]。

1.3.4 统计学方法

所有数据均采用SPSS 17.0统计学软件进行分析。采用t检验比较A、B两组患儿的年龄、体重、检查时间、信噪比及辐射剂量。采用Kappa检验两位阅片者在主观图像质量评分方面的一致性,k值在0.80~1.00为一致性良好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两组病例的准备时间及扫描时间存在显著差异(P<0.001)(表1);A组CTDIvol(1.18±0.24 mGy)与B组CTDIvol(1.33±0.30 mGy)相比,存在统计学差异(P=0.001);A 组有效辐射剂量 ED(0.61±0.17 mSv)较 B 组 ED(0.89±0.25 mSv)降低了31.4%,具有明显统计学差异(P<0.00);两组图像的主观质量评分和信噪比无明显统计学差异(P>0.05)(表2)。两位放射科医师对两组病例主观图像质量的评价达到了较好的一致性(k值分别为 0.89与 0.86,P<0.05)(图 1~2)。

表1 两组患儿年龄与体重的比较

项目 A组 B组 t值 P值年龄/月 15.40±11.82 11.90±10.61 1.56 0.120体重/kg 11.09±3.91 9.82±3.33 1.73 0.090

表2 两组患儿检查时间、辐射剂量与图像质量评价的比较

项目 A组 B组 t值 P值准备时间/min 11.25±2.31 55.33±22.70 -6.11 <0.001扫描时间/s 0.30±0.00 0.76±0.07 -49.509 <0.001 CTDIvol/mGy 1.18±0.24 1.33±0.30 -2.81 0.010 ED/mSv 0.61±1.17 0.89±0.25 -6.387 <0.001 SNR 4.05±0.94 4.23±1.26 -0.848 0.400主观评分 /分 2.50±0.70 2.40±0.50 -1.206 0.250

3 讨论

既往由于多排螺旋CT探测器排数的限制,探测器宽度最多达80 mm。CT轴扫描时,扫描时间为曝光时间与检查床移动所需时间之和,螺旋扫描时,曝光过程检查床匀速移动,扫描时间即为曝光时间,因而轴扫描时间较螺旋扫描模式长,对于临床配合差或不自主运动的患者图像采集时容易出现运动伪影。在保证图像质量前提下只有缩短扫描时间才能克服常规扫描模式的局限。

随着探测器技术的发展,扫描覆盖范围增大,可以进行更快速扫描,因而缩短了扫描时间,患者无需屏气即可快速完成胸部CT检查[9-11]。本文采用的Revolution CT探测器宽度可达到160 mm,A组采用160 mm轴扫描模式,不用镇静药物直接进行检查,患儿只需要用安全绷带固定在检查床上,缩短了患儿的检查时间,曝光时该组患儿的扫描时间为0.3 s,B组采用80 mm螺距扫描,扫描前患儿使用水合氯醛进行镇静,需要等待10~15 min入睡,曝光时患儿的平均扫描时间为0.7 s。160 mm宽体探测器技术明显简化了小儿CT检查流程,无需进行药物镇静,减少了患儿的不适,CT检查结束之后,也无需监护患儿至清醒,在有效提高了时间分辨率的同时,节省了检查时间,提高检查成功率,尤其适用于哭闹或躁动不配合的小儿。在我们的研究中,非镇静组(A组)的平均准备时间为11 min,显著低于常规组(B组)的平均时间55 min。

图1 采用160 mm轴扫描模式的胸部CT平扫图像

注:男,3岁,支气管肺炎。a~c分别为轴位肺窗、纵膈窗及冠状位肺窗图像,无呼吸运动伪影及心脏大血管搏动伪影,主观图像质量评分为3分。

图2 采用80 mm螺距模式扫描的胸部CT平扫图像

注:男,2岁,支气管肺炎。a~c分别为轴位肺窗、纵膈窗及冠状位肺窗图像,可见轻微的呼吸运动伪影(支气管树出现阶梯状伪影,膈肌出现双边影),主观图像质量评分为2分。

160 mm宽体探测器快速扫描可以有效消除患儿呼吸、心血管搏动等运动伪影,还可以通过轴位扫描完成大范围的容积成像[12-13]。本文A组大部分患儿图像重建时比传统探测器螺旋扫描更具有优势,尽管小部分患儿在检查时出现哭闹躁动,仍然获得了较满意的图像。在客观图像质量评价方面,两组图像的噪声和信噪比没有统计学差异,两种扫描方式的图像质量主观评分也无统计学差异(P>0.05)。

