胸部低劑量CT掃描對肺部感染檢查圖像質(zhì)量影響的研究

王國樹，付彬潔，林芮羽，呂發(fā)金

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016

2019年12月湖北省武漢市出現(xiàn)新型冠狀病毒感染的肺炎,后來國內(nèi)外均出現(xiàn)流行[1-5]。國家衛(wèi)生健康委員會組織專家根據(jù)新型冠狀病毒肺炎的防治連續(xù)發(fā)布第一版至第六版診治方案，均把影像學(xué)診斷作為重要的指標(biāo)；《新型冠狀病毒肺炎診治方案(試行第六版)》中指出，胸部CT在疑似患者的篩查、新型冠狀病毒肺炎病情的評估、出院影像標(biāo)準(zhǔn)判斷中起了重要的作用[6]。由于新型冠狀病毒肺炎病情變化快，治療經(jīng)常需要CT檢查評估肺部病變情況，常規(guī)會進(jìn)行多次CT檢查，是選擇高分辨CT、常規(guī)CT還是低劑量檢查，對患者的累積輻射劑量存在顯著差別，而目前相關(guān)的研究未見報道。掃描參數(shù)的選擇決定了圖像質(zhì)量和患者所受輻射劑量，因此參數(shù)的設(shè)置對病變的顯示和判斷尤為重要。本研究通過回顧性分析常規(guī)劑量與低劑量掃描圖像質(zhì)量的差異，從而優(yōu)化肺部感染的低劑量掃描方案。

1 資料與方法

1.1一般資料 本研究回顧性分析了2020年1-2月因發(fā)熱、咳嗽等癥狀擬診為肺部感染，在本院行胸部CT掃描的患者108例，其中男66例、女42例，平均年齡(44.65±14.39)歲；以2020年2月3日為方案轉(zhuǎn)換點(diǎn)，此時間點(diǎn)前為常規(guī)劑量組，共48例，此時間點(diǎn)后為低劑量組，共60例。排除標(biāo)準(zhǔn)：胸部有偽影的，包括呼吸移動偽影、異物偽影；定位像有缺陷，無法使用自動管電流調(diào)制技術(shù)。

1.2設(shè)備與方法 采用西門子公司生產(chǎn)的 SOMATOM Perspective CT機(jī)進(jìn)行掃描。所有患者掃描前進(jìn)行呼吸訓(xùn)練，保證掃描時處于深吸氣后屏氣狀態(tài)。仰臥位，檢查時用鉛圍裙遮蓋射線敏感器官。掃描范圍為胸廓入口至雙側(cè)肋膈角下界。掃描條件：常規(guī)劑量組，管電壓130 kV,參考管電流80 mAs，螺距1.1；低劑量組，管電壓110 kV，參考管電流20 mAs，螺距1.3。掃描層厚為5 mm。兩組探測器準(zhǔn)直寬度均為64×0.6 mm，矩陣均為512×512，旋轉(zhuǎn)時間均為0.6 s/r，均開啟自動管電流調(diào)制技術(shù)(CARE Dose 4D)。

1.3圖像重建 常規(guī)劑量組與低劑量組均采用高級迭代重建算法(ADMIRE)進(jìn)行1 mm薄層重建。ADMIRE迭代級別選擇默認(rèn)值3，卷積核設(shè)置為中等銳利的I50。將所有數(shù)據(jù)傳入MMWP4后處理工作站進(jìn)行測量，同時傳入PACS進(jìn)行主觀分析。

1.4圖像質(zhì)量分析

1.4.1主觀評價 由2名具有5年以上工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師對圖像進(jìn)行主觀評價。評價內(nèi)容包括背景噪聲和整體圖像質(zhì)量。背景噪聲采用3分量表法[7]，1分:噪聲低；2分:噪聲中等；3 分:噪聲嚴(yán)重。噪聲評分為1分或2分表示噪聲并不影響對疾病的診斷或者對正常結(jié)構(gòu)的識別，噪聲等級為3表示噪聲會影響對疾病的診斷或者對正常結(jié)構(gòu)的識別。整體圖像質(zhì)量評價正常組織及病變組織結(jié)構(gòu)顯示，包括葉間裂，近端支氣管和鄰近肺血管，周圍支氣管和鄰近肺血管，胸膜下血管。整體圖像質(zhì)量采用5分法對正常及異常肺組織進(jìn)行分析,5分:圖像質(zhì)量非常好，組織結(jié)構(gòu)顯示非常清晰；4分:圖像質(zhì)量較好，組織結(jié)構(gòu)顯示較清晰；3分:組織結(jié)構(gòu)顯示輕微模糊，圖像診斷不受限制；2分:組織結(jié)構(gòu)顯示中度模糊，圖像診斷輕度受限；1分:組織結(jié)構(gòu)顯示嚴(yán)重模糊，圖像診斷嚴(yán)重受限。

1.4.2客觀評價 采用MMWP4后處理工作站的Viewer軟件分別對常規(guī)劑量組和低劑量組圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。圖像中測量部位的ROI大小、位置一致。將ROI置于主動脈弓最大層面中部及同層面胸骨正上方空氣中，避開主動脈弓鈣化灶及胸骨前異物，測量其平均CT值和噪聲值(SD)，計算圖像信噪比(SNR)和對比噪聲比(CNR)。計算公式：SNR=主動脈弓CT值/肺背景SD值；CNR=(主動脈弓CT值-肺背景SD值)/肺背景SD值。

