低管电压联合迭代重建技术在新型冠状病毒肺炎诊疗中的应用

张小勇，唐 雷，曾宪春，王 超，喻石光，崔学龙，施辉友，王玉权，王荣品

（贵州省人民医院医学影像科 贵州省智能医学影像分析与精准诊断重点实验室精准影像诊疗示范型国际科技合作基地，贵州 贵阳 550002）

新型冠状病毒引发的新型冠状病毒肺炎（简称新冠肺炎）是一种具有较强致病力和毒力的急性传染性疾病［1］。病毒通过多种途径传播，主要以呼吸道飞沫传播诱发肺部炎性病变为主［2-3］。在疾病的诊断、治疗、复查、随访过程中，胸部CT 具有重要作用。由于该病进展迅速、病情变化较快，在诊疗过程中需短时间内重复、多次行胸部CT 检查，以便观察病情。本研究采用低管电压（80 kV）联合高级建模迭代重建（advanced modeled iterative reconstruction，ADMIRE）技术，探讨低剂量胸部CT 在新冠肺炎临床应用中的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2020 年1 月20 日至2 月15日我院经核酸检测确诊新型冠状病毒阳性的患者共19 例，其中男8 例，女11 例；年龄15～85 岁，平均（45.3±19.5）岁。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Somatom Prespective 64 排128 层螺旋CT 进行扫描。检查前对患者进行呼吸训练，嘱其在扫描过程中听呼吸指令屏气。扫描范围从肺尖至肋膈角，方向从足侧向头侧。患者取仰卧位，头先进，双手交叉置于头顶。首次检查管电压110 kV；治疗后第1 次复查为80 kV；开启智能管电流调制CARE Dose。其余扫描参数相同：准直器64×0.6 mm，球管旋转时间0.6 s，螺距1.45。图像重建：首次检查采用滤波反投影法（filtered back projection，FBP），第1 次复查采用ADMIRE 3 级；肺窗卷积核B50；层厚1.0 mm，层距0.7 mm。2 次CT 检查间隔时间1～5 d。

1.3 图像分析及评价 将1.0 mm 薄层肺窗图像导入Siemens syngo.via 后处理工作站，指定MM 阅片后处理流程对病灶、邻近血管、支气管等进行观察诊断。于气管分叉层面分别测量气管内空气、升主动脉、胸壁脂肪的CT 值及标准差，ROI 分别为15、20、10 mm2，每个ROI 测量3 次取平均值。标准差平均值为图像噪声（SD），计算图像CNR。公式如下：SD=1/3（SD气管分叉处+SD升主动脉+SD胸壁脂肪），CNR=（CT升主动脉+CT气管分叉处）/SD胸壁脂肪。由2 位高年资胸部影像诊断医师采用3 分法对图像进行主观评价：1 分为图像噪声明显，线束硬化伪影较多，肺内细微结构显示不清，无法达到诊断要求；2 分为图像噪声少，线束硬化伪影少，不影响肺内细微结构显示；3 分为图像噪声较少，无明显线束硬化伪影，肺内细微结构显示清楚；2 分及以上为满足诊断要求。

1.4 辐射剂量的计算 记录前后2 次CT 检查的容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）、剂量长度乘积（dose length product，DLP），计算有效辐射剂量（effective dose，ED）。公式如下：ED=DLP×k，肺部CT 辐射剂量权重因子k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 统计学分析 采用SPSS 23.0 软件对2 次CT检查的辐射剂量及主、客观图像评价结果进行分析，计量资料以表示，行独立样本t 检验，以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2 次CT 检查图像质量的主、客观评价（表1） 首次CT 检查（80 kV）图像的主观评分低于复查（110 kV）图像，但均能满足诊断要求，差异无统计学意义（P>0.05）。2 次检查图像气管分叉处空气CT 值、升主动脉CT 值、图像平均噪声及CNR 之间比较，差异均无统计学意义（均P>0.05）。复查图像胸壁脂肪的CT 值较首次检查降低约18.4%（P＜0.05）。

表1 2 次CT 检查图像质量主、客观评价结果比较（）

表1 2 次CT 检查图像质量主、客观评价结果比较（）

2.2 2 次CT 检查图像辐射剂量比较（表2） 复查图像的CTDIvol、DLP、ED 均小于首次检查图像，分别降低57.9%、57.7%、57.8%，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。

