《Child Abuse & Neglect》：Computed tomography radiation dose optimization for the diagnosis of acute rib fractures in infants investigated for suspected physical abuse: An experimental animal study
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本研究通过兔子模型探究不同CT扫描参数（电压和电流）对辐射剂量、图像质量及诊断性能的影响，优化婴儿疑似虐待性创伤的肋骨骨折检测参数，实现低剂量与诊断效果的平衡。
Nasser M. Alzahrani | Michael Paddock | Annmarie Jeanes | Marta C. Cohen | Amaka C. Offiah
沙特阿拉伯吉达阿卜杜勒-阿齐兹国王大学应用医学科学学院放射科学系
摘要
背景
胸部计算机断层扫描（CT）在检测疑似遭受身体虐待（SPA）的儿童的肋骨骨折方面显示出良好的效果。然而，由于辐射暴露量相对较高，其在常规临床实践中的应用受到限制。
目的
本研究旨在探讨不同CT扫描参数（管电压和电流）对辐射剂量、图像质量以及诊断性能（即灵敏度和特异性）的影响，并优化用于检测遭受SPA的婴儿急性肋骨骨折的胸部CT扫描参数。
方法
在诱导肋骨骨折后，五只兔子在两个中心接受了尸检CT扫描，使用不同的管电压（80 kV和100 kV）组合，并逐渐降低管电流（mA），直至降至10 mA。两位对扫描参数不知情的儿科放射科医生分别使用5点李克特量表独立评估图像质量，并记录是否存在未移位的急性肋骨骨折。通过分析两位医生对图像质量的评分与有效剂量（ED）之间的线性关系，确定能够提供最低有效剂量同时保持可接受诊断图像质量的扫描参数。
结果
两位医生在图像噪声（中心1，k = 0.5；中心2，k = 0.45）和清晰度（中心1，k = 0.59；中心2，k = 0.55）方面有中等程度的共识。在中心1，获得可接受诊断图像质量的参数为80 kV/30 mA，有效剂量为0.32 mSv，灵敏度和特异性分别为93.5%和99.4%；在中心2，参数为80 kV/40 mA，有效剂量为0.2 mSv，灵敏度和特异性分别为84.3%和99.1%，这些参数接近于针对SPA进行的初次和随访骨骼检查胸部X光片的综合有效剂量（0.14 mSv）。
结论
低剂量CT（有效剂量接近SPA检查胸部X光片的剂量）可能提供足够质量的图像以准确诊断肋骨骨折。需要对遭受SPA的儿童进行进一步研究。
引言
在没有其他合理意外解释的情况下，肋骨骨折在婴儿和幼儿中是身体虐待的高度特异性指标（Karmazyn等人，2011；Maguire，2010）。目前国际指南建议，在评估疑似遭受身体虐待的儿童时，应进行胸部X光检查（前后位及右侧和左侧斜位）。然而，由于急性肋骨骨折通常位移较小或不完全，且可能被覆盖结构遮挡（Hong等人，2011；Wootton-Gorges等人，2008），胸部X光在检测这些骨折方面的灵敏度较低。因此，初次骨骼检查后11至14天会进行随访胸部X光检查（前后位及右侧和左侧斜位），以便发现初次检查中未发现的骨折（Harper等人，2013；Zimmerman等人，2005；Aboughalia等人，2021），这有助于提高骨折的可见性。
近年来，研究表明胸部CT在检测受虐待儿童的肋骨骨折方面比胸部X光更敏感（Alzahrani等人，2021；Karmazyn等人，2022；Pomeranz等人，2022）。然而，胸部CT的辐射剂量通常高于胸部X光（Vilar-Palop等人，2016），这使得CT在常规临床实践中用于评估疑似身体虐待的儿童时不够理想。过去十年中，CT技术的进步带来了多种优化CT剂量的方法，包括调整CT扫描参数（如管电压[kV]、管电流[mA]和螺距）、迭代重建和管电流调制（Nelson，2014；Zacharias等人，2013）。多项研究报道，在保持诊断图像质量的同时显著降低了儿科患者的CT检查辐射剂量（Abul-Kasim等人，2009；Bodelle等人，2017；Park等人，2017）。本研究利用动物模型探讨了不同扫描参数（管电压和电流）对辐射剂量和图像质量的影响，旨在在不影响诊断图像质量的前提下，确定最低辐射剂量的胸部CT扫描参数。
材料
5只兔子的冷冻尸体来自一家公司（Kiezebrink UK Ltd.，英国萨福克郡），该公司提供用于喂养其他野生动物的动物尸体；因此，本研究并未专门为实验杀死任何兔子。兔子的体重范围约为2.0公斤至5.6公斤（平均值：4.3公斤，标准差±1.3公斤），与3个月以下婴儿的平均体重相当（Nemours KidsHealth，2018；世界卫生组织[WHO]，2023）。
创伤
所有五只兔子至少有一处肋骨骨折。排除移位性骨折后，放射科医生一致认为存在16处未移位的急性肋骨骨折，这些骨折位于肋骨弧的不同位置（前外侧=1处，外侧=3处，后外侧=8处，后部=4处）。
CT检查
通过调整管电压和电流设置，共进行了44次不同的剂量水平扫描（每个中心22次扫描，见表1和表2）。
图像质量评估
...
讨论
准确诊断遭受SPA儿童的损伤对于实施适当的保护措施至关重要。证据表明，CT在检测受虐待儿童的肋骨骨折方面比胸部X光更准确（Alzahrani等人，2021；Karmazyn等人，2022；Pomeranz等人，2022）。然而，与胸部X光相比，CT的辐射负担较高，而儿童对辐射的敏感性高于成人，越来越多的证据表明...
结论
本研究评估了不同CT管电流和电压的主观图像质量及诊断性能（即灵敏度和特异性）。我们证明，低剂量CT方案在技术上是可行的，能够提供可接受的诊断图像质量，并具有较高的灵敏度来检测未移位的急性肋骨骨折，其辐射剂量接近于SPA骨骼检查中标准胸部X光片的平均剂量。
作者贡献声明
Nasser M. Alzahrani：撰写 – 审稿与编辑、撰写原始稿件、数据可视化、项目管理、方法学设计、研究实施、资金获取、数据分析、概念构思。
Michael Paddock：撰写 – 审稿与编辑、方法学设计、概念构思。
Annmarie Jeanes：撰写 – 审稿与编辑、方法学设计、研究实施、概念构思。
Marta C. Cohen：撰写 – 审稿与编辑、方法学设计。
Amaka C. Offiah：撰写 – 审稿与...
伦理批准
所有涉及动物的实验均符合机构伦理标准，并遵守了1986年《英国动物（科学程序）法案》及其相关指南。
资助
N.M.A. 由沙特阿拉伯吉达的阿卜杜勒-阿齐兹国王大学资助。
利益冲突声明
无。
致谢
我们感谢谢菲尔德儿童NHS基金会信托基金的Amber Couldwell女士和Jennifer Simpson女士以及利兹儿童医院的Scott Harkin先生在CT成像方面的协助。同时感谢谢菲尔德儿童NHS基金会信托基金的Giles Morrison先生和利物浦大学的Dean Harris博士在CT物理学方面的帮助，以及Ala Ahmed博士在统计分析方面的支持。
