操作者路徑對(duì)入院篩查低劑量CT圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響

雷瑞美 王振 葉國(guó)偉

新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）流行期間，多層螺旋CT檢查作為入院肺部篩查具有便捷、直觀及可重復(fù)性的優(yōu)勢(shì)，但也導(dǎo)致受檢者所受輻射劑量大大增加[1]。盡管已有研究推薦幾種降低輻射劑量的技術(shù)用于COVID-19篩查的胸部CT檢查[1-2]，但放射技師在特殊時(shí)期是否還能遵守基本掃描原則（例如應(yīng)用適當(dāng)?shù)膾呙璺秶?、?biāo)準(zhǔn)的體位姿勢(shì)、采用有效的低劑量技術(shù)等）值得關(guān)注，不同技師的操作習(xí)慣對(duì)輻射劑量的控制可能起了重要的作用。因此，筆者擬通過(guò)評(píng)估和比較不同醫(yī)院放射技師執(zhí)行低劑量胸部CT檢查的操作習(xí)慣，探討其是否對(duì)患者輻射劑量和CT圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象 對(duì)浙江省人民醫(yī)院、麗水市人民醫(yī)院、麗水市婦幼保健院執(zhí)行的CT檢查技師進(jìn)行編號(hào)，采用隨機(jī)數(shù)字表法各抽取1位技師，收集其于2020年2月1日至3月30日對(duì)入院篩查患者行胸部低劑量CT檢查數(shù)據(jù)，根據(jù)抽簽法納入173例，其中浙江省人民醫(yī)院45例（A組），麗水市人民醫(yī)院77例（B組），麗水市婦幼保健院51例（C組）。173例患者中男108例，女 65例，年齡28～82（54.09±11.35）歲，BMI（24.13±2.75）kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡＞18歲，具有完整臨床資料者。排除標(biāo)準(zhǔn)：呼吸無(wú)法自主配合檢查，圖像有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)偽影。3組患者性別、年齡、身高、體重、BMI比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），見(jiàn)表1。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

表1 3組患者一般資料的比較

1.2 方法 患者取仰臥位，手臂上舉過(guò)頭呈標(biāo)準(zhǔn)位，肩部活動(dòng)困難者可呈非標(biāo)準(zhǔn)位。技師檢查前訓(xùn)練患者呼吸，檢查時(shí)以吸氣末屏氣方式進(jìn)行掃描。掃描范圍為胸廓入口（第一肋骨頭）至肺底。采用美國(guó)GE公司Optima 540 16排CT掃描儀，管電壓120 kV，管電流16～30 mA，噪聲指數(shù)25，smart mA是否開(kāi)啟，根據(jù)醫(yī)院常規(guī)及技師習(xí)慣選擇，其他掃描參數(shù)完全一致：轉(zhuǎn)速0.5 s/圈，螺距1.375，探測(cè)器準(zhǔn)直16×0.625 mm，掃描FOV 500 mm×500 mm，顯示 FOV 200～320 mm，矩陣 512×512，掃描后用標(biāo)準(zhǔn)算法及肺算法重建圖像，層厚5 mm，間隔5 mm，重建層厚1.25 mm，采用50%自適應(yīng)性統(tǒng)計(jì)迭代重建（ASIR）。肺窗窗位-530～-430 Hu，窗寬1 400～1 600 Hu，縱隔窗窗位35～40 Hu，窗寬300～350 Hu。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

1.3.1 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià) 將所有圖像傳入格林藍(lán)德PACS工作站進(jìn)行圖像質(zhì)量分析，由2位具有5年以上胸部影像學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)的放射科主治醫(yī)師進(jìn)行雙盲法讀片和圖像質(zhì)量評(píng)估。以5分制評(píng)分在層厚1.25 mm的軸面圖像選取6個(gè)水平層面（頭臂靜脈上緣層面、主動(dòng)脈弓上緣層面、右上葉支氣管層面、右中葉支氣管層面、右下肺靜脈層面、右膈頂上緣層面）進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)估，5分為優(yōu)，4分為良好，3分為中等，2分為較差，1分為差?！?分為可滿足診斷要求[3]。

1.3.2 圖像客觀噪聲評(píng)價(jià) 在層厚 5.0 mm的肺窗軸面圖像上進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，選取相同的6個(gè)水平層面在主動(dòng)脈（或氣管）腔內(nèi)指定包括（100±5）個(gè)像素的圓形ROI，測(cè)定CT值，CT值的標(biāo)準(zhǔn)差定義為圖像噪聲值（SD），取其平均值。

