肺結(jié)核患兒低劑量螺旋CT掃描的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

周春華 王衛(wèi)華 余輝山 李寶學(xué) 田葵 余瓊 沙晉璐

胸部螺旋電子計(jì)算機(jī)斷層（spiral electronic computed tomograhy，SECT）掃描對(duì)肺結(jié)核的診斷極為重要，它能充分顯示病灶的形態(tài)、病灶中細(xì)節(jié)特點(diǎn)、病灶是否為活動(dòng)性、病灶中有無空洞，為肺結(jié)核診斷和治療中的常規(guī)檢查［1-3］。但是處于生長(zhǎng)發(fā)育期的兒童和成人一樣接受一次常規(guī)性的SECT掃描后，兒童接受的有效輻射劑量比成人高2.5倍，承擔(dān)著電離輻射的高風(fēng)險(xiǎn)性［4］。為大幅度降低兒童在SECT掃描中的輻射劑量，又不影響兒童肺結(jié)核（children’s pulmonary tuberculosis，CPTB）患者診斷的圖像質(zhì)量，我所開展了CPTB患者低劑量CT掃描技術(shù)的專項(xiàng)研究，這種研究尚未見文獻(xiàn)報(bào)告，現(xiàn)將我所率先使用低劑量SECT掃描診斷CPTB患者150例的圖像質(zhì)量進(jìn)行回顧性評(píng)價(jià)。

材料和方法

一、材料

1.患兒來源：2006年4月1日至2011年4月30日，由我所牽頭聯(lián)合武漢市4家結(jié)核病專科醫(yī)院和一家大型三甲綜合醫(yī)院，從門診就診有呼吸道癥狀的患兒中，臨床確診新發(fā)初治0～15歲CPTB患者150例。根據(jù)前期課題申報(bào)預(yù)設(shè)（低劑量螺旋CT掃描對(duì)兒童肺結(jié)核診斷價(jià)值研究）方案中，衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)要求每組樣本量不少于50例，總樣本量不少于150例。因兒童年齡不同體形差距較大，所以將兒童按年齡分為3個(gè)組，每組按完全隨機(jī)化方式納入，達(dá)50例終止。

2.患兒一般情況與CPTB分型：150例CPTB中，男85例，女65例，最小年齡2.4歲，最大14.2歲，平均7.4歲。原發(fā)性肺結(jié)核86例，血行播散性肺結(jié)核27例，繼發(fā)性肺結(jié)核14例，結(jié)核性胸膜炎23例。

3.患兒納入與排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）年齡0～15歲的新發(fā)、初診，男、女患兒。（2）有明顯的咳嗽、咯痰、胸部不適等呼吸道癥狀，或伴有低熱、盜汗、納差、消瘦、乏力、顏面潮紅等結(jié)核癥狀持續(xù)2周以上或不斷加重者。（3）常規(guī)數(shù)字成像（digital radiography，DR）胸片中顯示有明顯的異常陰影，經(jīng)臨床充分聯(lián)合抗炎治療2周以上，在復(fù)查的DR胸片病灶無吸收或增多者。（4）結(jié)核分枝桿菌純蛋白衍生物（purified protein derivative of tuberculin，PPD）試驗(yàn)陽性或強(qiáng)陽性。硬結(jié)直徑≥5mm為陽性反應(yīng)；硬結(jié)直徑≥15mm，局部有水泡、潰破、壞死為強(qiáng)陽性反應(yīng)。（5）經(jīng)臨床綜合診斷并高度懷疑為CPTB患者，因病情需要，接到由臨床醫(yī)生開出的SECT檢查或復(fù)查申請(qǐng)單后，在患兒家長(zhǎng)同意并簽字的情況下，方可進(jìn)行SECT掃描。（6）對(duì)于患兒家長(zhǎng)不愿接受CT檢查者，非結(jié)核病患兒，已確診并處于治療中的CPTB患者，曾有肺結(jié)核已完成用藥療程的CPTB患者，肺外結(jié)核病患兒，有相關(guān)并存病如先天性心臟病、巨結(jié)腸、再生障礙性貧血、白血病、骨腫瘤等的患兒均不被納入。

