胸部低剂量CT扫描对肺部感染检查图像质量影响的研究

王国树，付彬洁，林芮羽，吕发金

重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016

2019年12月湖北省武汉市出现新型冠状病毒感染的肺炎,后来国内外均出现流行[1-5]。国家卫生健康委员会组织专家根据新型冠状病毒肺炎的防治连续发布第一版至第六版诊治方案，均把影像学诊断作为重要的指标；《新型冠状病毒肺炎诊治方案(试行第六版)》中指出，胸部CT在疑似患者的筛查、新型冠状病毒肺炎病情的评估、出院影像标准判断中起了重要的作用[6]。由于新型冠状病毒肺炎病情变化快，治疗经常需要CT检查评估肺部病变情况，常规会进行多次CT检查，是选择高分辨CT、常规CT还是低剂量检查，对患者的累积辐射剂量存在显著差别，而目前相关的研究未见报道。扫描参数的选择决定了图像质量和患者所受辐射剂量，因此参数的设置对病变的显示和判断尤为重要。本研究通过回顾性分析常规剂量与低剂量扫描图像质量的差异，从而优化肺部感染的低剂量扫描方案。

1 资料与方法

1.1一般资料 本研究回顾性分析了2020年1-2月因发热、咳嗽等症状拟诊为肺部感染，在本院行胸部CT扫描的患者108例，其中男66例、女42例，平均年龄(44.65±14.39)岁；以2020年2月3日为方案转换点，此时间点前为常规剂量组，共48例，此时间点后为低剂量组，共60例。排除标准：胸部有伪影的，包括呼吸移动伪影、异物伪影；定位像有缺陷，无法使用自动管电流调制技术。

1.2设备与方法 采用西门子公司生产的 SOMATOM Perspective CT机进行扫描。所有患者扫描前进行呼吸训练，保证扫描时处于深吸气后屏气状态。仰卧位，检查时用铅围裙遮盖射线敏感器官。扫描范围为胸廓入口至双侧肋膈角下界。扫描条件：常规剂量组，管电压130 kV,参考管电流80 mAs，螺距1.1；低剂量组，管电压110 kV，参考管电流20 mAs，螺距1.3。扫描层厚为5 mm。两组探测器准直宽度均为64×0.6 mm，矩阵均为512×512，旋转时间均为0.6 s/r，均开启自动管电流调制技术(CARE Dose 4D)。

1.3图像重建 常规剂量组与低剂量组均采用高级迭代重建算法(ADMIRE)进行1 mm薄层重建。ADMIRE迭代级别选择默认值3，卷积核设置为中等锐利的I50。将所有数据传入MMWP4后处理工作站进行测量，同时传入PACS进行主观分析。

1.4图像质量分析

1.4.1主观评价 由2名具有5年以上工作经验的放射科医师对图像进行主观评价。评价内容包括背景噪声和整体图像质量。背景噪声采用3分量表法[7]，1分:噪声低；2分:噪声中等；3 分:噪声严重。噪声评分为1分或2分表示噪声并不影响对疾病的诊断或者对正常结构的识别，噪声等级为3表示噪声会影响对疾病的诊断或者对正常结构的识别。整体图像质量评价正常组织及病变组织结构显示，包括叶间裂，近端支气管和邻近肺血管，周围支气管和邻近肺血管，胸膜下血管。整体图像质量采用5分法对正常及异常肺组织进行分析,5分:图像质量非常好，组织结构显示非常清晰；4分:图像质量较好，组织结构显示较清晰；3分:组织结构显示轻微模糊，图像诊断不受限制；2分:组织结构显示中度模糊，图像诊断轻度受限；1分:组织结构显示严重模糊，图像诊断严重受限。

1.4.2客观评价 采用MMWP4后处理工作站的Viewer软件分别对常规剂量组和低剂量组图像进行数据测量。图像中测量部位的ROI大小、位置一致。将ROI置于主动脉弓最大层面中部及同层面胸骨正上方空气中，避开主动脉弓钙化灶及胸骨前异物，测量其平均CT值和噪声值(SD)，计算图像信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。计算公式：SNR=主动脉弓CT值/肺背景SD值；CNR=(主动脉弓CT值-肺背景SD值)/肺背景SD值。

1.5辐射剂量分析 记录所有患者的管电压，参考管电流/有效管电流，容积CT剂量指数(CTDIvol)，剂量长度乘积(DLP)，计算有效剂量(ED)，ED=k×DLP，k值取0.014 mSv·mGy-1·cm-1[8]。

