大螺距低劑量肺部CT技術(shù)在COPD患者中的應(yīng)用價(jià)值

陸 偉，柯榮湖，蔡 俊

(黃石市第五醫(yī)院 放射科，湖北 黃石 435005)

近年來(lái)，慢性阻塞性肺疾病( chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的患病率呈逐漸增高的趨勢(shì)，隨著CT技術(shù)的不斷完善，肺部CT技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于COPD的診斷期間[1]，但肺通氣功能低下導(dǎo)致屏氣不當(dāng)則會(huì)出現(xiàn)偽影，使圖像質(zhì)量降低，嚴(yán)重影響COPD檢出率，增加了誤診和漏診的風(fēng)險(xiǎn)[2]。相關(guān)文獻(xiàn)亦證實(shí)，長(zhǎng)時(shí)間或過(guò)度用力屏氣可能增加氣胸的風(fēng)險(xiǎn)[3]。同時(shí)，CT掃描期間所引發(fā)的電離輻射、放射防護(hù)和檢查安全問(wèn)題備受醫(yī)學(xué)研究者和受檢者的重視，流行病學(xué)研究顯示，CT檢查期間輻射劑量可明顯增加癌癥的風(fēng)險(xiǎn)[4]。鑒于此，本文根據(jù)不同螺距和掃描劑量對(duì)COPD患者進(jìn)行分組研究，以期縮短CT掃描時(shí)間，減少輻射劑量，降低偽影發(fā)生率，提高圖像質(zhì)量和檢查安全性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2014年1月～2018年12月本院呼吸內(nèi)科住院部收治的COPD患者270例作為研究對(duì)象。根據(jù)不同螺距和劑量，將患者分為大螺距低劑量組(n=90)、小螺距低劑量組(n=90)和大螺距常規(guī)劑量組(n=90)。三組患者在性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、GOLD分級(jí)等一般資料之間的比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性，見(jiàn)表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過(guò)。納入標(biāo)準(zhǔn)[5]：全部患者臨床診斷為COPD，臨床癥狀主要表現(xiàn)為咳嗽咳痰，經(jīng)支氣管擴(kuò)張藥物吸入后1 s時(shí)第1 s用力呼氣量(forced expiratory volume in 1 second,FEV1)/用力肺活量(forced vital capacity,FVC)<70%。排除標(biāo)準(zhǔn)[6]：受檢者在CT掃描期間屏氣不當(dāng)，呼吸運(yùn)動(dòng)明顯，不可順利完成整個(gè)掃描過(guò)程，合并肺腫瘤、肺結(jié)核、胸廓畸形、大面積肺部炎癥性感染、胸腔積液、肺不張、肺內(nèi)結(jié)節(jié)且結(jié)節(jié)直徑≥4 cm。

1.2 檢查方法

全部患者入院1周內(nèi)實(shí)施肺部CT掃描，檢查前對(duì)受檢者進(jìn)行深吸氣末屏氣訓(xùn)練，直至達(dá)到要求方可實(shí)施肺部CT掃描。檢查前去除金屬物品，囑咐患者取仰臥位，采用GE Brightspeed Elite 16層螺旋CT掃描儀(美國(guó)GE公司)進(jìn)行多層螺旋CT掃描，結(jié)合自動(dòng)、實(shí)時(shí)調(diào)整X線管電流技術(shù)(CARE Dose4D)功能，自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)(ATCM)技術(shù)(20～200 mA)，自動(dòng)管電壓調(diào)制技術(shù)(CARE kV)，固定噪聲指數(shù)(NI=20)。大螺距低劑量組采用螺距1.375、參考管電壓120 kV、參考管電流70 mA；小螺距低劑量組螺距0.938、參考管電壓120 kV，參考管電流70 mA；大螺距常規(guī)劑量組螺距1.375、固定管電壓120 kV，管電流200 mA。掃描范圍：全肺(涉及肺尖至膈肌層)，掃描參數(shù)：掃描層厚5 mm，準(zhǔn)直寬度40 mm，矩陣512×512，X線管轉(zhuǎn)速=0.5 s/r,探測(cè)器尺寸128 mm×0.6 mm，進(jìn)床速度46.08 mm/r。采用軟組織算法重建圖像，重組圖像層厚1.25 mm，經(jīng)外州靜脈注入300 mg/L碘海醇(對(duì)比劑)，用0.9%氯化鈉溶液30 mL進(jìn)行沖管處理，對(duì)受檢者實(shí)施增強(qiáng)CT掃描，全部數(shù)據(jù)均傳輸至GE AW4.4后處理工作站，進(jìn)行圖像觀察和數(shù)據(jù)測(cè)量。由兩名資深影像科醫(yī)師采用雙盲法閱片，如兩者意見(jiàn)相沖突則進(jìn)行及時(shí)溝通，明確最終診斷結(jié)果。

