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新型冠状病毒肺炎的CT筛查最佳扫描参数探讨

2020-08-06 543 上传者：管理员

摘要：目的：通过分析胸部CT不同扫描模式的技术参数、图像质量及辐射剂量的差异，探讨新型冠状病毒肺炎(简称新冠肺炎)的CT筛查最佳扫描参数。方法：回顾性分析119例行胸部CT扫描患者的临床和影像资料，其中采用大螺距扫描模式(A组)45例、常规扫描模式(B组)44例、低剂量扫描模式(C组)30例。所有横断面图像均传至SyngoVia后处理工作站进行分析，同时传入PACS进行横断面及冠状面MPR图像评估，计算图像SNR、CNR，并对图像质量进行主观评分，比较3组扫描时间、扫描长度、SNR、CNR、容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)及有效剂量(ED)。结果：3组扫描时间分别为(0.94±0.06)、(1.89±0.13)、(4.08±0.33)s，差异有统计学意义(P<0.05);3组扫描长度差异无统计学意义(P>0.05)。3组图像SNR、CNR差异均有统计学意义(均P<0.05)。图像质量评分A、B组差异无统计学意义(P>0.05)，与C组相比差异均有统计学意义(均P<0.05)，图像质量评分分别为(3.69±0.51)、(3.68±0.64)、(2.23±0.77)分。3组ED分别为(1.45±0.27)、(3.28±0.44)、(0.94±0.33)mSv，差异有统计学意义(P<0.05)。结论：低剂量扫描模式参数无法满足以磨玻璃影为特征的新冠肺炎的影像诊断要求；大螺距扫描模式扫描时间短，较常规扫描模式辐射剂量小，呼吸运动伪影少，具有明显的优越性，可作为新冠肺炎CT筛查首选扫描模式；常规扫描模式为有效补充，可进一步提高临床诊断效能。

关键词：
X线计算机
体层摄影术
图像质量
辐射剂量
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据WHO2020年4月4日数据，新型冠状病毒肺炎（简称新冠肺炎）全球确诊病例突破100万，死亡人数达5万以上[1]。该病潜伏期长，传染性极强，可经呼吸道飞沫和密切接触传播，无症状感染者也可能成为传染源，人群普遍易感[2]。早确诊是落实“早发现、早报告、早隔离、早治疗”疫情防控措施的前提。中华医学会放射学分会专家一致认为放射学检查和诊断是新冠肺炎诊疗的重要一环[3]；核酸检测是新冠肺炎诊断的金标准；胸部CT检查为有效补充，以磨玻璃影特征为诊断重点在新冠肺炎筛查、疗效评估等环节起着重要作用[4,5,6,7]。本研究通过回顾性分析大螺距扫描、常规扫描及低剂量扫描3种扫描模式的技术参数及扫描时间、图像质量、辐射剂量等方面的差异，以期获得新冠肺炎CT筛查的最佳扫描参数。

1、资料与方法

1.1一般资料

回顾性分析2020年3月我院行胸部CT扫描的119例无症状及疑似新冠肺炎患者的临床及影像资料。其中，男60例，女59例；年龄30～87岁，平均（58.25±12.39）岁。纳入标准：19kg/m2<体质量指数（BMI)<24kg/m2，成年患者；排除标准：无法配合屏气、首次检查失败再次扫描及定位像不完整者。将患者随机分成A、B、C3组。A组45例，男23例，女22例；年龄30～87岁，平均（57.87±13.18）岁，行大螺距扫描；B组44例，男24例，女20例；年龄31～80岁，平均（57.32±11.23）岁，行常规扫描；C组30例，男13例，女17例；年龄33～82岁，平均（60.20±13.00）岁，行低剂量扫描。3组患者性别、年龄差异均无统计学意义（均P>0.05），具有可比性。

1.2仪器与方法

3组均采用Siemens第2代双源CT。患者取仰卧位，头先进或足先进，双手上举，扫描前均进行呼吸训练，保证训练内容与机器扫描时语音提示一致。扫描范围自胸廓入口至膈底（双侧肺野消失层面约平T12椎体）。扫描参数：A组管电压100kV,B、C组管电压均为120kV，采用自动管电流调节技术（CAREDose4D),A、B、C组分别为76、96、20mAs。探测器准直2×64×0.6mm，采集层厚5mm，重建层厚0.75mm，重建层距0.7mm，肺窗重建卷积核I50f,SAFIRE迭代级别选择默认值3，纵隔窗重建卷积核I31f。A组旋转时间0.28s，螺距3.0，视野（300～332)mm×（300～332)mm;B组旋转时间0.28s，螺距1.5，视野（300～450)mm×（300～450)mm;C组旋转时间0.50s，螺距1.2，视野(300～450)mm×（300～450)mm。