2 结 果

2.1客观图像质量 对108例患者的图像进行客观评价，结果显示常规剂量组SNR、CNR显著大于低剂量组，差异有统计学意义(P<0.001)；常规剂量组CTDIvol、DLP、ED显著大于低剂量组，差异有统计学意义(P<0.001)，见表1。

2.2主观评价图像质量 2位高年资医生对两组图像质量评估结果 Kappa值分别为 0.82、0.85，显示两位医师评分的一致性较好。对背景噪声评分，常规剂量组[(1.94±0.24)分]与低剂量组[(1.97±0.18)分]差异无统计学意义(P=0.476)；在整体图像质量方面,常规剂量组[(4.08±0.35)分]与低剂量组[(3.98±0.29)分]差异无统计学意义(P=0.105)，见表2、图1、图2。

表1 常规剂量组与低剂量组扫描SNR、CNR、CTDIvol、DLP、ED比较

表2 常规剂量组与低剂量组图像主观评分比较[n(%)]

注：a为低剂量扫描，b为常规剂量扫描，两图整体图像质量评分均为4分，背景噪声评分均为2分，均能清晰显示叶间裂，支气管周围、胸膜下小片浅淡磨玻璃影，均能清晰显示周围支气管血管、胸膜下支气管血管(箭头所示)。

图1右肺上叶肺部感染治疗前后CT图像比较

注：清晰显示叶间裂、周围支气管血管、胸膜下血管，浅淡磨玻璃影、支气管壁增厚清楚显示(箭头所示)，整体图像质量评分4分，背景噪声评分2分。

图2疑似新型冠状病毒肺炎患者胸部低剂量CT扫描图

3 讨 论

自新型冠状病毒肺炎疫情暴发以来，党和国家政府高度重视，国家卫生健康委员会连续发布《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》，从试行第一版到第六版，均肯定了影像学诊断和评估的价值，但未推荐影像学检查技术。此外，白浪等[9]认为，病原学证据是确诊传染性疾病的唯一标准。而中华医学会放射学分会与影像技术分会制定的专家推荐意见、专家共识均推荐首选胸部CT扫描；郑颖彦等[10]推荐高分辨CT(HRCT)能够更准确且直观地显示胸部的细微结构，推荐为新型冠状病毒肺炎患者筛查和诊断的首选检查。由于新型冠状病毒肺炎病情变化快，治疗经常需要CT检查评估肺部病变情况，因此患者短期内会多次CT检查，常规CT和HRCT检查时辐射剂量将明显增加，导致辐射损伤；为了降低辐射剂量，本研究通过对比分析低剂量与常规剂量扫描对疑诊肺部感染患者图像质量的影响，探讨低剂量扫描的可行性。

目前降低CT辐射剂量的方法较多，如降低管电压、管电流，联合使用迭代重建，采用自动管电流调制技术等[11-13]。本研究通过降低管电压、管电流同时加大螺距降低辐射剂量。研究发现和常规剂量相比，在低剂量扫描图像中仍然能清晰显示肺部感染的多发小斑片影及间质改变[14-15]。在两组图像质量评价中，客观评价显示常规剂量扫描具有较高的SNR和CNR，同时具有较高的辐射剂量，而采用低剂量扫描可以显著降低患者受到的辐射剂量，且明显低于常规剂量组，而主观评价图像质量评分显示常规剂量组与低剂量组在诊断以磨玻璃影为特征的肺部感染评分差异无统计学意义(P>0.05)。因此，采用低剂量扫描(110 kV,参考参考管电流为20 mAs，螺距 1.3)联合ADMIRE技术、自动管电流调制技术能获得满意的图像，满足肺部感染的影像诊断要求。

本研究不足之处：所选用的设备为西门子螺旋CT，为发热患者专用，因此无法与其他厂家CT进行比较。扫描参数参照肺癌筛查的胸部低剂量CT扫描参数设置，未与其他参数进行比较。另外，在CT值测量上，部分患者主动脉弓较高，部分患者有较多饰物，影响测量准确性。

综上所述，肺部感染可以采用管电压110 kV、参考管电流20 mAs、螺距1.3联合自动管电流调制技术和迭代重建算法的低剂量扫描方式，明显降低辐射剂量，而图像质量与常规剂量无明显差别，达到诊断要求，建议在新型冠状病毒肺炎的诊治中广泛应用，作为胸部CT检查的技术参数，减少患者不必要的辐射暴露。