低剂量扫描技术在三维CT测量DDH股骨颈前倾角中的临床应用研究*

1.山东中医药大学附属医院放射科(山东 济南 250011) 2.山东省千佛山医院影像科(山东 济南 250014)

刘伟伟1 李 军2

低剂量扫描技术在三维CT测量DDH股骨颈前倾角中的临床应用研究*

1.山东中医药大学附属医院放射科(山东 济南 250011) 2.山东省千佛山医院影像科(山东 济南 250014)

刘伟伟1李 军2

目的 探讨低剂量扫描技术在三维CT测量DDH股骨颈前倾角中的应用。方法 选择不同的扫描参数对DDH患儿进行扫描，120kV保持不变，mAs选择200mAs-25mAs，层厚选择4mm，螺距选择3.0-5.0mm，对于不同扫描参数进行5组匹配，记录CT剂量指数，评价图像质量。结果在选择的五组扫描参数中，CT剂量指数分别为25.7±0.5、16.6±0.6、3.5±0.7、3.2±0.7、2.8±0.8，图像质量为优、良、中、中、差，前四组的图像能够满足股骨颈前倾角的测量。结论 在满足临床诊断的情况下，低剂量扫描有效地降低了DDH患儿的辐射剂量，更加符合防护原则。

发育性髋关节脱位(developmental dysplasia of the hip,DDH)是小儿骨科常见的下肢畸形之一，由于头臼失去正常的同心圆关系而导致一系列的髋关节病理变化，其中股骨颈前倾角的增大是DDH重要的病理改变之一[1]。随着多层螺旋CT的出现和图像后处理技术的应用，为DDH患者提供了更完善的髋臼形态学改变的信息[2-3]，为股骨颈前倾角的测量带来了方便，给手术矫正提供了强有力的证据，但如何避免婴幼儿和儿童接受过多的辐射剂量已成为国内外放射界的研究热点[4]，本文对于DDH患者的扫描技术的研究，旨在优化低剂量扫描方案在三维CT测量DDH股骨颈前倾角中的应用，降低病人的辐射剂量。

1 资料与方法

1.1 临床资料收集我院2011年12月到2012年9月DDH患儿50例，其中男21例，女29例。最大年龄16岁，最小年龄6个月，平均年龄：5.5岁。均为全脱位或半脱位伴髋臼发育不良儿童。

1..22 方法 使用可自动显示CT剂量指数(CTDI)的Toshiba公司Aqualion型多层螺旋CT机扫描、 Vitrea 2工作站进行图像重建。

1.2.1 参数选择：120kV保持不变，mAs选择200mAs～25mAs，层厚选择4mm，螺距选择3.0～5.0mm，对于不同扫描参数进行分组匹配。并记录每个患儿的CTDI剂量指数。参数匹配详见表1。

1.2.2 患儿体位与图像的处理：患儿仰卧，双下肢自然伸直且与躯干平行，双足踇趾并齐行CT平扫，常规从髂前上嵴到膝关节下胫骨粗隆。首先利用所得二维CT横断面图像观察髋臼形态，间距为扫描层厚的二分之一，然后将CT扫描数据输入Vitrea 2工作站，利用3DDisplay重建软件进行VR、MPR三维重建处理。

图1-4 不同扫描参数下的图像质量 图1 图像质量优，第一组参数所得图像，CTDI为25.3mGy，共11例病人。 图2 图像质量良，第二组参数所得图像，CTDI为16.8mGy，共11例病人。 图3 图像质量中，第三、四组参数所得图像， CTDI为3.5mGy，共20例病人。 图4 图像质量差，第五组参数所得图像， CTDI为2.9mGy，共8例病人。 图5 矢状位图像上大粗隆的最低点C点。 图6 轴位图像上股骨两髁最低点A、B点。 图7 由A、B、C三点确定的冠状面。 图8 股骨头最长径的中点D与股骨颈最短径的中点E确定股骨头颈的轴线，轴线与水平面的交角为股骨颈前倾角。

1.2.3 图像质量评价及分级：两名有经验的高年资CT医师采用双盲法阅片，分别独立评判图像质量，对照分析，意见一致为评判结果。根据《山东省医学影像检查技术操作规范》将图像质量划分四级，分别为优、良、中、差，优：无伪影，质地细腻，噪声低，组织结构显示清晰，边缘锐利，满足测量要求。良：图像和常规扫描参数的图像质量对比图像颗粒稍粗，噪声较低，边界清晰，满足测量要求。中：图像和常规扫描参数的图像质量对比噪声有所增大,颗粒稍粗,边界尚清楚，满足测量。差：图像和常规扫描参数的图像质量对比噪声较大，颗粒较粗，边界不清，不满足测量。