二、實(shí)驗(yàn)方法

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

常規(guī)劑量組（對(duì)照組）：0～歲（Ⅰ組），6～歲（Ⅱ組），11～15歲（Ⅲ組），每組納入50例CPTB患者，合計(jì)150例；低劑量組（實(shí)驗(yàn)組）：在常規(guī)劑量各組患兒治療中采用低劑量CT掃描復(fù)查。

（二）SECT掃描方法

為確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性，對(duì)各組的每例患兒首診時(shí)采用SECT常規(guī)劑量自動(dòng)曝光控制技術(shù)（automatic exposure control technique，AECT）掃描，對(duì)照組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組CPTB分別智能化設(shè)置AECT掃描劑量在100～150mA之間。實(shí)驗(yàn)組CPTB在治療中復(fù)查時(shí)均設(shè)為恒定性管電流控制技術(shù)（constant current control technique，CCCT）掃描，Ⅰ組20mA、Ⅱ組30mA、Ⅲ組40mA。對(duì)不同年齡組選用的不同低劑量根據(jù)參考文獻(xiàn)［5－6］制定。

采用美國(guó)GE Hispeed NX／I雙層螺旋CT掃描，恒定式管電壓120kV，螺距1∶1，層厚層距各5mm，矩陣512×512，肺窗寬800HU，窗位－700～－800HU，縱隔窗寬350HU，窗位35HU，旋轉(zhuǎn)時(shí)間1s／360°圖像兩層，從肺尖至肺底逐一記錄不同低劑量的CT圖像。7歲以上患兒訓(xùn)練屏氣后掃描，所有患兒掃描前用鉛帽、鉛圍脖、鉛圍裙分別遮蓋頭、頸、腹部及生殖系統(tǒng)，進(jìn)行嚴(yán)密防護(hù)，掃描方案告知患兒家長(zhǎng)知曉，均為自愿接受。掃描時(shí)間從初診AECT檢查診斷CPTB后，在抗結(jié)核治療中臨床醫(yī)生申請(qǐng)CT復(fù)查時(shí)，最短時(shí)間22d，最長(zhǎng)38d，避免過度輻射。

（三）圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.評(píng)價(jià)方法：從事胸部影像診斷滿15年以上的放射科副主任醫(yī)師2名，在不告知CT掃描條件情況下，將胸部CT片統(tǒng)一編號(hào)，用膠布貼蓋掃描條件，對(duì)CT軸位平掃圖像進(jìn)行雙盲法閱讀，評(píng)價(jià)并記錄評(píng)價(jià)結(jié)果。讀片順序由第三者事先將150例低劑量CCCT復(fù)查片按年齡分3個(gè)組，再與初診時(shí)常規(guī)使用的AECT片按組混放，按肺窗、縱隔窗、不同肺結(jié)核類型三大科目評(píng)比量化計(jì)分。

2.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：（1）肺窗圖像：評(píng)價(jià)病灶范圍、病灶清晰度、病灶密度、病灶中細(xì)節(jié)、噪聲情況等每項(xiàng)圖像質(zhì)量控制（簡(jiǎn)稱“質(zhì)控”）內(nèi)容為五級(jí)，采用5分制，圖像質(zhì)量很好為5分，較好為4分，一般為3分，稍差為2分，差為1分［6-7］。（2）縱隔窗圖像：評(píng)價(jià)胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺門大血管、縱隔內(nèi)食管與周圍組織對(duì)比度、心房心室、下腔靜脈等5項(xiàng)圖像質(zhì)控內(nèi)容，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)同肺窗。（3）肺結(jié)核圖像：各組肺結(jié)核患兒按肺窗和縱隔窗兩者結(jié)合后，整體性CT圖像觀察后評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)同肺窗。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

