胸部CT掃描和重建技術在新型冠狀病毒肺炎疫情中的應用

空軍軍醫大學西京醫院 放射科，陜西 西安 710032

引言

新 型 冠 狀 病 毒 肺 炎（Coronavirus Disease 2019，COVID-19）病例主要引起呼吸道感染癥狀，嚴重者出現全身各個系統并發癥，不及時治療會導致死亡[1]。其傳染性強、潛伏期長、感染的無癥狀人群亦是傳染源等特點，導致短時間內已在全球蔓延，世界衛生組織已經宣布為國際突發公共衛生事件[2]。其中胸部CT檢查是新型冠狀病毒感染病例篩查、早期診斷和療效評估不可或缺的手段之一。已有研究報導，胸部CT可以檢測出肺部毫米級病灶，靈敏性高，是目前COVID-19篩選、確診及其病程嚴重程度評估的首選影像學方法[3-7]。為有效阻擊疫情，定期對COVID-19患者治療隨訪，徹底篩查疑似病例防患于未然，現結合CT掃描特點，對疫情期間疑似或者COVID-19患者進行胸部CT掃描和重建技術結合文獻進行綜述，旨在有效提高圖像質量，為疫情期間規范化掃描，以及COVID-19的早期診斷和療效評估帶來幫助。

1 概述

目前確診的COVID-19的患者已經被強制隔離，未被確診的新型冠狀病毒感染的患者和無癥狀感染者是主要的傳染源[8]，如不能迅速發現而早期隔離，易引起較大范圍的傳播，對疫情控制帶來不利。根據國家衛生健康委員會“新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案”，呼吸道標本或血液標本實時熒光RT-PCR檢測新型冠狀病毒核酸陽性或者呼吸道標本或血液標本病毒基因測序，與已知的新型冠狀病毒高度同源為確診COVID-19的金標準[5,8]，但因為資源緊缺、采樣方式受限及假陰性問題，導致部分疑似患者得不到及時、有效確診。胸部CT檢查及時、快捷、陽性率高，在患者排查中可起到重要的輔助診斷作用。其次，肺部病變范圍與臨床癥狀密切相關，也可以依據CT病變范圍結合臨床資料，如血氧飽和度判斷患者輕重緩急，重癥優先住院，輕者盡快隔離，切斷傳染源，從而控制疫情[9-10]。因此,胸部CT檢查在COVID-19的篩查中有舉足輕重的作用。COVID-19根據臨床癥狀分為輕型、普通型和重型[5]。根據報道[4-13]，極少數普通型患者起病早期CT無異常發現，隨著病變發展肺內可以出現病變，常見CT表現兩肺有多發斑片狀磨玻璃陰影、實變影，多沿支氣管血管束和胸膜下分布為主，其間可見增粗的血管影，表現為細網格狀影，呈“鋪路石征”。病變進展期肺內則表現為磨玻璃陰影、實變、結節、纖維化等多種性質病變共存，以肺中外帶和胸膜下、肺底分布為主。COVID-19胸部CT特征性表現主要有磨玻璃結節、暈征、血管增粗、鋪路石征、反暈征、空氣支氣管征等，這些特征表現的檢出需要CT掃描時精準的圖像質量控制才能達到要求。因此，建議在COVID-19掃描時嚴格控制掃描參數和重建參數，為病變檢出提供最佳的圖像質量，尤其是早期毫米級磨玻璃結節等容易漏診的病變。

2 COVID-19胸部CT掃描方案

COVID-19平片漏診率高，大多數初期病變僅為淡薄磨玻璃陰影，DR多無異常發現，不推薦使用。隨病情進展，DR發現局限斑片影或多發實變影，患者已經進入進展期。重癥者可以表現為“白肺”，臨床上則有嚴重的低血氧癥[5]。根據“新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案”胸部CT影像診斷表現納入COVID-19患者診斷依據之一。因此，把控好胸部CT圖像質量關，為COVID-19的早期檢出，防止漏診有一定價值。

2.1 患者準備

疫情期間患者必須戴口罩，檢查床經消毒處理并放置一次性床單，去掉胸部金屬異物，囑患者取仰臥位，平躺于檢查床中心，并定位于掃描野中心（腋中線），雙手上舉。文獻報道[14]，偏離中心點的掃描不僅會增加患者的輻射劑量，而且會影響圖像質量，建議患者處于掃描視野FOV的中心。掃描前對患者講解呼吸訓練，囑患者配合機器發出的呼吸指令進行檢査，常規采用吸氣末屏氣再進行掃描。對于重型及危重型患者，可不做吸氣要求。若遇到如吸痰、呼吸道采樣、氣管插管和氣管切開等有可能發生患者呼吸道分泌物、體內物質的噴射或飛濺的時，醫務人員必須三級防護，在患者安全條件下建議隔室操作。

2.2 定位像的掃描

囑患者吸氣后屏住氣再進行掃描，掃描范圍頜下至肺底。掃描參數常規按照120 kV/100 kV管電壓，20 mAs管電流。掃描范圍根據定位像顯示的胸部輪廓范圍進行掃描，一般為肺尖到肺底包括雙側肋膈角。掃描定位時建議掃描范圍略大于肺野，防止因患者呼吸波動大而引起肺野顯示不全。

2.3 掃描模式

以往胸部CT由于探測器寬度和檢查床移動方式的限制，胸部CT掃描基本采用螺旋掃描模式。隨著CT技術的飛速發展寬體探測器技術的出現使單一器官能完全覆蓋，軸位掃描模式也能在胸部掃描中使用，并有一定的臨床應用價值[15]。這次出現的疫情波及范圍較廣，在縣級醫院也有檢出，對于基層醫院的設備還是比較落后，建議都采用螺旋掃描模式。有更好設備的三級醫院有條件情況下可以采用軸位掃描的模式。

