肾母细胞瘤病变患儿应用低剂量CT技术的可行性分析

　　摘要：目的 探讨低剂量CT在肾母细胞瘤检查中的临床应用。方法 选取可疑肾母细胞瘤小儿70例， 随机分为常规剂量组、低剂量组各35例。低剂量组预设扫描参数80kV （患儿体重<15kg） 、100kV （患儿体重≥15kg） , 采用自动管电流调节技术；常规剂量组预设扫描参数120kV/200mA, 扫描序列包括平扫、动脉期、门脉期、延时期。低剂量组采用混合迭代算法重建， 常规剂量组采用滤波反投影算法重建， 记录并计算每例扫描的总剂量长度值及有效剂量值， 对常规剂量组与低剂量组门脉期CT轴位图像进行测量并计算图像噪声及信噪比， 由甲乙2位医师对70例患儿所有CT图像行双盲评价。将病理、手术、经验性治疗和CT等结果的综合诊断为确诊比较2组诊断的确诊率。结果 低剂量组比常规剂量组辐射剂量明显降低 （P<0.05） , 低剂量组与常规剂量组图像噪声差异无统计学意义 （P>0.05） , 低剂量组信噪较常规剂量组增高 （P<0.05） , 2组图像质量评分差异无统计学意义 （P>0.05） , 2位医师同时对70例患者图像质量评分进行评价， 结果一致性良好；经综合性诊断确诊， 2组确诊率差异无统计学意义 （P>0.05） .结论 低剂量CT在小儿肾母细胞癌检查中， 通过应用自动管电调节技术， 优化扫描参数， 采用迭代重建算法， 低剂量组比常规剂量组的辐射剂量大幅度减低， 完全保证图像质量， 在临床应用中具有可行性。
　　
　　关键词：肾肿瘤； 辐射剂量； 图像质量；
　　
　　肾母细胞瘤是小儿泌尿系统中最常见的恶性肿瘤， 好发于3个月~5岁的小儿， 占总发病率的80%.CT检查对其诊断、治疗计划的制定有很重要的应用价值。患儿的CT检查需多期较大范围的扫描。同时， 患儿术前、术后的治疗评估需多次CT检查。因此， 患儿所受的辐射剂量很大。电离辐射效应具有致癌的危险[1], 随机效应、确定性效应发生率与辐射剂量的大小呈正相关。由于儿童处于生长发育期， 细胞分裂速度快， 有更长的生存周期， 对X线的敏感性较成人大。这些因素增加了辐射诱癌的易感性[2].因此， 在保证图像质量的前提下， 尽可能减低患儿CT检查的辐射剂量， 具有重要的临床意义和现实意义。本研究采用自动管电流调节技术及自适应统计迭代重建算法 （adaptive statistical iterative reconstruct, ASIR） , 探讨低剂量CT技术在肾母细胞瘤病变中的临床应用可行性， 报告如下。
　　
　　1、资料与方法
　　
　　1.1 一般资料
　　
　　选取2014年7月-2017年6月在我院就诊的可疑肾母细胞瘤患儿90例， 病例纳入标准： （1） 对碘对比剂不过敏； （2） 能成功完成腹部CT检查； （3） 腹部超声检查肾实质实性占位或肾母细胞瘤术后； （4） 年龄1~14岁。70例患儿符合纳入标准。临床症状包括腹部包块、血尿、腹疼、发热。将70例患儿随机分为常规剂量组和低剂量组各35例。常规剂量组男性25例， 女性10例；年龄3个月~14岁， 中位年龄6岁；体重7~29kg, 平均 （18.0±8.3） kg;体重<15kg 25例， 体重≥15kg 10例。低剂量组男性24例， 女性11例；年龄4个月~12岁， 中位年龄5岁；体重7.5~28.6kg, 平均 （18.2±7.9） kg;体重<15kg 27例， 体重≥15kg 8例。2组性别、年龄、体重差异均无统计学意义 （P>0.05） , 具有可比性。
　　
　　1.2 方法
　　
