胸部低劑量CT檢查在住院患者新型冠狀病毒肺炎篩查中的應用價值*

潘雪琳 袁元 鄧莉萍 程巍 楊帆 趙瑾 李真林 葉倩

(四川大學華西醫(yī)院放射科,四川 成都 610041)

自2019年12月以來，全球相繼出現(xiàn)多例新型冠狀病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019,COVID-19)患者[1]。COVID-19作為急性呼吸道傳染病已被國家衛(wèi)健委納入《中華人民共和國傳染病防治法》規(guī)定的乙類傳染病，按甲類傳染病管理[2]。COVID-19以發(fā)熱、干咳、乏力為主要表現(xiàn)，輕癥患者可無肺炎表現(xiàn)，這種無癥狀的感染者也具有傳染性[3]。根據(jù)流行病學調(diào)查顯示，新型冠狀病毒具有潛伏期長、傳染性強，起病隱匿，人群普遍易感等特點[4]。病原學核酸檢查或病毒測序為COVID-19診斷金標準[3]，聯(lián)合應用胸部高分辨薄層CT可顯著提高診斷效能。胸部高分辨薄層CT在COVID-19的早期診斷、疾病分期分級、治療指導、療效評價及動態(tài)觀察中具有重要的應用價值[5]。基于COVID-19的疾病特點及胸部CT的診斷價值，醫(yī)院在收納住院患者時，常需要行胸部CT檢查以排查COVID-19隱匿感染者。如何在篩查住院患者COVID-19的同時，減少患者接受的輻射劑量是目前研究關(guān)注的熱點。因此，本研究旨在探討胸部低劑量CT檢查在住院患者篩查COVID-19中的應用價值。

1 資料與方法

COVID-19流行期間，按醫(yī)院規(guī)定所有患者在入院前3天內(nèi)必須行胸部CT篩查，胸部CT排除COVID-19陽性表現(xiàn)且無流行病學史、體溫正常者方可入院治療。根據(jù)華西醫(yī)院新型冠狀病毒感染院內(nèi)防控要求[6]和《醫(yī)院隔離技術(shù)規(guī)范》要求，放射科建立四區(qū)三通道檢查機制，檢查室保證工作時段持續(xù)空氣消毒及至少2次/天用含氯消毒劑擦拭消毒，并定期通風[7]。檢查技師需全程做好防護，檢查結(jié)束后需對每位患者的圖像進行瀏覽，若發(fā)現(xiàn)影像疑似病例，立即匯報診斷醫(yī)生，經(jīng)診斷醫(yī)生排除疑似病例后，患者方可離開；如診斷醫(yī)生確定為疑似病例，應立即上報醫(yī)院，并將患者送至發(fā)熱門診隔離排查，同時檢查室需按規(guī)定消毒后才能進行其他患者檢查[2]。

1.1 臨床資料 收集2020年2月10日～2020年2月26日在四川大學華西醫(yī)院住院前行胸部CT檢查的患者216例，其中男116例，女100例，年齡11～83歲，平均(46.20±18.36)歲。CT檢查之前所有患者均已通過流行病學史、體溫篩查，根據(jù)隨機數(shù)字表法將患者分為實驗組和對照組，每組各108例。實驗組中男52例，女56例，年齡13～82歲，平均(44.44±18.51)歲，采用胸部低劑量CT檢查技術(shù)；對照組中男64例，女44例，年齡11～83歲，平均(47.95±18.21)歲，采用胸部CT檢查常規(guī)參數(shù)。

1.2 檢查方法 所有患者均采用西門子二代雙源CT(Somatom Definition Flash，Siemens Healthcare)行胸部CT檢查。掃描范圍從肺尖至肋膈角下緣，包全整個肺部。試驗組采用胸部低劑量CT檢查技術(shù)，管電壓設(shè)置為80 kV；對照組采用胸部CT檢查常規(guī)參數(shù)，管電壓設(shè)置為100 kV。其余掃描參數(shù)保持一致，管電流量參考值為100 mAs，均采用CARE Dose功能，探測器寬度128i×0.6 mm，螺距1.2。圖像重建均采用高分辨算法，層厚1 mm，層間距1 mm，卷積核 B71f，窗寬1800 Hu，窗位-400 Hu。