表1 三組一般資料之間的比較

注：*=χ2值。病情程度參照FEV1占預(yù)計(jì)值百分比50%～80%、30%～50%、<30%,分別評(píng)定為輕度、中度和重度[7]

1.3 觀察指標(biāo)

圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)和主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。大螺距低劑量組和小螺距低劑量組的比較，用以明確不同螺距對(duì)圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響；大螺距低劑量組和大螺距常規(guī)劑量組的比較，用以明確不同劑量對(duì)圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響。

圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：由資深影像科醫(yī)師在后處理工作站取右下肺靜脈、氣管隆突、胸鎖關(guān)節(jié)三個(gè)層面1 mm 軸位肺窗圖像，于雙側(cè)均勻分布肺實(shí)質(zhì)中分別選定2個(gè)感興趣區(qū)域(region of interest，ROI)，全部ROI應(yīng)盡量避開(kāi)肺野主要的支氣管血管分支，ROI面積為30～40 mm2。6個(gè)ROI的CT均值作為肺實(shí)質(zhì)CT均值，以肺實(shí)質(zhì)CT均值標(biāo)準(zhǔn)差作為圖像噪聲的評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算信噪比(signal noise ratio，SNR)=肺實(shí)質(zhì)CT均值/肺實(shí)質(zhì)CT均值標(biāo)準(zhǔn)差。在肺動(dòng)脈主干層面雙側(cè)椎旁肌選定30～40 mm2的ROI，測(cè)定椎旁肌CT均值，在胸廓正前方空氣位置選定5 cm2的ROI，測(cè)定胸廓CT均值標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算對(duì)比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)=(肺實(shí)質(zhì)CT均值-椎旁肌CT均值)/胸廓CT均值標(biāo)準(zhǔn)差。

圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)：由資深影像科醫(yī)師在后處理工作站調(diào)整窗寬和窗位，肺窗、縱隔窗窗寬分別為1500 HU、350 HU，窗位-500 HU、50 HU。采用五分制標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定圖像質(zhì)量：邊緣模糊，不可顯示正常結(jié)構(gòu)，評(píng)定為1分；邊緣模糊，中等量偽影，評(píng)定為2分；邊緣稍模糊，可見(jiàn)少量偽影，評(píng)定為3分；邊緣稍模糊，無(wú)偽影，評(píng)定為4分；邊緣清晰，無(wú)偽影，評(píng)定為5分。

輻射劑量：涉及指標(biāo)主要包括掃描時(shí)間、比較CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)、劑量長(zhǎng)度乘積(Dose length product，DLP)和有效輻射劑量(effective dose，ED)，ED=DLP×k(k=0.014 mSv/mGy·cm)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 三組客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的比較

三組肺實(shí)質(zhì)CT均值比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),大螺距低劑量組肺實(shí)質(zhì)CT均值標(biāo)準(zhǔn)差明顯低于小螺距低劑量組，SNR、CNR明顯高于小螺距低劑量組，不同螺距比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。大螺距低劑量組和大螺距常規(guī)劑量組的肺實(shí)質(zhì)CT均值標(biāo)準(zhǔn)差、SNR、CNR比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表2。

2.2 三組主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的比較

大螺距低劑量組圖像質(zhì)量評(píng)分明顯高于小螺距低劑量組，偽影發(fā)生率明顯低于小螺距低劑量組(P<0.05)。大螺距低劑量組和大螺距常規(guī)劑量組的圖像質(zhì)量評(píng)分和偽影發(fā)生率比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)表3。

