宽体探测器结合低球管转速在自由呼吸下行胸部CT扫描的可行性

陈 平，张 妤（通信作者）

（苏州市独墅湖医院<苏州大学附属独墅湖医院> 江苏 苏州 215000）

胸部CT是目前临床上常用检查肺部疾病最主要的一种方法，病人在检查时吸气后屏气的好坏程度会对CT影像的质量产生很大的影响。在临床工作中，有很多高龄受检者由于听力障碍、情绪紧张、呼吸系统疾病、颅脑手术等因素不能跟随机器的指令做好憋气动作，这些患者常会出现鱼鳞状呼吸伪影，从而影响影像质量，导致诊断困难。GE Revolution CT的探测器宽度为16 cm，球管旋转速度为0.28 s/r[1-2]，提高了检查的时间分辨率。本文讨论就一种基于宽体探测器和低球管转速相结合的方法，扫描方位由传统的从肺尖到肺底改成从肺底到肺尖在自由呼吸下行胸部CT扫描的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2022年1月—8月在苏州大学附属独墅湖医院行胸部CT平扫的患者共300例，随机分成A、B、C三组，各100例。A组中男64例，女36例；年龄47～63岁，平均（57.3±4.6）岁；BMI 20.3～26.7 kg/m2。B组中男61例，女39例；年龄48～65岁，平均（58.0±5.0） 岁；BMI 19.8～26.5 kg/m2。C组中男65例，女35例；年龄52～68岁，平均（57.8±4.6）岁；BMI 20.1～26.9 kg/m2。其中颅脑术后受检者17例，肺癌术后受检者33例，无意识受检者4例。排除标准：气胸、胸腔积液患者。

1.2 方法

采用GE Revolution CT扫描仪，检查前常规取仰卧位，头先进，上臂上举抱头。A组在自由呼吸下行胸部CT扫描，扫描范围从肺尖至膈下3 cm水平，扫描方向从肺底到肺尖。B组在自由呼吸下进行胸部CT扫描，扫描范围同A组，扫描方向从肺尖到肺底；C组检查前进行呼吸训练，要求患者吸气后屏住呼吸进行扫描，尽量减少呼吸运动伪影对图像的影响，扫描范围同A组和B组，扫描方向从肺尖到肺底。扫描参数：管电压120 kV；管电流50～250 mAs，采用自动管电流调制技术；矩阵512×512；ASIR-V：50%；螺距：0.998:1；A组、B组和C组的以上参数保持一致。A组和B组探测器宽度为80 mm，转速为0.28 s/r；C组探测器宽度为40 mm，转速为0.5 s/r；三组均采用螺旋扫描，采用Lung算法重建，窗宽：1500 HU，窗位：-800 HU，层厚/层间距均采用5 mm，将得到的数据进行重建得到0.625 mm的薄层肺窗，将0.625 mm的薄层肺窗传至AW4.7工作站Reformat软件进行多平面重建（MPR），见图1、图2。

图1 受检者的纵隔窗图像

图2 受检者的冠状位肺窗图像

1.3 数据测量与图像分析

①客观评价法：选取感兴趣区（ROI）置于气管分叉处降主动脉内，避开明显伪影区放置ROI面积约1.0 cm2，记录CT值及标准差（standard deviation，SD）；测量并记录同层面肩部肌肉的CT值及标准差。信噪比SNR和对比噪声比CNR采用以下两个公式计算：SNR=CT降主动脉/噪声；CNR=（CT肌肉-CT降主动脉）/噪声，将降主动脉和肌肉的平均SD值作为图像噪声值。②主观评价法：由2个高年资的放射科诊断医生对图像质量进行评分，评价其图像质量和运动伪影：5分，解剖细节显示清楚，能够清晰明了进行评价；4分，解剖细节较清楚，能够评价；3分，大部分的解剖结构可用于诊断，少数解剖结构（膈肌、支气管细小分级等）不能进行评价；2分，基本解剖结构显示不清楚，解剖细节不足以被发现；1分，解剖结构模糊，不能用于诊断。评分＜3分被认为不能满足诊断需求。2位医生意见出现分歧时，经协商达成一致。

1.4 辐射剂量

记录三组患者胸部CT平扫的扫描时间、剂量长度乘积（dose length product，DLP）、有效辐射剂量（effective dose，ED），见图3。ED=DLP（mGy·cm）×权重因子k（k=0.014）mSv/（mGy·cm）。

图3 受检者的辐射剂量报告

1.5 统计学方法

采用SPSS 23.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差（）表示，三组间比较采用单因素方差分析，在此检验之后再进行多重比较组间两两之间的差异；图像SNR、CNR、CTDIvol、ED值及扫描时间的组间差异采用配对t检验分析；计数资料以频数（n）、百分率（%）表示，行χ2检验，P＜0.05则差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料分析