2.4 掃描參數

目前市場上使用的CT種類繁多，使用壽命也參差不齊，大多數醫院都是新舊設備并存的現象比較普遍，在進行胸部掃描時要結合設備自身特點和患者的個體化參數進行掃描條件的設置。

（1）管電壓和管電流的設置：COVID-19早期表現多為多發磨玻璃結節，根據胸部CT肺結節數據標注與質量控制專家共識（2018）[16]給出的掃描參數可以采用低劑量掃描和（或）標準劑量掃描（管電壓70～140 kV，管電流10～400 mA組合）。管電流自動調制技術應用十分成熟[17-19]，結合CT發展變化規律和經驗，作者建議3～5年內的CT設備可以采用80/100 kV管電壓，自動毫安控制預設30～50 mAs；5年以上CT設備建議120 kV管電壓，自動毫安控制預設80 mAs。對于COVID-19重癥患者由于雙肺彌漫性病變的出現，肺組織失去天然對比建議提高掃描條件（如：120 kV/110 mAs）保證圖像質量的可靠性。

（2）螺距：螺距的選擇也是影響胸部成像質量的重要參數之一。目前，單球館CT螺距變化范圍大多在1.5內，雙球館CT最大可達3.2，在掃描時建議結合患者呼吸配合情況進行選擇。NCP患者大多有咳嗽癥狀，到重癥期會呼吸困難，根本無法配合閉氣檢查，所以建議單球館螺距設置1.0～1.5內，雙球館CT可采用2.0～3.0，這樣可以有效的控制呼吸和心臟運動產生的偽影[20-22]，改善提高圖像質量，防止誤診漏診的發生。

（3）旋轉時間：球館轉速也是衡量設備時間分辨率最重要的參數，目前設備機架轉速都在0.25～2 s之間，胸部CT常規掃描采用的是0.5 s轉速，基本可以滿足臨床需求。COVID-19疫情期間若有咳嗽、呼吸困難、年老不能配合的患者建議采用最快的機架轉速，以提供最佳的圖像質量[20]。

（4）探測器模塊的選擇：COVID-19進行胸部CT檢查建議重建薄層1.5 mm內[5]，CT生產廠家不一樣采用的探測器排列單元就不同，目前16排CT以上機型都可以滿足疫情的需求，在探測器模塊的選擇上我們依然采用1.5 mm以內層厚，探測器寬度選擇機器能設置的最大探測器單元，這樣就可以在最短的掃描時間完成掃描，減少患者的檢查等待時間，防止交叉感染的發生。

（5）掃描方位：CT常規掃描從頭至足方向進行掃描，患者能配合的情況下基本可以滿足診斷需求。在COVID-19感染期間由于患者多有咳嗽，重癥會呼吸困難，導致雙下肺波動幅度較大。16排CT掃描的時間也會加長，臨近掃描結束很多產生運動偽影。建議都采用從足至頭的掃描方位[23]，肺尖相對的運動幅度較小，對圖像質量影響不大；其次，COVID-19早期篩查患者以下肺磨玻璃陰影出現較多[5,11]，保證下肺采集最佳的圖像質量有利于病變的早期診斷。

2.5 重建參數

胸部CT圖像常規重建肺窗和縱膈窗，重建層厚小于1.5 mm，重建間隔為層厚的50%～80%[24-25]，重建矩陣不低于512×512[26]；縱膈窗采用標準算法窗寬350左右，窗位50左右；肺窗采用銳利算法窗寬1500左右，窗位-600左右[27-28]。圖像的重建層厚和肺窗口技術對肺內磨玻璃結節的顯示非常重要[24-28]，遇到疑似病人建議薄層多方位，多窗口技術觀察以提高超早期COVID-19的檢出率。大矩陣對實變，磨玻璃結節內部細節的顯示尤為重要[25]，建議有大矩陣重建的設備采用結節內部靶重建和大矩陣結合的重建技術，觀察病灶內部細節特征。近5年內的CT設備大多數情況下常規配備了迭代重建技術，建議在后期圖像重建過程中使用中等強度的迭代重建模式，以提高圖像質量[29-30]。特殊情況下，對于疑似病例的胸部病變為了觀察病灶內部細節，建議可以采用靶重建技術，可以提高病灶內部細節特征，對于COVID-19特征性病變（如：支氣管充氣征、鋪路石征、暈征、反暈征）的分析有一定幫助。

3 COVID-19胸部CT圖像后處理技術

在肺部常規應用的三維后處理技術有多平面重建、表面陰影法、最大密度投影、最小密度投影、仿真內窺鏡、容積再現法；最新的后處理軟件還有肺結節分析，肺氣腫分析軟件等。以往的研究證實[31-32]，肺組織三維后處理技術能夠提供更豐富的診斷信息，對評估肺磨玻璃結節、實性結節的形態特征（分葉征、毛刺征、血管聚集征、支氣管氣像）有一定的幫助作用。建議有條件的單位全方位、多視角對NCP期間胸部CT圖像進行詳細分析，為NCP的診斷和治療隨訪提供有力、可靠的影像圖像和數據支持。

4 總結和展望

胸部CT對COVID-19的診斷和療效評估意義重大，在這次疫情發生的過程中放射科技術工作者扮演了重要的角色，為阻擊疫情做出了貢獻，向他們致敬。最后，只要大家堅守原則、勇于擔當、共同努力定能攻克疫情難關，影像同仁們加油，中國加油！