1.3.3 影像品質(zhì)因子（the figure of merit，F(xiàn)OM）評(píng)估 FOM是一種用于評(píng)估圖像質(zhì)量的指標(biāo)，它針對(duì)輻射劑量進(jìn)行歸一化，同時(shí)可反映劑量效率。結(jié)合每層圖像客觀噪聲（SD）和有效劑量（ED），計(jì)算 FOM[4]。計(jì)算公式：FOM=（1/SD）2/ED。

1.3.4 整體輻射劑量評(píng)價(jià) 所有患者CT檢查后記錄每次輻射劑量，輻射劑量包括CT容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）及ED表示，采用公式：ED=DLP×k，轉(zhuǎn)換系數(shù) k=0.014 mSv/mGy·cm[5]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t法；計(jì)數(shù)資料用頻數(shù)及百分比表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。采用Cohen Kappa檢驗(yàn)比較2位觀察者的評(píng)分一致性：Kappa≤0.40為一致性較差，0.40＜Kappa＜0.75為一致性較好，Kappa≥0.75為一致性好。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像主觀質(zhì)量評(píng)分的比較 2位放射科診斷醫(yī)師對(duì)CT橫斷面圖像質(zhì)量分級(jí)一致性較好，Kappa值為0.615。3組CT肺窗圖像主觀質(zhì)量評(píng)分在頭臂靜脈上緣層面、右下肺靜脈層面、右膈頂上緣層面比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），主動(dòng)脈弓上緣層面、右上葉支氣管層面、右中葉支氣管層面比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 P ＞0.05），見(jiàn)表 2。

表2 3組CT肺窗圖像主觀質(zhì)量評(píng)分的比較（分）

2.2 3組圖像客觀噪聲值的比較 3組胸部低劑量CT肺窗圖像的頭臂靜脈上緣、主動(dòng)脈弓上緣、右上葉支氣管、右中葉支氣管、右下肺靜脈及右膈頂上緣6個(gè)層面上測(cè)量SD值的比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），見(jiàn)表3。

表3 3組CT圖像噪聲值比較（Hu）

2.3 FOM的比較 對(duì)輻射劑量進(jìn)行歸一化處理后的CT FOM顯示與有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師主觀質(zhì)量評(píng)分類似的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，即在頭臂靜脈上緣層面、右下肺靜脈層面、右膈頂上緣層面比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，主動(dòng)脈弓上緣層面、右上葉支氣管層面、右中葉支氣管層面比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），見(jiàn)表4。

表4 3組CT圖像FOM的比較

2.4 技師操作習(xí)慣及輻射劑量的比較 在掃描范圍限制上，三家醫(yī)院顯示出不同的差異。3組肺尖上緣層數(shù)及管電流差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，A組的肺尖上緣多余層數(shù)及管電流最少，C組最多。肺底下緣多余層數(shù)及管電流也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但A組與B組肺底下緣管電流無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。在整體輻射劑量指標(biāo)CTDIvol、DLP及ED上，三組間均有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，C組的輻射劑量指標(biāo)明顯高于前兩組，A組與B組間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見(jiàn)表5。

表5 3組CT圖像輻射劑量的比較

3 討論

胸部CT是COVID-19診斷和病情判斷的重要方法[1-2，6-7]，臨床實(shí)踐中很多可疑患者短期內(nèi)有可能頻繁接受多次CT檢查，其潛在的輻射風(fēng)險(xiǎn)，已成為抗擊疫情中需要關(guān)注的重要內(nèi)容之一。在診療過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）X射線防護(hù)三原則[8]，即實(shí)踐正當(dāng)化、輻射防護(hù)最優(yōu)化以及個(gè)人劑量限制值，最大程度保護(hù)受檢者權(quán)益。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，低劑量CT技術(shù)已廣泛且成熟應(yīng)用于全國(guó)大部分醫(yī)院[9]，對(duì)高危人群行入院篩查低劑量胸部CT，臨床獲益大于危害。