三组患者性别、年龄、BMI之间比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 三组患者一般资料比较

2.2 图像质量比较

A组5分 84例，4分11例，3分5例；B组5分81 例，4分13例，3分6例；C组5分69例，4分19例；3分7例；＜3分图像不做为数据统计。A组的主观评分最高，C组主观评分最低，且差异具有统计学意义（P＜0.05）见表3；C组的SNR和CNR均高于A组和B组，但差异不具有统计学意义（P＞0.05），见表3、表4；A组和B组的主观评分、SNR和CNR差异均不具有统计学意义（P＞0.05），见表2。

2.3 扫描时间和辐射剂量的比较

A、B组的扫描时间较C组降低约70%，差异具有统计学意义（P＜0.05），见表3、表4；A、B两组的CTDIvol较C组降低约25%，差异不具有统计学意义（P＞0.05），见表3、表4；A、B两组的ED较C组降低约20%，差异具有统计学意义（P＜0.05），见表3、表4；A、B两组的扫描时间和ED差异具有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 A组和B组之间的比较（）

表2 A组和B组之间的比较（）

组别 主观评分 SNR CNR 扫描时间/s A 组 4.79 3.88±0.71 0.92±0.22 1.31±0.14 B 组 4.75 3.83±0.75 0.98±0.21 1.30±0.12 t-0.509 1.713 -0.419 P 0.465 0.260 0.071组别 主观评分 CTDIvol/mGy ED/mSv A组 4.79 5.43±0.63 3.11±0.23 B组 4.75 5.33±0.57 2.93±0.23 t-1.107 -5.400 P 0.103 0.633

表3 A组和C组之间的比较（）

表3 A组和C组之间的比较（）

组别 主观评分 SNR CNR 扫描时间/s A 组 4.79 3.88±0.71 0.92±0.22 1.31±0.14 C 组 4.52 4.55±0.63 1.23±0.23 4.70±0.36 t 6.977 9.189 86.745 P 0.240 0.653 0.000组别 主观评分 CTDIvol/mGy ED/mSv A组 4.79 5.43±0.63 3.11±0.23 C组 4.52 7.10±0.58 3.84±0.19 t 19.378 23.792 P 0.226 0.031

表4 B组和C组之间的比较（）

表4 B组和C组之间的比较（）

组别 主观评分 SNR CNR 扫描时间/s B 组 4.75 3.83±0.75 0.98±0.21 1.30±0.12 C 组 4.52 4.55±0.63 1.23±0.23 4.70±0.36 t 7.336 7.867 87.963 P 0.052 0.109 0.000

表4（续）

3 讨论

胸部CT平扫是一种对肺部疾病具有极高敏感性和特异性的检查方法，是目前临床上最常用的影像学检查手段。呼吸运动伪影是影响胸部CT成像的一个主要原因，目前解决呼吸运动伪影的方法主要有检查前的呼吸训练、缩短检查时间等[3]。既往受限于探测器宽度，最大40 mm的探测器宽度需要受检者根据呼吸指令进行吸气后屏气扫描。对于一般受检者在扫描前进行呼吸训练可以降低此类伪影的发生，但对于一些受检者，比如颅脑外伤术后、意识模糊、听不懂呼吸指令等，扫描前呼吸训练起到的作用微乎其微。目前常规缩短扫描时间的方式是采用大螺距扫描[4]。与常规探测器相比，宽体探测器提高了射线的利用率，减少了辐射，同时提高了检查的时间分辨率[5]。

本文主要研究在最佳的扫描螺距0.998:1（专家共识推荐的螺距不大于1）[6]，探讨Revolution CT具有160 mm的探测器宽度、高时间分辨率优势在自由呼吸下进行胸部CT平扫的可行性。双肺下叶的运动幅度比上肺叶要大，足头侧扫描方向能够首先完成容易产生伪影的下肺，从而降低运动伪影的发生概率[7]。因此，采用较宽的探测器和较快的球管旋转速度可以缩短扫描时间，同时结合由足向头的扫描方向，进一步减少了呼吸运动伪影对图像质量的干扰。已有研究显示，呼气末屏气胸部CT扫描可以达到符合诊断要求的图像质量[8]，因此，在受检者的自由呼吸下，无论是在吸气相或者在呼气相成像，都能达到符合诊断的影像品质。

既往已有学者研究在低剂量条件下的自由呼吸扫描[9]，发现低剂量条件下，使用宽的探测器宽度扫描结合快速的球管旋转速度扫描，辐射剂量与常规低剂量无统计学差异。有实验表明，随着探测器宽度的增加，自动管电流的调节及扫描速度会受到一定的影响[10]，偏离中心的探测器不会只记录单个物体的详细情况，并且随着锥体束角度的增大，数据潜在的重叠越多[11]，在螺旋扫描模式下会造成不必要的扫描，增加辐射剂量。本文结果表明，常规剂量下即使存在过扫描，80 mm的宽体探测器与常规探测器相比所接受的辐射剂量仍有所降低。

本文章的不足之处：仅从影像学的角度评价图像质量，未探究其对肺部疾病的应用。总之，宽体探测器和快速的球管旋转速度，再加上从足到头的扫描方向可以在自由呼吸的条件下进行胸部CT平扫，提高图像质量的同时降低辐射剂量，缩短了检查的时间，能够明显提高胸部CT检查的效率，值得临床应用。