小儿CT检查中的辐射剂量是医患共同关注的热点问题,在CT检查时更应遵循低剂量的原则[14]。多种技术操作可以降低辐射剂量[15-16],一种最基本的方法是尽可能缩小扫描范围,避免不必要的辐射。根据不同的数据采集方式,螺旋扫描实际扫描长度超出了预期覆盖范围,导致剂量叠加,而轴扫描模式没有重叠扫描,因此螺旋扫描模式要比轴扫描增加额外的辐射剂量[17-18],降低了射线利用率。而宽线束的额外辐射比例要小于窄线束,因此本研究中160 mm宽体探测器轴扫描射线利用率要高于80 mm常规探测器螺旋扫描。

CTDIvol和DLP是辐射剂量最常用的评估指标。CTDIvol反映的是容积扫描的平均辐射剂量,DLP虽然反映了个体扫描范围吸收的总剂量,但由于身体不同组织器官的辐射敏感性不同,如果要比较不同CT检查所致受检者的辐射风险,需要引入ED,ED与DLP关系:ED=DLP×k,k为转换因子,与受检者身体的不同部位有关[8]。本文中A组160 mm宽体探测器轴扫描中有效辐射剂量达0.61±0.17 mSv,比常规螺距扫描组0.89±0.25 mSv降低了31.4%。与传统探测器相比,宽体探测器提高了射线的利用率,减少了辐射剂量。160 mm宽体探测器轴扫描模式不仅可以有效消除运动伪影,还可以提高时间分辨率和空间分辨率,同时明显降低扫描剂量。目前宽体探测轴位扫描在成人头颈部及胸部CT成像中也有相关报道[20-22]

我们的研究还有几个局限性。首先,我们的研究是对单个扫描仪进行的单点研究,还处于初步阶段,患儿的数量较少,未来需要更多的病人提供更有说服力的研究。其次,我们的研究最初仅限于胸部,未来还需要包括更多的器官和部位。

4 结论

与常规镇静状态下80 mm螺旋CT检查相比,采用160 mm宽体探测器在非镇静状态下对小儿胸部进行轴扫描成像,可以减少准备时间、总扫描时间和辐射剂量,同时不影响图像质量,在临床中具有推广价值。

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Application of Wide Detector in Chest CT Examination of Children Without Sedation

ZHUANG Xunhui,LI Yang,SONG Qinghua,SONG Xiufeng
Department of Radiology,Qingdao Women and Children’s Hospital,Qingdao Shandong 266034,China

Abstract:Objective To investigate t he clinical application value of 160 mm wide detector axial scanning mode in chest CT examination of children under non sedative state.Methods A total of 100 children with routine chest CT examination were randomly divided into two groups for prospective study.In A group(n=50),the patient underwent axial scanning mode with 160 mm detector.In B group (n=50),the patient was natural sleep or sedated by chloral hydrate for the CT examination with 80 mm detector helical scanning mode.Subjective image quality was independently assessed by 2 radiologists based on a score system.CT number and standard deviation (SD)in the left atrium were measured to calculate signal to noise ratio(SNR).The scanning time,volume CT dose index (CTDIvol)and dose length product(DLP)of each patient were recorded,and the effective dose (ED)was calculated.Results There was no significant difference in subjective quality score and SNR between the two groups(P>0.05).There was significant difference in mean scan time between A group and B group (P<0.001).CTDIvol(1.18±0.24 mGy)in A group was significantly different from that in B group(1.33±0.30 mGy)(P=0.01).The ED value of A group(0.61±0.17 mSv)was 31.4% lower than that of B group(0.89±0.25 mSv),with significant statistical difference(P<0.001).Conclusion The 160 mm wide body detector has the advantages of fast axial scanning speed,low radiation dose,no need to sedate the children to complete chest CT imaging,and does not affect the image quality,so it has good clinical application value.

Key words:wide body detector;chest CT examination;radiation dose;infant

[中图分类号]R445.3

doi:11.3969/j.issn.1674-1633.2020.11.030

[文献标识码]A

[文章编号]1674-1633(2020)11-0110-03

收稿日期:2020-03-24

通信作者:宋修峰,副主任医师,主要研究方向为影像诊断。

通信作者邮箱:song-sxf@163.com

本文编辑 韩莹