一、肺窗圖像

Ⅰ組CCCT 20mA顯示的病灶范圍、病灶密度、病灶清晰度、病灶中的細(xì)節(jié)、噪聲大小5項(xiàng)圖像質(zhì)量平均得88.8（22.2±1.5）分；AECT 100mA平均得95.1（23.7±0.8）分，差值為6.3分，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝7.9，P＜0.001）（圖1，2）；其中在Ⅰ組CCCT中有4例（8%）患兒在上肺葉周邊肺區(qū)出現(xiàn)輕微片狀噪聲。Ⅱ組CCCT 30mA 5項(xiàng)圖像平均得97.2（24.2±0.9）分；AECT 150mA圖像平均得98.7（24.7±0.5）分，差值為1.5分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝2.9，P＞0.05）（圖3，4），無明顯噪聲。Ⅲ組CCCT 40mA 5項(xiàng)圖像平均得98.3（24.6±0.6）分；AECT 150mA 5項(xiàng)圖像平均得99.0（24.7±0.5）分，差值為0.7分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝1.7，P＞0.05）（圖5，6），圖像中無噪聲（表1）。

表1 150例不同組別兩種不同掃描劑量肺窗中病灶圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

二、縱隔窗圖像

Ⅰ組CCCT 20mA縱隔窗顯示的胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及右肺門大血管、縱隔內(nèi)食管與周圍的軟組織對(duì)比度、左右心房心室、下腔靜脈這5項(xiàng)圖像平均得87.8（21.9±1.5）分；AECT 100mA圖像平均得95.4（23.8±1.1）分（圖7，8），差值7.6分，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝7.2，P＜0.001）。Ⅱ組CCCT 30mA圖像平均得97.0（24.2±0.8）分；AECT 150mA圖像平均得98.2（24.5±0.5）分（圖9，10），差值1.2分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝2.2，P＞0.05）。Ⅲ組CCCT 40mA圖像平均得97.6（24.4±0.7）分；AECT 150mA 圖像平均得98.9（24.7±0.4）分（圖11，12），差值1.3分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝2.7，P＞0.05）（表2）。

三、肺結(jié)核病灶圖像

Ⅰ組CCCT 20mA病灶圖像平均得85.6（3.72±0.73）分，AECT 100mA 圖像平均得95.6（4.66±0.66）分，差值10分，差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝9.34，P＜0.001），其中在Ⅰ組CCCT中有6例（12%）出現(xiàn)局灶性小片狀、細(xì)短條紋狀噪聲。Ⅱ組CCCT 30mA病灶圖像平均得 96.0（4.56±0.54）分，AECT 150mA圖像平均得98.8（4.74±0.44）分，差值2.8分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝1.99，P＞0.05），其中在Ⅱ組CCCT中有4例（8%）在上肺葉周圍出現(xiàn)局灶性條紋狀噪聲。Ⅲ組CCCT 40mA病灶圖像平均得97.6（4.72±0.45）分，AECT 150mA圖像平均得99.2（4.84±0.37）分，差值1.6分，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t＝1.66，P＞0.05），病灶圖像中無明顯噪聲（表3）。

討 論

一、低劑量SECT圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.肺窗圖像質(zhì)量：在150例不同年齡組中的各型CPTB，選用不同CCCT低劑量SECT復(fù)查，與初診時(shí)使用的AECT常規(guī)螺旋CT圖像進(jìn)行自身性對(duì)比，在肺窗圖像質(zhì)量中評(píng)價(jià)了病灶范圍、病灶密度、病灶清晰度、病灶中的細(xì)節(jié)、噪聲大小共5項(xiàng)質(zhì)控內(nèi)容：Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA圖像與AECT 100mA相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），顯示出CCCT 20mA低劑量肺窗圖像中病灶密度分辨率和清晰度低于AECT 100mA圖像（圖1，2）。Ⅱ 組 （CCCT 30mA）和 Ⅲ 組 （CCCT 40mA）各50例CPTB患者低劑量圖像分別與AECT 150mA相比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值均＞0.05）（圖3～6）。研究表明，Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA掃描時(shí)，由于射線劑量低于實(shí)際CT掃描所需要的劑量，從而影響了肺結(jié)核的病灶圖像質(zhì)量，導(dǎo)致肺窗圖像清晰度下降（圖2），其中8%（4例）的患兒出現(xiàn)了噪聲。

