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医疗辐射越来越受到关注，特别是少年儿童的辐射问题，准确评估患儿的辐射剂量成为当前亟待解决的问题[1]。胸部CT检查是儿童常见的检查手段，尤其是外伤及肺部感染的患儿，CT检查成了主要的检查手段之一[2]。目前常用的估算个体所受辐射剂量的参数主要有容积CT剂量指数（Volume CT Dose Index，CTDIVOL）、剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP），它们是CT设备在16 cm或32 cm标准体模下的输出剂量，常用来评价不同设备或机型的输出剂量，而每个患儿的体型与标准体模差异很大，因此用CTDIVOL和DLP评估患儿受到的辐射剂量并不准确[3-4]。为了准确评估患儿受到的辐射剂量，美国医学物理协会（AAPM）在204号和220号文件分别使用有效直径（Effective Diameter，De）和水当量直径（Water Equivalent Diameter，Dw）来计算体型特异性剂量估算值（Size-Specific Dose Estimate，SSDE）[5-6]。有报道称在评估成人胸腹部CT检查所受的辐射剂量时，SSDEDw比SSDEDe更精确[7]，但由于体型及组织发育差异，这两种估算方法在估算儿童胸部CT检查辐射剂量的差异情况可能与成人并不相同。因此，本研究旨在比较儿童胸部CT检查时SSDEDw和SSDEDe间的差别并找出较为简便且能准确直观的反映患儿辐射剂量的方法。

1 材料与方法

1.1 临床资料

本研究通过南京医科大学附属儿童医院伦理委员会审批后进行。前瞻性的连续收集2017年6月至2018年6月我院行胸部CT检查的0～16岁患儿118例（男58例，女60例），平均年龄（10.79±2.01）岁，依据患儿年龄进行分组，0～3岁为A组共37例，4～7岁为B组共39例，8～16岁为C组共42例。

1.2 检查方法

使用飞利浦Brilliance iCT（128排256层）进行数据采集，选用128×0.625 mm探测器，扫描螺距为0.914，扫描时患儿仰卧，双上肢上举，采用正侧位定位像结合自动管电流调制技术，管电压80 kV，参考管电流70 mAs，从肺尖扫至肋膈角，采用iDose4算法重建出层厚1 mm层距1 mm横断位肺窗和纵隔窗图像用于诊断及图像质量评价，重组图像层厚10 mm层距10 mm横断位纵隔窗图像用于De和Dw测量。

1.3 辐射剂量评估

从工作站剂量报表获得患儿的平均mAs和平均CTDIVOL，然后对每一层mAs进行标准化，计算标称CTDIVOL，计算公式如式(1)。

式中CTDIVOL(c)为校正后的标称CTDIVOL，CTDIVOL(a)为剂量报表显示的平均CTDIVOL，mAs(z)为每一层的mAs，mAs(a)为平均 mAs。

测量患儿胸部最中心层面CT图像的最大前后径（Anteroposterior Diameter，AP）和左右径（Left and Transverse Diameter，LAT），并计算De。依据De对应的转换因子fDe得到SSDEDe，计算公式分别如下：

在胸部每一层CT图像上画椭圆形感兴趣区，椭圆面积尽量小但要覆盖横断面图像所有解剖结构，记录椭圆形面积（Aroi）及椭圆形区域的平均CT值（CTroi），计算Dw，依据Dw对应的转换因子fDw得到SSDEDw，依据每一层图像的SSDEDw计算其平均值（SSDEg），计算公式分别如下：

其中，N为胸部图像的总层数。

本研究CTDIVOL(a)是在32 cm聚甲基丙烯酸甲酯标准体模条件下获取的，为了方便表述，下文中提及的有关于SSDEDe和SSDEDw各参数即为中间层面的参数，SSDEg为平均SSDEDw。

1.4 图像质量客观评价

计算CT图像的客观噪声值和信噪比：选取胸锁关节层面右侧胸大肌处、支气管分叉层面主动脉处及左心室层面左心室处选取30～60 mm2区域为兴趣区，获得兴趣区平均CT值及CT值标准差（SD），SD值则代表该兴趣区客观噪声值，计算该兴趣区信噪比[8]：SNR=平均CT值/SD。