1.3 统计学方法

所得数据均采用SPSS13.0软件包进行处理，各组间的CTDI值差异采用非参数检验后P＜0.05,显示组间差异具有统计学意义。

2 结 果

1～5组的C T D I分别为2 5.7±0.5、1 6.6±0.6、3.5±0.7、3.2±0.7、2.8±0.8，并把图像原始数据导入Vitrea 2工作站进行图像重建，由高年资的医师和技师根据图像质量的划分标准进行评价[5]。评价结果与CTDI剂量指数详见表2，获取的图像为图1-4。

表1 五组扫描参数的选择标准

表2 各组间的CTDI剂量指数与其对应的图像质量等级

3 讨 论

随着多层螺旋CT在临床的广泛应用，给我们带来便利的同时，也给患者带来了不可避免的辐射损伤，尤其是部分放射工作人员为盲目追求图像质量，随意加大CT的扫描剂量，给患者带来了更大的远期伤害。在股骨颈前倾角的扫描中，患者多为少年儿童，且对造血组织、性腺等敏感组织器官直接照射造成损伤，如果损伤发生在体细胞内，可诱发组织器官的癌变；如损伤发生在生殖细胞内，可发生遗传性疾病[6-7]。

3.1 股骨颈前倾角及测量方法 1954年Billing[8]对股骨颈前倾角femoral neckanteversion(FNA)给出了明确的定义阐述，所谓的前倾角是股骨干长轴和股骨颈轴所确定的前倾平面与股骨干长轴与髁轴所确定的髁平面的夹角。新生儿的股骨颈前倾角一般在25。～30。，正常发育情况下，由于髋关节的正常应力，导致股骨颈前倾角会逐渐减小，每年大约减少1.5。，直到16岁达到成人水平约为10。～15。。DDH是一种多发畸形，当发生髋关节脱位后，股骨颈失去前方髋臼的压力，而股骨头后方受压于骨盆的前倾面，通常导致股骨颈前倾角的增大异常[9],在3DCT重建图像中，由矢状位上找到大粗隆的最低点C点，见图5；旋转重建的股骨,轴位图像上找到股骨两髁最低点A、B点，见图6；与大粗隆最低点连成一条直线，且大粗隆的最低点在两股骨髁最低点的中央,此三点确定了冠状面见图7。取股骨头最长径的中点D，股骨颈最短径的中点E,连接D、E两点确定股骨头颈的轴线，其与水平线的交角即为前倾角见图8。

3.2 参数的选择与影像质量 第一组采用常规参数扫描，均获得了优质的图像，但辐射剂量大，其CTDI平均为为25.7±0.5mGy，在保证能够准确测量前倾角的情况下，保持kV不变，逐渐降低mAs，并适当调节螺距，以达到综合调节辐射剂量的目的。螺距是X线球管旋转一周(360。)的进床距离与检测器的X线束厚度的比值，螺距增加可有效降低辐射剂量，同时会使图像质量下降[10-11]，在mAs降低的同时可以通过适当减小螺距来弥补mAs降低而对图像质量的影响，如第三组采用50mAs，螺距选择5.0，中级图像占了7例，且有两例优质图像，第四组继续降低X线的量为25mAs，同时降低螺距为3.5，也获得了中级图像，在X线的量为25mAs不变的情况下，适当提高螺距为4.0，获得的图像大部分质量差的图像，不能够满足诊断要求，由此得到在三维CT测量DDH股骨颈前倾角的低剂量扫描参数。

3.3 剂量的评价

要在临床工作实践中践行ALARA(As low As Reasonably Achievable，ALARA)原则，最核心的要求就是，要实现对受检者检查剂量的个性化设定和扫描，从而可以最大程度地降低整个受检人群的检查剂量[12]。对儿童髋关节至股骨全长区域的CT扫描，检查过程中不可避免的要扫描到骨髓，性腺，而骨髓、性腺都是对射线敏感的器官，对辐射的敏感性是成年人的十倍，其危害不可估量[13-14]。CTDI(CT Dose Index)是CT辐射剂量指数，它的定义是：CTDI是采用国际统一标准和设备，在特定的扫描条件和扫描方式设定下，自机架中心处测得的实际发出的X线辐射剂量。在一个连续的序列扫描曝光中，沿长轴方向吸收剂量的平均值。(以X线球管扫描一周中心层面剂量来表征范围内的平均剂量)，单位为mGy。通过改变扫描参数，逐步降低扫描剂量，观察CTDI的变化，最终找到符合诊断需要的最低扫描参数，由此得到的最低剂量CTDI为3.0～5.0mGy，为常规剂量的16.7～23.1%。

总之，3D多层螺旋CT的应用，大大提高了扫描速度，为临床提供了更便利的检查手段，同时给患者增加了辐射损害，如何减低辐射剂量已是刻不容缓的课题，低剂量扫描技术在股骨颈前倾角的扫描应用，在满足临床要求的同时，大大降低了患者的剂量。

1. 倪庆斌，郭宗远，王继孟.髋臼的正常发育及发育性髋关节脱位的病理形态学变化[J].临床小儿外科杂志，2002，1(2) : 132-134.