表2 150例不同組別兩種不同掃描劑量縱隔窗中病灶圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

圖1 Ⅰ組，女，4歲。AECT 100mA圖像示：雙上肺葉大片狀軟組織密度陰影，右上葉后段有斑點(diǎn)小片影 圖2 與圖1為同一患兒。同一層面CCCT 20mA圖像與圖1比較，雙上肺葉病灶清晰度稍低 圖3 Ⅱ組，男，9歲。AECT 150mA圖像示：雙上肺葉散在的斑點(diǎn)、粟粒、小片狀多形態(tài)混雜密度影，左上葉后段見片狀陰影 圖4 與圖3為同一患兒。同一層面CCCT 30mA圖像與圖3比較，病灶清晰度無明顯差別 圖5 Ⅲ組，男，13歲。AECT 150mA圖像，右上肺葉散在的片狀、斑點(diǎn)狀、樹芽狀混雜密度陰影，伴右主支氣腔明顯變窄，肺容積縮小，上縱隔陰影明顯右移 圖6 與圖5為同一患兒。同一層面CCCT40mA圖像與圖5比較，病灶清淅度無差別 圖7 Ⅰ組，男，3.7歲。AECT 100mA圖像，右上縱隔氣管旁淋巴結(jié)明顯增大，血管間隙消失，伴后側(cè)胸膜呈弧形增厚 圖8 與圖7為同一患兒。同一層面CCCT 20mA圖像與圖7比較，圖像清晰度低 圖9 Ⅱ組，男，8歲。AECT 150mA圖像，右上縱隔窗內(nèi)大片實(shí)變陰影中顯示多分支支氣管氣像，伴氣管右側(cè)淋巴結(jié)明顯增大與上腔靜脈融合 圖10 與圖9為同一患兒。同一層面CCCT 30mA圖像與圖9比較，圖像清晰度無明顯差別圖11 Ⅲ組，男，12歲。AECT 150mA圖像，左側(cè)窗內(nèi)顯示大葉性實(shí)變陰影中伴散在的支氣管氣像，胸廓縮小。右上縱隔窗內(nèi)見斑點(diǎn)小片影 圖12 與圖11為同一患兒。同一層面CCCT 40mA圖像與圖11比較，圖像清晰度無差別

2.縱隔窗圖像質(zhì)量：表2縱隔窗中胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺門區(qū)血管、縱隔內(nèi)食管與周圍軟組織對(duì)比度、心房心室、下腔靜脈這5項(xiàng)解剖圖像觀察：Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA圖像與AECT 100mA相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），顯示Ⅰ組患兒CCCT 20mA低劑量縱隔窗內(nèi)各組織圖像的密度分辨率和清晰度明顯低于AECT 100mA圖像（圖7，8）。Ⅱ組（CCCT 30mA）和Ⅲ組（CCCT 40mA）各50例CPTB患者低劑量圖像分別與AECT 150mA相比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P 值均＞0.05）（圖9～12）。研究表明，Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA掃描時(shí)，縱隔窗內(nèi)顯示的各種軟組織密度出現(xiàn)圖像的清晰度下降（圖8），與Ⅰ組CPTB患者CCCT肺窗圖像質(zhì)量相吻合。