　　应用GE公司Optima 128层CT扫描仪。管电压设置：低剂量组80kV （体重<15kg） 、100kV （体重≥15kg） ;常规剂量组120kV.管电流采用自动管电流调节技术 （50~200mA） , 其他参数均一致：准直器宽度40.0 mm, 机架旋转时间0.5s/周， 螺距1.375∶1, 层厚3mm, 层间距3mm, 扫描视野250mm, 矩阵512×512.检查前去掉胸腹部异物， 腹部皮肤涂有药物者尽量剔除。用绷带将四肢固定， 上肢上举用绷带固定 （检查前准备） .CT扫描包括平扫和三期强化 （动脉期、门脉期、延迟期） .扫描范围包括全腹部。患儿CT检查前， 分别采用低剂量组与常规剂量组扫描参数对儿童体部模体扫描。体膜腹部直径16cm, Z轴的扫描长度20cm, 计算和统计低剂量组、常规剂量组全部扫描的剂量长度数值 （dosage-length product, DLP） 、有效剂量值 （effective Dose, ED） .比较低剂量组与常规剂量组的图像质量无明显差异， 为扫描参数的设置提供依据。该研究通过医院伦理委员会批准， 患儿CT检查前， 向患儿家长说明本研究的目的， 并签署知情同意书。
　　
　　将扫描的原始数据传输至ADW4.5工作站， 常规剂量组采用滤波反投影 （filtered back-projetion, FBP） 算法重建；低剂量组采用50%ASIR、50%FBP混合迭代重建算法。三维图像重建图像厚层1.25mm, 间隔1.25 mm, 采用多平面重组、容积再现进行三维图像后处理及显示。根据CT设备记录各期扫描辐射剂量值， 采用DLP、容积剂量指数 （CT dose index volume, CTDIvol） 记录辐射剂量。根据公式：ED=DLP×K, 计算有效剂量值， 其中K为转换因子0.03[3].比较2组辐射剂量 （DLP、CTDIvol、ED） 的差异。
　　
　　1.3 图像质量评价
　　
　　1.3.1 图像质量客观评价
　　
　　对门脉期轴位FBP图像和50%ASIR图像 （层厚3mm） 进行CT图像评价与测量。在轴位肝右叶7~8段后部， 分别在3个不同层面密度均匀处测量并计算平均CT值及图像噪声平均标准差 （standard deviation, SD） 值， 面积取1.0cm2, 于髂脊水平腰大肌密度均处测量并记录图像噪声SD值， 面积取0.5cm2.计算信噪比 （signal noise ratio, SNR） =肝实质平均CT值/肝实质SD.
　　
　　1.3.2 图像质量主观观评价
　　
　　70例患儿所有CT图像分别由甲乙2位CT诊断医师对图像质量进行盲法评价。从图像伪影及噪声、病变细微结构的显示、整体图像的清晰度、肾及病变轮廓的清晰度、病变部位与周围组织的关系显示[4]、是否满足诊断要求等方面进行综合评价。评价标准采用5分制：1分， 图像质量极差， 图像伪影噪声大， 不能显示病变的结构及其肾的轮廓， 图像不能诊断；2分， 整体图像模糊， 噪声大， 伪影多， 不能满足诊断要求；3分， 图像质量尚可， 有噪声及伪影 （不碍诊断） , 对病变结构尚能显示清楚， 能满足诊断要求；4分， 图像质量良， 少许噪声及伪影 （不碍诊断） , 对病变结构及与周围组织的关系显示清晰， 完全满足诊断要求；5分， 图像质量优， 无伪影， 对病变的微细结构及与周围组织的关系显示清晰， 整体图像组织结构清晰。
　　
　　1.4 诊断效能评价
　　
　　将病理、手术、经验性治疗和CT等结果的综合诊断为确诊， 分别评价低剂量组和常规剂量组的诊断结果， 计算确诊率。
　　
　　1.5 统计学方法
　　
　　应用SPSS 17.0统计软件处理数据。正态分布计量资料比较采用独立样本的t检验， 非正态分布比较采用秩和检验。P<0.05为差异有统计学意义。
　　
　　一致性检验采用Kappa分析， Kappa值<0.4视为一致性差， Kappa值为0.4~0.75视为一致性良好， Kappa值>0.75视为一致性非常好。
　　
　　2、结果
　　
　　2.1 辐射剂量比较
　　
　　低剂量组DLP、ED和CTDIvol均较常规剂量组明显降低， 差异有统计学意义 （P<0.05） , 见表1.