1.5 图像质量主观评价

由放射科1位副主任医师及1位主治医师作为观察者在同一PACS系统上对所得图像进行评价。在肺窗和纵隔窗图像上，根据小气管、肺血管、纵隔组织的对比度及病变的显示程度，纵隔窗和肺窗噪声水平及伪影的情况进行5分制评分。图像组织结构显示非常清晰，对比度好，质地细腻，噪声很少，完全满足诊断要求者为5分；图像组织结构显示清晰，噪声较少，质地较细腻，能够满足临床诊断者为4分；图像质地一般，噪声稍多，部分组织结构显示欠佳，基本满足诊断要求者为3分；图像噪声多，质地差，组织结构显示不清，不能满足诊断要求者为2分；图像噪声很多，质地非常差，组织结构无法显示，完全没有诊断价值者为1分。3分及以上的图像被认为可以满足诊断要求[9]。

1.6 统计学分析

采用SPSS 18进行分析，图像质量主观评分用秩和检验分析，各观察者主观评分一致性分析采用Kappa检验；不同年龄组间CTDIVOL(a)、SSDEDe、SSDEDw比较采用方差分析；各年龄组内SSDEDe与SSDEDw比较，De与Dw比较，fDe与fDw比较均采用配对t检验；双变量的相关性分析采用Pearson分析；计算SSDEDe和SSDEDw的四分位间距和全距以观察其变异程度；计算SSDEDe及SSDEDw的平均相对误差及平均绝对误差观察其可信程度；P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量的客观评价结果

三组患儿在胸大肌处兴趣区SD和SNR差异有统计学意义，两组间对比，A组患儿SD值低于B组而SNR高于B组，B组患儿SD值低于C组而SNR高于C组；余各兴趣区在SD和SNR间的差异均无统计学意义，见表1。

2.2 图像质量的主观评价结果

患儿胸部图像主观评分A组为（4.33±0.72）分，B组为（4.13±0.83）分，C组为（3.96±0.65）分，各组评分差异不显著（P=0.49＞0.05）；每组患儿两观察者间评分一致性中等（k=0.43，0.39，0.41），所得图像主观评分均能满足诊断需求。

2.3 各组患儿组间De、Dw、fDe、fDw、SSDEDe、SSDEDw的比较结果

三组患儿在 De、Dw、fDe、fDw、SSDEDe、SSDEDw间的差异均有统计学意义，两组间对比差异均有统计学意义（P＜0.05），随着年龄的增大，患儿的De、Dw在增大，而fDe、fDw、SSDEDe、SSDEDw在减小，见表2及图1。

2.4 各组患儿组内两种SSDE计算方法下的直径、转换因子和SSDE比较结果

A组患儿De较Dw高 10.5%，fDe较fDw低13.5%，SSDEDe较SSDEDw低13.6%，差异均有统计学意义（P＜0.05）；B组患儿De较Dw高10%，fDe较fDw低15.5%，SSDEDe较SSDEDw低16%，差异均有统计学意义（P＜0.05）；C组患儿De较Dw高13.2%，fDe较fDw低17.8%，SSDEDe较SSDEDw低18.1%，差异均有统计学意义（P＜0.05），见表2。

2.5 SSDEDe、SSDEDw及SSDEg相关性分析

经Pearson分析显示，A组患儿SSDEDe、SSDEDw与 SSDEg呈正相关（r=0.90，0.91，P＜0.05）；B 组患儿 SSDEDe、SSDEDw与 SSDEg呈正相关（r=0.89，0.92，P＜0.05）；C 组患儿 SSDEDe、SSDEDw与 SSDEg呈正相关（r=0.88，0.90，P＜0.05）。

2.6 SSDEDe和SSDEDw的分布

A组患儿SSDEDe全距及四分位间距分别为0.38 mGy和1.62 mGy，SSDEDw全距及四分位间距分别为0.27 mGy和1.49 mGy；B组患儿SSDEDe全距及四分位间距分别为0.41 mGy和1.73 mGy，SSDEDw全距及四分位间距分别为0.33 mGy和1.51 mGy；C组患儿SSDEDe全距及四分位间距分别为0.44 mGy和1.81 mGy，SSDEDw全距及四分位间距分别为0.39 mGy和1.77 mGy。以每一组计算所得SSDEg为参照，A组患儿SSDEDe和SSDEDw的平均绝对误差分别为2.14 mGy和0.68 mGy，平均相对误差分别为4.18%和1.21%；B组患儿SSDEDe和SSDEDw的平均绝对误差分别为2.33 mGy和0.71 mGy，平均相对误差分别为4.24%和1.27%；C组患儿SSDEDe和SSDEDw的平均绝对误差分别为2.43 mGy和0.77 mGy，平均相对误差分别为4.47%和1.39%。