1.3图像评估

所有横断面图像传至SyngoVia后处理工作站进行分析，同时传入PACS评估横断面及冠状面MPR图像。由2名主治医师采用双盲法进行图像质量评估，当意见不一致时，讨论后统一意见。

1.3.1图像质量主观评估

根据伪影程度，将图像质量分成1～4级[8]，对应分值为1～4分：1分，有严重伪影；2分，有明显伪影；3分，有轻微伪影，不影响诊断；4分，无伪影。

1.3.2图像质量客观评估

勾画ROI，大小100mm2、位置应一致，分别置于主动脉根部最大层面中部及同层面胸骨正上方空气中，测量其平均CT值和噪声（SD）值，计算其SNR和CNR。SNR=主动脉根部平均CT值/肺背景SD值；CNR=（主动脉根部平均CT值-肺背景平均CT值）/肺背景SD值。

1.4辐射剂量

记录扫描时间、扫描长度、容积CT剂量指数（volumecomputedtomographydoseindex,CTDIvol）和剂量长度乘积（dose-lengthproduct,DLP）。根据DLP计算有效剂量（effectivedose,ED),ED=DLP×k,k为转换系数，胸部k=0.014mSv·mGy-1·cm-1[9]。

1.5统计学分析

应用SPSS22.0软件进行统计分析。计量资料以表示，行独立样本t检验；3组扫描参数比较采用单因素方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义，采用LSD检验行组间比较；2名医师对图像质量主观评分一致性采用Kappa检验。K<0.4，一致性较差；0.4≤K<0.75，一致性一般；K≥0.75，一致性较好。

2、结果

2.13组扫描时间、扫描长度、SNR、CNR的比较（表1)

3组扫描时间比较，差异有统计学意义（P<0.01），两两比较，A组与B组、A组与C组、B组与C组差异均有统计学意义（均P<0.01）。3组扫描长度比较，差异无统计学意义（F=1.51,P=0.23）。3组SNR、CNR比较，差异均有统计学意义（均P<0.05），两两比较，A组与B组、A组与C组、B组与C组差异均有统计学意义（均P<0.05),A组SNR、CNR稍低于B组、远高于C组。

表13组扫描时间、扫描长度、SNR、CNR比较

2.23组图像质量主观评估比较（表2)

A、B、C组图像评分平均为（3.69±0.51）、（3.68±0.64）、（2.23±0.77）分，A组3分及以上占97.78%(44/45),B组3分及以上占95.45%(42/44),C组3分及以上占43.33%(13/30）。A、B组图像质量评分差异无统计学意义（P>0.05),2组与C组比较差异均有统计学意义（均P<0.05）。

表23组图像质量评分比较

2名医师对A、B组评分一致性较好（K=0.81、0.83),C组一致性一般（K=0.69）。

2.33组辐射剂量比较（表3，图1～4)

3组CT-DIvol、DLP、ED比较，差异均有统计学意义（均P<0.05),A组与B组、A组与C组、B组与C组差异均有统计学意义（均P<0.05),C组CTDIvol、DLP、ED最低，A组次之，B组最高。

表33组辐射剂量比较

图1女，46岁，采用低剂量扫描参数，扫描时间3.87s，容积CT剂量指数（CTDIvol)2.14mGy,有效剂量（ED)0.97mSv，呼吸运动伪影严重（箭），图像评分1分

