Z-DOM技术结合iDose4在儿童上颈段椎体CT扫描中的应用价值

陈久尊，吴爱琴，郑文龙

（1.温州医科大学附属第二医院育英儿童医院 放射科，浙江 温州 325027；2.温州医科大学附属苍南医院 放射科，浙江 温州 325800）

随着CT技术的发展和临床应用的日益普及，儿童患者的CT检查也日益增多。据报道，每年全世界的CT检查超过1 000万次，其中10%的检查对象是小于18岁的患者[1]。可见，CT是儿童医学辐射暴露的主要来源。先天性斜颈和颈部外伤是儿童颈部CT扫描常见的病因，但颈部CT扫描对辐射高度敏感的眼晶状体和甲状腺所产生的确定性效应和随机性效应是不容忽视的，因此，应在满足临床诊断需求的同时实现扫描剂量的最低化，尽可能地保护儿童患者的辐射安全[2-3]。本研究探讨Z轴自动管电流调节技术（Z-axis automatic tube current modulation， Z-DOM）技术结合第4代迭代重建技术（iterative reconstruction level 4，iDose4）在儿童上颈段椎体CT扫描中降低辐射剂量的应用价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料 选取2016年6月至2017年6月温州医科大学附属第二医院育英儿童医院因颈部疼痛、斜颈、外伤等原因行上颈段椎体CT扫描的儿童患者55例为实验组，年龄2～16（8.0±3.1）岁，男35例，女20例，本组病例均由家长签署知情同意书。另回顾性选取42例同部位CT扫描的儿童患者为对照组，年龄3～15（7.4±3.2）岁，男30例，女12例。2组患者年龄（t=1.066，P=0.289）、性别（χ2=0.065，P=0.812）差异均无统计学意义。本研究经本院医学伦理委员会审核批准。

1.2 方法 2组患者均使用Philips Brilliance iCT 256螺旋CT机，扫描参数：120 kVp，250 mAs，准值128×0.625 mm，层厚0.9 mm，重建间隔0.45 mm， 每圈旋转时间0.5 s，螺距0.6。实验组使用Z-DOM技术结合iDose4进行低剂量扫描，对照组常规剂量，未使用Z-DOM技术结合iDose4，2组患者扫描范围均为颅底至颈4椎体下缘。记录2组患者扫描时机器自动显示的容积CT剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）、剂量长度乘积（dose length product，DLP）和扫描长度，并根据公式：有效剂量值（effective dose，ED）=DLP×W（权重因子）而得出ED（根据欧洲对CT质量标准指导性文件规定，不同年龄的颈椎W值不同，根据本研究的平均年龄，取5岁W值0.011）。同时记录实验组每位患者扫描图像上的最小管电流（mAs）值和最大mAs值。

1.3 图像质量的客观评判 每位患者取颈3椎体中部水平颈项部肌群进行CT值的测量，设置感兴趣区（region of interest，ROI）均为21 mm2，记录各ROI的CT值及其标准差（standard deviation，SD）值，以CT值代表图像信号强度，SD值代表图像的噪声，同时测量上述同层面的无组织区即空气CT值的SD值代表背景噪声，每位患者各测量3次取平均值。根据测得的CT值和SD值计算图像的信噪比（signal noise ratio，SNR），SNR=颈3椎体水平颈项部肌群CT值/颈3椎体水平颈项部肌群CT值SD。

1.4 统计学处理方法 采用SPSS17.0软件进行统计分析。计量资料以s表示，进行t检验，分类资料进行χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组扫描剂量参数比较 实验组扫描长度5.0～11.3（7.7±1.1）cm，对照组扫描长度5.1～10.2（7.5±1.0）cm，2组比较差异无统计学意义（t= 1.021，P=0.310）。从表1可知，实验组和对照组最小mAs、最大mAs、CTDIvol、DLP及ED比较差异均有统计学意义（P＜0.05）。实验组比对照组mAs最大下降234，平均下降205～189（75.6%～82.0%）。

2.2 2组图像质量参数比较 实验组和对照组图像信号强度、图像噪声、背景噪声及图像信噪比比较差异均有统计学意义（P＜0.05），实验组图像信号强度和信噪比比对照组低，图像噪声和背景噪声比对照组高，见表2。

表1 实验组和对照组最小mAs、最大mAs、CTDIvol、DLP、ED比较

表2 实验组和对照组的图像质量客观评判结果（

表2 实验组和对照组的图像质量客观评判结果（

images/BZ_59_260_1268_2266_1335.png对照组 42 57.2±5.8 4.1±1.1 3.9±0.7 14.4±3.7实验组 55 53.9±8.8 7.1±1.8 8.5±1.4 8.1±2.1 t 2.980 14.232 21.039 9.811 P 0.003 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