2. 陈帅，王克来，庄岩，等.发育性髋关节脱位髋臼形态的MRI研究[J].山东大学学报(医学版)2011，49（8）：144-146.

3. 苗武胜,姜海,马强,等. Chiari 骨盆内移截骨并加盖术治疗大龄儿童发育性髋关节脱位术后效果影响因素分析[J].中国骨伤,2009，22(3):222-223.

4. 范淼，孟悛非，彭谦，等．低龄小儿体部CT低剂量扫描的探讨[J]．中山大学学报，2009:284-289.

5. 吉强、洪洋.医学影像物理学[M].北京：人民卫生出版社，2011:215-217.

6. 武乐斌，万书臻.山东省医学影像学检查技术操作规范[M].济南：山东科技出版社，2011:47-56.

7. 陈淮，曾庆思，周洁，等.低剂量MSCT胸部扫描对COPD图像的评价分析[J].中国CT和MRI杂志，2012，10（2）：35-36.

8. Billing.L Roentgen examination of the proximal femur end in children and adolescents[J]. Acta Radiol1954,110:1-80.

9. 周强，李颖，蒋继亮，等.三维CT辅助下大龄发育性髋关节脱位的个体化手术治疗[J].中国矫形外科杂志,2012，20（11）：1006-1008.

10.宋少娟，王巍，刘传亚.多层CT螺距与辐射剂量的关系探讨[J].中华放射与防护杂志，2006，26（5）：526-528.

11.程其均，张增，徐正昌，等.影响螺旋CT辐射剂量的因素[J].中国辐射卫生2003,12（1）8-9.

12.石明国.CT技术发展进入低剂量成像时代[J].中国医疗设备 2012年第27卷 01期 VOL.27 No.01.

13.柳达,马瑞雪,吉士俊.利用螺旋CT的三维重建技术测量股骨颈前倾角[J].中华小儿外科杂志, 2002, 23: 526-530.

14.李悦，王栋.低剂量螺旋CT在肺部扫描检查的放射剂量分析[J].中国CT和MRI杂志，2012，10（6）：47-48.

15.林飞飞，干芸根，曾洪武，等.螺旋CT低剂量扫描对小儿肘关节外伤的诊断价值[J].中国CT和MRI杂志，2010，8(3)：71-73.

16.蔡建国，张海兵.MSCT低剂量扫描技术在踝关节隐匿性骨折中的应用[J].中国中西医结合影像学杂志，2013,11(6):621-623.

17.张栋青，柳澄.CT低剂量扫描研究进展[J].中国中西医结合影像学杂志，2013,11(2):209-212.

(本文编辑: 黎永滨)

The Clinic Study of the 3DCT with Lowdose Scanning in Measurement of Femoral Neck Anteversion of Developmental Dysplasia of the Hip (DDH)*

LIU Wei-wei, LI Jun.
Department of Radiology, the Affiliated Hospital of Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250011, China

ract] Objectivective To evaluate the application value of 3DCT with low dose scanning for femoral neck anteversion of developmental dysplasia of the hip (DDH). Methodsthods The DDH children were scanned by using different scan parameters, keeping 120kV while setting mAs from 200-25mAs, thickness 4mm, Pitch 3.0-5.0mm and then matched 5 different groups of parameters. CT dose parameters were recorded and image qualities evaluated. Resultssults In the 5 selected groups of scan parameters , CT dose parameters were 25.7±0.5、16.6±0.6、3.5±0.7、3.2±0.7 and 2.8±0.8, image qualities were excellent, good, moderate ,moderate and bad respectively. Except for the last group, the other 4 groups can meet the requirement of measuring femoral neck anteversion. Conclusionusion Low-dose 3DCT scanning can effectively reduce the radiation dosage, which better meets the demand of the radiation protection principle.

R682.6、R445.3

A

山东省医药卫生科技发展计划项目，（编号：2011HW062）

10.3969/j.issn.1672-5131.2014.03.29

2014-04-13

李军