图2女，71岁，采用常规扫描参数，扫描时间1.70s,CTDIvol6.79mGy,ED2.95mSv，呼吸运动伪影严重（箭），图像评分1分

图3女，53岁，采用大螺距扫描参数，扫描时间0.88s,CTDIvol2.92mGy,ED1.41mSv,同层面无呼吸运动伪影（箭），图像评分4分

图4男，42岁，采用大螺距扫描参数，扫描时间0.96s,CTDIvol2.89mGy,ED1.51mSv，无呼吸运动伪影，图像评分4分

3、讨论

国家卫生健康委员会发布的一系列诊疗方案肯定了CT检查在新冠肺炎筛查中的价值，其中第五版[10]明确指出湖北省增加了“临床诊断病例”分类，即有新冠肺炎影像学表现即为临床诊断病例。为快速、准确诊断新冠肺炎患者，降低医患交叉感染的风险，尤其是抗疫第一线的CT技师及护士的感染风险，本研究通过分析胸部不同扫描模式的技术参数、图像质量及辐射剂量的差异，探讨新冠肺炎的CT筛查最佳扫描参数。

本研究3组扫描时间差异有统计学意义，A组采用大螺距扫描模式，扫描时间最短，C组采用低剂量扫描模式，扫描时间最长，呼吸运动伪影严重。A、B组均采用增大螺距、提高球管转速等方式缩短扫描时间，以减少患者呼吸运动伪影。本组多为中老年患者，一定程度上影响了憋气时间，扫描时间越长，越易产生呼吸运动伪影，大螺距扫描模式可减少甚至避免运动伪影。

采用大螺距和常规扫描模式的A、B组图像质量较好，2名医师对2组图像质量评分一致性也较好；采用低剂量扫描模式的C组图像质量较差，且医师评分一致性一般。C组SNR、CNR均较差，图像噪声明显，图像质量下降。可见，低剂量扫描模式观察磨玻璃影较模糊，诊断新冠肺炎较困难，易造成漏诊、误诊，大螺距扫描模式可满足诊断要求。

降低辐射剂量的方式很多，可采用自动管电压选择技术（CAREkV）、自动管电流调制技术（CAREDose4D）、增加螺距、提高球管转速、增加探测器准直宽度等[11,12,13]。管电压与辐射剂量的平方呈正比，降低管电压可有效减少辐射剂量，同时增加图像的噪声，SNR、CNR下降。本研究中，A组通过应用迭代重建算法（SAFIRE）可降低图像噪声，改善图像质量，达到诊断要求。CAREDose4D是一种实时动态曝光剂量调节技术，可提高射线利用效率并降低辐射剂量，同时提高图像SNR，改善图像质量。根据公式CTDIvol=CTDIw/螺距，其中CTDIw为加权CT剂量指数，螺距与辐射剂量成反比，螺距越大，辐射剂量越低。METTLER等[14]报道，螺距增加50%，辐射剂量降低33%。

本研究不足：受制于第2代双源CT设备性能影响，大螺距扫描模式视野最大为332mm×332mm，肥胖型患者双侧肋膈角层面肺野显示不完整，且要求定位准确；3种扫描模式的扫描参数未与其他设备比较；样本量较小，需扩大样本量、进一步完善数据。

综上所述，低剂量CT扫描模式无法满足以磨玻璃影为特征的新冠肺炎的影像诊断要求；大螺距扫描模式扫描时间最短，较常规扫描模式辐射剂量小，呼吸运动伪影最少，具有明显的优越性，可作为新冠肺炎患者CT筛查的首选；常规扫描模式为有效补充，从而进一步提高临床诊断效能。

参考文献：

[2]中华人民共和国国家卫生和健康委员会.新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)[EB/OL].(2020-03-04)[2020-04-09].

[3]中华医学会放射学分会.新型冠状病毒肺炎的放射学诊断:中华医学会放射学分会专家推荐意见(第一版)[J/OL].中华放射学杂志,2020,54(2020-02-08).

[4]中华医学会影像技术分会.新型冠状病毒肺炎影像学检查院内感染防控管理:中华医学会影像技术分会推荐意见(第一版)[J/OL].中华放射学杂志,2020,54(2020-02-15).

[7]夏黎明.提高COVID-19影像诊断水平增强防护意识[J].放射学实践,2020,35(3):260.

[10]国家卫生健康委员会.新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)[EB/OL].(2020-02-05)[2020-04-09].

[12]彭勇,刘海峰.双源CTFlash扫描技术在新型冠状病毒肺炎重症患者检查中的应用价值[J].中国中西医结合影像学杂志,2020,18(2):120-123.

胡国迎,李涯,周红,高立,胡国栋,聂伟霞,谢彦婷,孙凯,袁旭春.新型冠状病毒肺炎的CT筛查扫描参数探讨[J].中国中西医结合影像学杂志,2020,18(04):331-334.