1.5輻射劑量分析 記錄所有患者的管電壓，參考管電流/有效管電流，容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)，劑量長度乘積(DLP)，計算有效劑量(ED)，ED=k×DLP，k值取0.014 mSv·mGy-1·cm-1[8]。

2 結(jié) 果

2.1客觀圖像質(zhì)量 對108例患者的圖像進(jìn)行客觀評價，結(jié)果顯示常規(guī)劑量組SNR、CNR顯著大于低劑量組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)；常規(guī)劑量組CTDIvol、DLP、ED顯著大于低劑量組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.001)，見表1。

2.2主觀評價圖像質(zhì)量 2位高年資醫(yī)生對兩組圖像質(zhì)量評估結(jié)果 Kappa值分別為 0.82、0.85，顯示兩位醫(yī)師評分的一致性較好。對背景噪聲評分，常規(guī)劑量組[(1.94±0.24)分]與低劑量組[(1.97±0.18)分]差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.476)；在整體圖像質(zhì)量方面,常規(guī)劑量組[(4.08±0.35)分]與低劑量組[(3.98±0.29)分]差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.105)，見表2、圖1、圖2。

表1 常規(guī)劑量組與低劑量組掃描SNR、CNR、CTDIvol、DLP、ED比較

表2 常規(guī)劑量組與低劑量組圖像主觀評分比較[n(%)]

注：a為低劑量掃描，b為常規(guī)劑量掃描，兩圖整體圖像質(zhì)量評分均為4分，背景噪聲評分均為2分，均能清晰顯示葉間裂，支氣管周圍、胸膜下小片淺淡磨玻璃影，均能清晰顯示周圍支氣管血管、胸膜下支氣管血管(箭頭所示)。

圖1右肺上葉肺部感染治療前后CT圖像比較

注：清晰顯示葉間裂、周圍支氣管血管、胸膜下血管，淺淡磨玻璃影、支氣管壁增厚清楚顯示(箭頭所示)，整體圖像質(zhì)量評分4分，背景噪聲評分2分。

圖2疑似新型冠狀病毒肺炎患者胸部低劑量CT掃描圖

3 討 論

自新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)以來，黨和國家政府高度重視，國家衛(wèi)生健康委員會連續(xù)發(fā)布《新型冠狀病毒肺炎診療方案》，從試行第一版到第六版，均肯定了影像學(xué)診斷和評估的價值，但未推薦影像學(xué)檢查技術(shù)。此外，白浪等[9]認(rèn)為，病原學(xué)證據(jù)是確診傳染性疾病的唯一標(biāo)準(zhǔn)。而中華醫(yī)學(xué)會放射學(xué)分會與影像技術(shù)分會制定的專家推薦意見、專家共識均推薦首選胸部CT掃描；鄭穎彥等[10]推薦高分辨CT(HRCT)能夠更準(zhǔn)確且直觀地顯示胸部的細(xì)微結(jié)構(gòu)，推薦為新型冠狀病毒肺炎患者篩查和診斷的首選檢查。由于新型冠狀病毒肺炎病情變化快，治療經(jīng)常需要CT檢查評估肺部病變情況，因此患者短期內(nèi)會多次CT檢查，常規(guī)CT和HRCT檢查時輻射劑量將明顯增加，導(dǎo)致輻射損傷；為了降低輻射劑量，本研究通過對比分析低劑量與常規(guī)劑量掃描對疑診肺部感染患者圖像質(zhì)量的影響，探討低劑量掃描的可行性。

目前降低CT輻射劑量的方法較多，如降低管電壓、管電流，聯(lián)合使用迭代重建，采用自動管電流調(diào)制技術(shù)等[11-13]。本研究通過降低管電壓、管電流同時加大螺距降低輻射劑量。研究發(fā)現(xiàn)和常規(guī)劑量相比，在低劑量掃描圖像中仍然能清晰顯示肺部感染的多發(fā)小斑片影及間質(zhì)改變[14-15]。在兩組圖像質(zhì)量評價中，客觀評價顯示常規(guī)劑量掃描具有較高的SNR和CNR，同時具有較高的輻射劑量，而采用低劑量掃描可以顯著降低患者受到的輻射劑量，且明顯低于常規(guī)劑量組，而主觀評價圖像質(zhì)量評分顯示常規(guī)劑量組與低劑量組在診斷以磨玻璃影為特征的肺部感染評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。因此，采用低劑量掃描(110 kV,參考參考管電流為20 mAs，螺距 1.3)聯(lián)合ADMIRE技術(shù)、自動管電流調(diào)制技術(shù)能獲得滿意的圖像，滿足肺部感染的影像診斷要求。

本研究不足之處：所選用的設(shè)備為西門子螺旋CT，為發(fā)熱患者專用，因此無法與其他廠家CT進(jìn)行比較。掃描參數(shù)參照肺癌篩查的胸部低劑量CT掃描參數(shù)設(shè)置，未與其他參數(shù)進(jìn)行比較。另外，在CT值測量上，部分患者主動脈弓較高，部分患者有較多飾物，影響測量準(zhǔn)確性。

綜上所述，肺部感染可以采用管電壓110 kV、參考管電流20 mAs、螺距1.3聯(lián)合自動管電流調(diào)制技術(shù)和迭代重建算法的低劑量掃描方式，明顯降低輻射劑量，而圖像質(zhì)量與常規(guī)劑量無明顯差別，達(dá)到診斷要求，建議在新型冠狀病毒肺炎的診治中廣泛應(yīng)用，作為胸部CT檢查的技術(shù)參數(shù)，減少患者不必要的輻射暴露。