2.3 实验组图像与临床诊断的符合情况 实验组55例中寰枢关节半脱位25例，椎体先天性畸形3例，外伤性病变9例，正常18例。其中28例因病情需要

图1 上颈段椎体Z-DOM技术结合iDose4 CT扫描

3 讨论

随着低剂量CT扫描技术的深入研究，新的低剂量扫描技术和方法不断出现，目前主要有双源技 术[4-5]、曝光控制技术[6-7]和图像重建技术。Z-DOM技术属于曝光控制技术中的管电流调节技术，是通过沿Z轴方向被扫描物体衰减的差异实时调整管电流值，以提高射线的利用效率从而降低辐射剂量，并确保各种体型和各种不同组织器官的图像质量相同[8]。图像重建技术的iDose4即为领先的迭代重建复查经过2次或以上的CT扫描，18例行颈椎磁共振扫描，1例外伤患者行手术治疗，上述47例病例的诊断结果均与实验组CT扫描结果一致（见图1-2）。技术，可以选择性地识别和消除图像中的统计误差和噪声，获得具有较低噪声的图像，并不造成因使用后处理滤波器而降低病灶的识别率[9]。因此，ZDOM技术和iDose4技术的结合即可大幅度地降低扫描剂量，又可因噪声的降低而保证了图像质量，从而能够确保临床诊断的准确性。

图2 低剂量和常规剂量扫描图像比较

儿童上颈段椎体扫描范围内组织器官，不仅包括颅底及颈椎的骨性结构，也包括众多软组织结构和空腔气道。各种组织的密度、厚度差异大，对X线的衰竭差别明显，扫描范围上部由于颅底骨骼结构厚、密度大，对X线衰竭明显，经Z-DOM调节技术，需要增加管电流的输出，而扫描范围下部因椎体体积小，软组织结构薄，对X线衰竭少，经Z-DOM调节技术，需要降低管电流的输出；另外，儿童期年龄差别较大，身体发育各不相同，对X线衰竭也有显著不同。体瘦者对X线的衰竭较小[10]，在获得与体型较大者相同图像噪声的情况下，使用Z-DOM技术所需的管电流要小。本研究实验组由于使用Z-DOM管电流调节技术，所有患者所用的管电流均小于对照组；其中，实验组比对照组管电流最大下降234，平均下降205～189（75.6%～82.0%）。与对照组相比，实验组的最小mAs、最大mAs、CTDIvol、DLP及ED值均明显降低，CTDIvol降低78.1%，DLP（mGy·cm）和ED（mSv）降低77.71%。但是，实验组图像噪声和背景噪声比对照组高，SNR比对照组低，差异均有统计学意义，说明大幅降低剂量会导致图像质量的降低。但由于同时结合使用iDose4技术，消除、降低了部分图像噪声，图像质量得以提高，因此能够不影响临床诊断需求，本研究实验组中的47例复查及手术病例诊断结果与实验组一致可以说明上述观点。另外本研究中实验组图像信号强度比对照组低，可能与儿童不同个体发育阶段不同、所测量颈项部肌肉强度、密度不同有关，与扫描技术、参数关系不大，此观点是否正确有待进一步研究。所以，Z-DOM技术结合iDose4可以在不影响临床诊断的基础上大幅降低儿童患者的辐射剂量。

儿童正处于生长发育期，细胞分裂更新速度和比例远高于成年人，对放射线敏感性亦高于成年人，年龄越小风险越高[11-12]，儿童受辐射照射后诱发的实体癌风险更高，在相同的CT扫描条件下，引发辐射相关肿瘤致死率，1岁儿童是成人的10～15倍[13]。而且，跟成人相比，儿童的预期寿命较长，由辐射引起的有害效应[14]会更明显。儿童上颈段椎体扫描不可避免地会对颈部辐射敏感性器官甲状腺、眼晶状体等器官产生过量或者不必要的照射，增加诱发甲状腺癌等疾病的风险。因此，降低辐射剂量能够相应减少辐射损伤的潜在危险性，提高人类健康水平。从本组资料结果可见，儿童上颈段椎体CT检查使用低剂量技术能达到降低辐射剂量目的。

综上所述，儿童患者上颈段椎体CT检查使用ZDOM技术结合iDose4进行实时在线调节mAs并有效降低噪声，既可以提高射线的利用效率从而降低辐射剂量，又能保证图像质量，具有重要的临床价值。