　　
　　2.2 图像质量客观评价
　　
　　低剂量组与常规剂量组图像噪声差异无统计学意义 （P>0.05） ;低剂量组较常规剂量组SNR增高， 差异有统计学意义 （P<0.05） .见表2.
　　
　　2.3 图像质量主观评价
　　
　　低剂量组与常规剂量组图像质量评分差异无统计学意义 （P>0.05） , 低剂量组CT图像评分均≥3分， 完全满足诊断要求， 见表3, 图1, 图2.甲乙2医师对70例患儿CT图像质量评分一致性良好 （Kpaapa值=0.425） , 见表4.

　　
　　A, B.门脉期横断CT图像；C.MPR图像， 可见右肾巨大占位， 病变结构及轮廓清晰显示， 噪声少许， 评分4分

　　
　　A.门脉期横断CT图像；B.MPR图像， 可见左肾外巨大占位， 病变微细结构及轮廓清晰显示；C.左肾母细胞瘤术后3个月CT图像， 可见左肾残端， 未见复发， 评分5分

　　
　　2.4 诊断效能评价
　　
　　经综合诊断 （包括病理、手术、经验性治疗和CT等） 证实， 低剂量组最后确诊32例 （肾母细胞瘤24例， 多囊肾8例） , 确诊率91.5% （32/35） , 误诊3例 （1例肾透明细胞肉瘤误诊为肾母细胞瘤， 1例肾母细胞瘤误诊为透明细胞肉瘤， 1例肾母细胞瘤术前放化疗复查肾静脉瘤栓漏诊） ;常规剂量组综合诊断确诊33例 （肾母细胞瘤28例， 多囊肾5例） , 确诊率94.3% （33/35） , 误诊2例 （1例肾横纹肌样肉瘤误诊为肾母细胞瘤， 1例左肾肾母细胞瘤误诊为透明细胞肉瘤） .2组确诊率差异无统计学意义 （χ2=0.000, P=1.000） .见表5.
　　

　　
　　3、讨论
　　
　　CT检查对肾母细胞瘤的诊断和治疗有很重要的应用价值， 通过CT检查可确定病变大小， 显示病灶的微细结构及与周围血管的关系， 决定是否能够进行手术切除， 对治疗方案的制定起着至关重要的作用。CT检查比超声、排泄性尿路造影检查能更准确显示病变微细的结构及与周围组织的关系， 同时检查速度更快， 更具可操作性。MRI检查是一种无创性三维检查的方法， 具有安全无辐射的特点， 能清晰显示病变及与周围组织关系， 但是费用高， 检查时间长， 患儿不能很好地配合该检查， 且设备封闭， 噪声大[5], 故CT检查的临床应用价值不可替代， 且有增多趋势。然而， 肾母细胞瘤患儿的CT检查， 需多期大范围扫描， 同时根据不同的病情需要复查CT检查， 患儿所接受的辐射剂量很大。另外， X线也影响儿童的生长发育， 而且年龄越小， 影响越明显。大多数医院儿童CT扫描仍沿用成人标准， 辐射剂量成为儿童健康的潜在危害因素[6].本研究秉承以最小辐射剂量获得最佳诊断质量的原则[7-8].本研究采用ASIR重建算法、自动管电流调制技术， 根据患儿体质量优化扫描参数， 大幅度降低了辐射剂量， 同时保证了图像质量， 常规剂量组、低剂量组CT结果与综合诊断符合率差异均无统计学意义。
　　
　　CT机系统特性参数固定， 扫描参数中的扫描范围、准直器宽度和螺距也相对固定， 相对简单的调整参数为管电压和管电流。有效辐射剂量与管电压的平方呈正比， 与管电流线性相关。降低管电压或管电流均可降低辐射剂量， 但使用相对低的管电压可以在更大程度上降低患者辐射剂量[9].本研究将低剂量组体重相对较小患儿设定为80kV, 体重较大的患儿设定为100kV, 患儿接受的平均有效辐射剂量大幅度减低， 约为常规剂量的31%.但是降低管电压， 使图像噪声增大， 降低了腹部各脏器及周围组织的对比分辨率， 图像质量下降。同时腹部结构复杂， 大多数为实质性器官， 各种脏器及周围软组织对比分辨率低， 正常组织与病变组织密度差异小[2].这些使低剂量CT扫描在肾母细胞瘤检查中的应用受到一定限制。