3 讨论

研究表明，用CTDIVOL和DLP评估患儿胸部CT检查时受到的辐射剂量并不准确，为了解决这一问题，AAPM通过对体模研究提出使用De和Dw来计算患者的SSDE。De是假设人体由椭圆形的横断面组成，人体体型可用面积与之相当的圆柱形水模直径表示；Dw除了用代表几何外形尺寸的面积外还用代表组织衰减的横断面的平均CT值来定义患者体型[5-6]；因此，用这两种体径来估算的辐射剂量仍存在差异。大量的临床研究表明，SSDEDw更能精确评估成人在胸腹部及头颅CT检查的辐射剂量[10]。由于胸部含气较多，用Dw计算SSDE时测得的整个横断面椭圆形区域的平均CT值为负值且椭圆形面积代表了胸部图像的几何参数，而De仅表示了胸部图像的几何尺寸，对解剖结构的差异情况不能精确反应[7]，后依据公式计算出来的fDe较fDw低，也导致了SSDEDe较SSDEDw低，因此相对而言SSDEDe低估患儿胸部CT检查的辐射剂量，这与成人胸部的相关报道一致[7]。

本研究中随着患儿年龄的增大，患儿的De、Dw也在增大，而fDe、fDw、SSDEDe、SSDEDw在减小，可能是由于标称CTDIVOL是在32 cm标准体模条件下的输出剂量，随着患儿年龄的增大，患儿的体径接近标准体模，导致SSDEDe和SSDEDw与CTDIVOL间的差异均减小，这与田中甫和袁肖娜等人的研究相一致[11-12]。另外，通过对各组患儿SSDEDe和SSDEDw全距及四分位间距的计算发现，每一组患儿组内SSDEDw全距及四分位间距均小于SSDEDe，说明SSDEDw估算胸部CT辐射剂量时变异度更小，从侧面进一步说明SSDEDw更能精确表示患儿的辐射剂量。

本研究将各组患儿的SSDEDw与SSDEg作相关性分析发现，二者具有较高相关性，这与Larson等[3-4]学者对成人的的相关研究一致，说明SSDEDw可替代SSDEg来评估患儿的实际受照剂量。因为胸部CT图像数量多，而SSDEg为各层面的平均SSDE，因此要计算SSDEg数据量大而不易实现，且目前尚未见有相关的计算机软件辅助运算，因此现阶段采用中间层面的SSDEDw代表SSDEg来反映患儿的辐射剂量具有重要的实用价值。

本研究中所有患儿的图像质量均能满足诊断需求，但在胸锁关节层面胸大肌兴趣区A组患儿的图像质量优于B组，B组优于C组，这可能是因为本研究采用了自动曝光控制技术，该技术虽然能够实时调节管电流量，但肩部组织密度较大，组织间密度差异较小，随着患儿年龄的增大这种情况更甚，管电流增大的量与人体对X线衰减不成正比，造成CT探测器接收的X线光子量明显减少，从而影响图像质量，也可能是由于本研究采用的80 kV管电压穿透力不足造成的，今后我们会对这方面的原因进一步分析[13-14]。

本研究的不足之处在于：① 没有对辐射剂量进行实际的测量，研究中所获得的CTDIVOL为机器自动给出的[15]；② 图像质量的主观评分可能受观察者自身影响[16]；③ 目前没有商业化的计算机软件自动测量并计算SSDE，手动测量误差大且效率低，且为了减少工作量，本研究采用了10 mm层厚的图像进行测量，结果可能受到影响。

虽然存在上述不足，但本研究进一步明确了SSDEDw在评估儿童胸部CT检查辐射剂量的价值，并明确了中心层面的SSDEDw是反映患儿辐射剂量的简单准确的代表参数。

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不同体型特异性剂量估算值在儿童胸部CT的应用

引言