目前胸部最常用的低劑量技術(shù)有降低管電流、降低管電壓、增大螺距、自動(dòng)曝光技術(shù)和迭代重建算法等[10-12]。盡管指南及專家共識(shí)推薦符合ALARA原則的優(yōu)化方案，但在不同醫(yī)院的實(shí)踐執(zhí)行層面可能產(chǎn)生變異，圖像質(zhì)量也會(huì)受影響，不利于檢查結(jié)果的互認(rèn)互通及隨訪復(fù)查。本研究采用審查的方式抽檢醫(yī)聯(lián)體醫(yī)院部分技師的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，管電流調(diào)制方式在各醫(yī)院實(shí)際上是不同的，A組采用固定及管電流調(diào)制兩種方式，B組采用管電流調(diào)制方式，C組采用固定管電流方式。管電流調(diào)制方式與圖像質(zhì)量和輻射劑量密切關(guān)聯(lián)，這也可能是產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)差異的主要因素。管電流與輻射劑量呈線性關(guān)系，輻射劑量會(huì)隨著管電流的下降而減少，而自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)基于興趣對(duì)象的結(jié)構(gòu)和X射線衰減值量化的密度來(lái)調(diào)制管電流，在降低劑量的同時(shí)可保證不同層面圖像質(zhì)量的一致性。因此，6個(gè)層面上測(cè)量的客觀噪聲值3組間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，以全部采用管電流調(diào)制技術(shù)的B組噪聲更一致，而A組（部分）、C組（全部）采用固定的低管電流技術(shù)，噪聲水平變異度較大，肺尖區(qū)噪聲最高，肺底區(qū)噪聲較低。筆者建議自動(dòng)管電流調(diào)制方式可以是常規(guī)應(yīng)用，在個(gè)別病例如果輻射劑量超出行業(yè)規(guī)定低劑量限值（如≤1 mSv）時(shí)[13]，可以考慮針對(duì)個(gè)體的固定管電流方式。

在圖像質(zhì)量評(píng)判上，除了主觀評(píng)價(jià)外，客觀指標(biāo)的測(cè)量也很常見(jiàn)。但有研究認(rèn)為不能單純用測(cè)量值來(lái)判斷圖像質(zhì)量，且測(cè)量值受多方面影響會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映真實(shí)值[12]。FOM結(jié)合圖像質(zhì)量和輻射劑量的雙重因素，其值是用于衡量質(zhì)量與劑量利益最優(yōu)化的結(jié)合點(diǎn)[4，14-16]。FOM越高，提示質(zhì)量與輻射的最佳組合。FOM噪聲可評(píng)價(jià)管電流參數(shù)相關(guān)的圖像質(zhì)量[14]，F(xiàn)OM信噪比可評(píng)價(jià)管電壓參數(shù)相關(guān)的圖像質(zhì)量[15-16]，由于本研究都是采用同一管電壓120 kV，所以選擇FOM噪聲。筆者發(fā)現(xiàn)管電流調(diào)制技術(shù)在肺尖區(qū)（頭臂靜脈上緣層面）FOM最高，固定管電流技術(shù)在肺底區(qū)（右膈頂上緣層面）FOM最高，其他充氣良好的中肺部區(qū)域沒(méi)有差異。FOM具有與有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師主觀質(zhì)量評(píng)分類似的結(jié)果。

3家醫(yī)院在掃描范圍限制上也有明顯不同。在CT檢查中超出解剖范圍掃描這一現(xiàn)象往往易被忽視，大多數(shù)額外輻射與肺下方額外成像有關(guān)[17]。在胸部CT，避免采集肺實(shí)質(zhì)以外的圖像，可以大幅度降低輻射劑量。肺尖上緣層數(shù)及管電流均提示不同技師對(duì)肺尖上區(qū)域的限制存在差異，A組肺尖上緣層數(shù)及管電流最少，C組最多，這可能與A組日常高頻次開(kāi)展質(zhì)控反饋有關(guān)。肺底下緣層數(shù)及管電流也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明肺下界的界定在不同等級(jí)的醫(yī)院都存在一定的困難。胸部CT超范圍掃描現(xiàn)象的大量存在，主要與檢查時(shí)掃描標(biāo)記與肺邊界之間的關(guān)系尚未完全清楚有關(guān)。有效檢測(cè)定位像肺尖及肺實(shí)質(zhì)最低點(diǎn)對(duì)胸部CT檢查具有重要的臨床意義[18]。

總之，在COVID-19流行期間，患者入院篩查時(shí)行胸部低劑量CT檢查是可行的，但檢查技師在特殊時(shí)期仍要注意遵守基本掃描原則，不同醫(yī)院技師的操作習(xí)慣對(duì)輻射劑量控制起著重要作用。采用FOM評(píng)價(jià)對(duì)輻射劑量進(jìn)行歸一化處理后的CT圖像質(zhì)量，能更好地均衡輻射劑量與圖像質(zhì)量的關(guān)系，值得在臨床上推薦使用。