3.CPTB病灶圖像質(zhì)量：Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA低劑量病灶圖像與Ⅰ組AECT 100mA相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），顯示Ⅰ組患兒CCCT 20mA低劑量病灶圖像密度分辨率和清晰度低于 AECT 100mA 圖像質(zhì)量（圖1，2，7，8）。Ⅱ組（CCCT 30mA）和Ⅲ組（CCCT 40mA）各50例CPTB患者低劑量病灶圖像分別與AECT 150mA相比，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P值均＞0.05）（圖3～6，9～12）。150例不同類型的CPTB患者，采取肺窗和縱隔圖像在自身CT前后不同劑量的對(duì)比下，充分驗(yàn)證了5歲以內(nèi)的CPTB患者使用20mA低劑量CT掃描時(shí)，肺窗與縱隔窗的病灶圖像密度分辨率和清晰度出現(xiàn)了下降現(xiàn)象，其中占12%（6例）的肺結(jié)核患兒出現(xiàn)了噪聲。

二、不同低劑量SECT掃描對(duì)CPTB患者診斷價(jià)值評(píng)價(jià)

經(jīng)150例不同年齡組的CPTB患者分別選用不同低劑量CCCT和常規(guī)劑量的SECT圖像質(zhì)量作自身性前后病灶對(duì)比，縱隔窗中利用胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺門區(qū)血管、縱隔內(nèi)食管與周圍軟組織對(duì)比度、心房心室、下腔靜脈這5項(xiàng)解剖圖像作了自身性對(duì)比和解剖組織結(jié)構(gòu)對(duì)比，充分驗(yàn)證了0～歲組20mA、6～歲組30mA、11～15歲組40mA多方案低劑量掃描，均可適用于各組中的兒童肺結(jié)核診斷。0～歲組20mA低劑量圖像雖然與常規(guī)劑量圖像質(zhì)量得分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但病灶圖像中發(fā)生了12.0%的輕微噪聲；不過由于肺結(jié)核病灶在CT圖像中表現(xiàn)出的原發(fā)病灶、淋巴管炎、淋巴結(jié)腫大、分布不均勻的云絮樣陰影、斑點(diǎn)狀、粟粒狀、樹芽狀、纖維條索狀多形態(tài)病灶，以及伴隨的病灶密度不均、空洞形成、肺紋理聚攏、結(jié)核引流管、胸膜肥厚、肺容積縮小等肺結(jié)核病灶在影像學(xué)中有許多特征，加上肺組織中因存有大量氣體可形成天然高對(duì)比性，因此不影響各型CPTB的診斷。除Ⅰ組外，Ⅱ組和Ⅲ組共100例CPTB患者，縱隔窗中除軟組織中顯示顆粒較粗糙外，肺窗和縱隔窗中均沒有其他噪聲發(fā)生，圖像質(zhì)量明顯高于成人胸部或其他不含氣體器官的低劑量CT掃描圖像，成人低劑量CT圖像噪聲較多，發(fā)生概率為37%左右［5，8］。所以兒童低劑量SECT的圖像質(zhì)量明顯高于成人。

三、低劑量SECT掃描對(duì)輻射劑量的評(píng)價(jià)

本次研究驗(yàn)證，Ⅰ組CPTB常規(guī)劑量AECT為100mA，使用低劑量CCCT 20mA時(shí)，減少X射線量80%；Ⅱ組CPTB常規(guī)劑量AECT為150mA，使用低劑量CCCT 30mA時(shí)，減少X射線量80%；Ⅲ組CPTB常規(guī)劑量AECT為150mA，使用低劑量CCCT 40mA時(shí)，減少X射線量73%。數(shù)據(jù)證明如果兒童使用低劑量的螺旋CT掃描，其實(shí)際需要的X線照射劑量明顯低于常規(guī)性CT掃描。存在的突出問題是：對(duì)兒童CT圖像質(zhì)量的要求明顯高于實(shí)際診斷工作的需要，雖然低劑量CT掃描可能會(huì)增加噪聲的概率，只要不影響診斷質(zhì)量就應(yīng)當(dāng)接受，在進(jìn)行CT檢查時(shí)要特別注重醫(yī)學(xué)倫理學(xué)和兒童的健康問題［4］。所以，采用低劑量 CT掃描不影響CPTB診斷質(zhì)量的同時(shí)，能減少73%～80%的X線量，這種掃描方法是成功可行的。

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