表2 2 次CT 检查图像辐射剂量比较（）

表2 2 次CT 检查图像辐射剂量比较（）

注：CTDIvol，CT 容积剂量指数；DLP，剂量长度乘积；ED，有效辐射剂量。

图1 男，53 岁，有武汉居住史，以发热为首发症状入院，咽拭子核酸检测阳性，确诊为新型冠状病毒肺炎。4 次胸部CT 检查，扫描条件分别为110、80、80、80 kV，图像主观评分均在2 分以上图1a 初次检查双肺下叶见片状磨玻璃影 图1b 2 d 后，病灶密度增加 图1c 7 d 后，病灶吸收，范围缩小 图1d 12 d 后病变进一步吸收，咽拭子核酸检测间隔1 d 2 次转阴，体温恢复正常，符合出院标准

3 讨论

新冠肺炎自暴发后迅速席卷全球，具有较强的致病力、毒力及传染力［3-5］。荧光反转录聚合酶链式反应（RT-PCR）试剂盒核酸检测是其确诊的金标准［6］，但在感染高峰期、疑似和确诊病例较多的情况下，存在试剂盒资源短缺、假阴性等问题。新冠肺炎以肺部表现为主，影像学作为一种简便、快捷的诊断方法，是检查和诊断的重要辅助手段。CT 检查分辨率高，较普通X 线检查可更清楚地显示早期细小的磨玻璃病变及细微结构的改变，在疾病的发现、诊断、病变范围的确定、严重程度的判断、随诊观察等方面都发挥了重要作用［7-10］。疾病暴发初期，由于对新冠肺炎的发生、发展、演变过程了解较少，临床医师在疾病的诊疗过程中仅能依赖CT 检查对肺部病变进行直观的随访观察。在此过程中，患者无法避免地在短期内、重复、多次接受CT 检查。本研究探讨在新冠肺炎的诊治过程中，采用低管电压联合迭代重建技术降低患者随访CT 辐射损害的应用价值。

既往研究［11-12］表明，降低CT 检查辐射剂量的方法主要有降低管电压、管电流及应用大螺距和迭代重建技术等。本研究基于我院专用于新冠肺炎检查机型的特点，在患者首次检查时采用常规管电压

110 kV，初次复查时采用低管电压80 kV 进行扫描。降低管电压导致X 线强度下降，必然造成图像噪声增加、图像质量下降。但是，联合ADMIRE 技术可弥补上述不足。传统的FBP 重建算法对原始数据要求较高、方法简单，在低管电压条件下图像质量明显下降。ADMIRE 技术基于图像域、原始数据域、模型域对数据进行多次迭代运算，可在不增加辐射剂量的情况下对图像进行降噪处理，应用于低管电压条件下可一定程度降低图像噪声，使图像质量满足临床诊断需求［13-14］。本研究中，低管电压80 kV 图像的ED 减少约57.8%，但2 次CT 检查图像的平均噪声、CNR 值差异均无统计学意义（均P>0.05），气管分叉处空气、升主动脉的CT 值差异均无统计学意义（均P>0.05），且所有图像主观质量评分均大于2 分（图1），提示低管电压联合智能管电压调节及ADMIRE，可在降低辐射剂量的同时保证图像质量达到诊断要求。肺部具有良好的天然对比度，因此管电压降低对肺内病变和细微结构的观察影响不大。80 kV 图像的胸壁脂肪CT 值高于110 kV 图像，差异有统计学意义（P＜0.05），与既往实验研究［15］一致。原因为脂肪的原子序数低于水，而软组织的原子序数接近水，因此管电压降低后，对脂肪CT 值的影响较软组织和空气更明显。

本研究首诊采用常规管电压（110 kV），复查采用低管电压（80 kV），可使因病情需多次复查的患者获益。随着对治疗手段的不断探索，大多数患者经过治疗后获得不错的效果，肺部病变表现从早期的磨玻璃影（图1a）进展为实变（图1b）再逐渐吸收变为纤维条索影（图1c、1d）。侯钦国等［16］采用降低管电流的方法减少新冠肺炎患者的辐射剂量，较常规剂量组（4.02±1.03）mSv 减少约39.55%。彭勇等［17］采用低管电压（100 kV）、大螺距联合正弦波图形法迭代（SAFIRE）技术应用于新冠肺炎重症患者，也取得较好的效果，辐射剂量减少约63.4%。鉴于各家医院专用于新冠肺炎的机型不同，笔者根据我院实际机型的特点设置扫描条件，在图像满足诊断要求的基础上，减少了多次复查对患者造成的累积辐射损害，在获得与上述研究相似结论的同时，降低了低剂量组接受的辐射剂量。本研究的不足之处：样本量较小；鉴于新冠肺炎主要以肺内病变为主，未将纵隔窗图像纳入评价范围。

综上所述，新冠肺炎主要以肺部疾病表现为主，降低管电压对肺部病变的观察和诊断几乎没有影响。低管电压（80 kV）联合ADMIRE 能获得满足诊断要求的图像，并减少了新冠肺炎患者短期内多次CT随访的累积辐射剂量。