2.3 三組掃描時(shí)間、CTDIvol、DLP和ED的比較

大螺距低劑量組掃描時(shí)間明顯短于小螺距低劑量組和大螺距常規(guī)劑量組(P<0.05)，大螺距低劑量組和小螺距低劑量組CTDIvol、DLP和ED比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，大螺距低劑量組CTDIvol、DLP和ED明顯低于大螺距常規(guī)劑量組，不同劑量比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表4。

表2 三組客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的比較

表3 三組主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的比較

注：*=F

表4 三組掃描時(shí)間、CTDIvol、DLP和ED的比較

3 討論

肺部CT技術(shù)的成像原理為經(jīng)X射線透過(guò)人體后的衰減程度采集不同密度的圖像，而被檢者是否處于相對(duì)靜息狀態(tài)是采集高質(zhì)量圖像的主要因素。經(jīng)證實(shí)，CT技術(shù)需患者配合屏氣方可采集無(wú)偽影的高質(zhì)量圖像，而通氣功能障礙患者往往吸氣后屏氣不佳或時(shí)間過(guò)短，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量[8]。筆者通過(guò)改變螺距或降低掃描劑量以達(dá)到縮短掃描時(shí)間，提高CT圖像質(zhì)量，降低輻射劑量的最終目的。大螺距低劑量CT掃描全肺僅需5.32 s，可無(wú)需屏氣完成全肺掃描，對(duì)于存在通氣功能障礙或意識(shí)障礙的患者，在無(wú)法實(shí)施屏氣操作的前提下提供了新的解決手段，并在一定程度上提高圖像質(zhì)量，滿足診斷需求，同時(shí)，經(jīng)證實(shí)可降低輻射劑量，提高檢查安全性[9]。本研究結(jié)果顯示，在相同劑量CT掃描的前提下，大螺距的肺實(shí)質(zhì)CT均值標(biāo)準(zhǔn)差和偽影發(fā)生率明顯降低，SNR、CNR和圖像質(zhì)量評(píng)分明顯增高。大螺距CT掃描可明顯改善圖像質(zhì)量，降低偽影對(duì)圖像清晰度的影響；而掃描劑量的降低并未對(duì)圖像質(zhì)量有任何影響[10]。同時(shí)，進(jìn)一步研究表明，螺距增大或劑量減少均可使掃描時(shí)間明顯縮短。但有關(guān)文獻(xiàn)顯示，掃描劑量減少可在一定程度上延長(zhǎng)掃描時(shí)間[11]。另有文獻(xiàn)證實(shí)在滿足診斷需求的前提下采用大螺距掃描可在一定程度上減少受檢者的輻射劑量[12]。本研究結(jié)合CARE Dose4D、CARE kV、ATCM等技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)管電流和管電壓，最大程度降低掃描劑量，其中，在使用CARE kV期間，需要人為輸入?yún)⒖脊茈娏饕员ＷC采集預(yù)估圖像質(zhì)量，該系統(tǒng)則自動(dòng)選擇最低管電壓[13]。隨著參考管電流的降低，輻射劑量明顯降低，但噪聲的增加則嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量[14，15]。因此，本研究綜合考慮圖像質(zhì)量和輻射劑量的相關(guān)性，根據(jù)檢查需求和目的，輸入適當(dāng)?shù)膮⒖脊茈娏?，在確保圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大程度地降低輻射劑量。

對(duì)于COPD患者，采用大螺距低劑量掃描方案是切實(shí)可行的掃描手段，通過(guò)增大螺距縮短掃描時(shí)間，避免出現(xiàn)偽影，改善圖像質(zhì)量；通過(guò)降低管電壓、管電流以降低劑量，減少對(duì)人體的輻射損傷。但本研究仍存不足之處，首先，研究對(duì)象屬于成年人群，兒童較少，實(shí)際上，探討如何最大程度降低兒童CT掃描的輻射劑量是非常有必要的，此外，有必要進(jìn)一步有效結(jié)合濾波反投影重建技術(shù)以在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上最大程度降低輻射劑量，確保安全性。