然而由于患儿体积小， 周径和前后径均较成人小， 与成人相比所需X线穿透力也小。患儿腹部CT扫描所需要的管电压较成人低， 这就为患儿CT检查降低管电压在一定程度上提供了可行性。ASIR是GE公司2008年推出的基于系统统计模型的一项技术， 它通过建立噪声性质和被扫物体模型， 利用迭代重建算法对噪声进行抑制和校正， 减少条纹状伪影， 使图像更加清晰。它可以明显降低噪声， 改善图像质量[10-12].不同的重建比例降低噪声的效果也不同， ASIR比例越大， 则降低噪声的效果越明显。ASIR比例较高时， 客观评价去噪效果好， 但是解剖结构失真明显。采用50%FBP与50%ASIR更能适用临床。本研究中， 低剂量组管电压从120kV （常规剂量） 降至100kV、80kV （低剂量） , 采用50%FBP、50%ASIR混合重建算法， 有效降低了图像噪声， 弥补降低管电压所致噪声的增加， 保证了图像质量。本研究结果显示， 低剂量组与常规剂量组图像噪声差异无统计学意义 （P>0.05） , 低剂量组图像SNR较常规剂量组增高 （P<0.05） , 低剂量组综合图像质量评分与常规剂量组差异无统计学意义 （P>0.05） , 低剂量组CT诊断与综合诊断符合率91.4%, 与常规量组比较差异无统计学意义 （P>0.05） .表明采用50%FBP、50%ASIR混合重建算法， 有效降低了噪声， 保证了图像质量及诊断效能。
　　
　　自动管电流调节技术是一种基于患者尺寸调节管电流的技术。它根据扫描过程中患者的体积， 身体各部位的衰减大小不同， 在不影响图像质量的前提下， 沿X-Y轴 （角度调节） 或Z轴调节进行管电流自动调节来降低辐射剂量。本研究低剂量组应用自动管电流调节技术， 管电流最高设置为200mA, 最低设置50 mA, 在扫描过程中， 可见管电流大小在此范围波动， 具有实时调节照射剂量的作用， 提高了射线的利用效率， 有效降低了辐射剂量。相关研究表明， 应用自动管电流技术， 有效降低了辐射剂量， 图像质量图像噪声无明显变化[2,12-13].
　　
　　患儿低剂量CT检查包括平扫和动态增强扫描。由于病变组织及周围组织强化的程度不同， 动态增强扫描提高了不同组织、病变与正常组织的对比分辨率， 使病变结构及其与周围组织的关系显示更加清晰。与常规剂量组管电压120kV相比， 低管电压80kV更加接近碘对比剂k边缘值 （33.2kev） , 使碘对X线的吸收增加， 对比强化效果更好， 使血管的CT值增加， 病变部位与血管的对比度增大， 显示与血管的关系更加明确。这为手术治疗提供了更加准确的信息， 充分保证了低剂量CT检查的诊断效能[14].
　　
　　本研究从辐射剂量、对图像质量的客观评价和主观评价、诊断效能评价入手， 全面分析了低剂量与常规剂量CT扫描对儿童肾母细胞瘤的诊断。结果显示低剂量组较常规剂量组辐射剂量明显减低 （P<0.05） ;2组图像质量评分差异无统计学意义 （P>0.05） ;与综合诊断比较， 低剂量与常规剂量CT扫描确诊率差异无统计学意义 （P>0.05） .表明患儿低剂量CT检查， 低剂量组体重较小的患儿管电压设定为80kV, 体重较大的患儿设定为100kV, 采用50%FBP、50%ASIR混合重建算法和自动管电流调节技术， 使辐射剂量大幅度减低， 为常规剂量的31%, 保证了图像质量及诊断效能；低剂量CT在小儿肾母细胞瘤检查中的临床应用具有可行性。
　　
　　本研究尚存在不足：一是样本量相对较小；二是未进行低浓度碘对比剂对图像质量影响的研究；三是未对不同体重患儿的扫描参数作进一步细化研究， 这将是今后研究的课题。
　　
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