1.3 圖像評價 分為客觀評價、主觀評價和圖像診斷?？陀^評價：將每位患者的1mm高分辨薄層軸位圖像載入西門子Syngo MMWP VE36A后處理工作站中。分別勾畫胸鎖關(guān)節(jié)、氣管隆突、右下肺靜脈三個層面上，左、右肺實質(zhì)的興趣區(qū)(region of interesting，ROI)，測量ROI內(nèi)的CT值，取其平均值作為該層面肺實質(zhì)的CT值。測量相同層面上胸壁前空氣的CT值和標準差值。按照以下公式計算肺實質(zhì)信噪比(signa to noise ratio，SNR)和肺實質(zhì)-空氣對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)。SNR=CT值肺/SD空氣，CNR=(CT值肺-CT值空氣)/SD空氣。主觀評價：由兩位具有10年以上胸部影像診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師采用雙盲法對所有患者的高分辨薄層胸部CT圖像進行主觀評分。按照肺紋理和肺內(nèi)病變顯示的清晰程度對圖像進行4 級評分，評分標準為[8]：4分為雙肺紋理及肺內(nèi)病變顯示清晰，無偽影存在干擾，圖像能提供充分的診斷信息；3分為雙肺紋理及肺內(nèi)病變顯示較清晰，有少量偽影存在，圖像能提供足夠的診斷信息；2分為雙肺紋理及肺內(nèi)病變顯示欠清晰，有較多偽影存在，圖像提供的診斷信息不足；1分為雙肺紋理及肺內(nèi)病變無法清晰顯示，偽影嚴重，圖像不能提供診斷信息。意見不一致處兩位醫(yī)師協(xié)商后確定。圖像診斷：根據(jù)胸部CT圖像由兩名高年資放射科醫(yī)師采用雙盲法獨立閱片，只針對新型冠狀病毒肺炎胸部CT表現(xiàn)進行評價，結(jié)果分為未見異常、可疑和異常，見表1。

表1 實驗組和對照組患者胸部CT檢查結(jié)果比較Table 1 Comparison of chest CT examination results between the experimental group and the control group

COVID-19的CT影像表現(xiàn)典型，具有較特異的影像特征[9-16]，典型征象如下[17]：①單發(fā)磨玻璃陰影(Ground-Glass Opacity,GGO)。②多發(fā)外周帶GGO。③雙肺片狀GGO伴節(jié)段性肺實變。④鋪路石征。⑤雙肺彌漫性GGO伴支氣管充氣征。⑥雙肺大面積實變硬伴小葉間質(zhì)增厚。

對胸部CT表現(xiàn)為可疑、異常的患者進行鼻咽拭子、痰液、下呼吸道分泌物等標本采樣，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)進行病毒核酸檢測；胸部CT檢查陰性結(jié)果的患者進行后期隨訪14 d及以上，觀察患者及密切接觸者中是否出現(xiàn)新冠肺炎相關(guān)癥狀，并與疾病控制中心(centers for disease control，CDC)公布的確診患者名單進行核對。以病毒核酸檢測和CDC結(jié)果為金標準，分別計算實驗組和對照組胸部CT診斷試驗的相關(guān)指標。

1.4 輻射劑量評估 記錄每位患者胸部CT檢查的容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product,DLP)。CTDIvol主要是用來體現(xiàn)整個螺旋掃描容積中各層面的平均輻射劑量，DLP主要是用來對受檢者每次CT掃描后所接受的輻射量進行評估。有效劑量(ED)值根據(jù)2003年英國的調(diào)查報告(NRPBW67)給出的換算因子與DLP的乘積估算出來，具體公式為：ED=DLP×K，K代表換算因子，胸部平均值為0.014mSv·mGy-1·cm-1[18]。

1.5 統(tǒng)計學分析 采用統(tǒng)計軟件SPSS 26.0進行統(tǒng)計學處理。采用Kappa檢驗評價2名診斷醫(yī)師之間主觀評分的一致性。采用獨立樣本t檢驗比較實驗組和對照組的肺實質(zhì)CT值、圖像噪聲、SNR、CNR以及輻射劑量指標，包括CTDIvol、DLP和ED，Mann-WhitneyU檢驗比較兩組之間的主觀評分。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組患者基本情況比較 實驗組和對照組患者的年齡、身高、體重、體質(zhì)指數(shù)(BMI)、性別差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表2。

表2 實驗組和對照組患者的基礎(chǔ)情況比較Table 2 Comparison of basic conditions between the experimental group and the control group

2.2 兩組患者肺實質(zhì)CT值、圖像噪聲、SNR和CNR的比較 實驗組和對照組胸鎖關(guān)節(jié)、氣管隆突、右下肺靜脈層面肺實質(zhì)的CT值、圖像噪聲、SNR和CNR比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，且實驗組圖像噪聲高于對照組，SNR和CNR均低于對照組(P<0.05),見表3、表4。

表4 兩組患者的圖像質(zhì)量比較Table 4 Comparison of image quality between the two groups

2.3 兩組患者圖像主觀評分的比較 實驗組和對照組圖像主觀評分的Mann-Whitney U檢驗結(jié)果差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，且實驗組主觀評分低于對照組，但兩組評分均高于3分(P>0.05)，說明兩組圖像都可滿足診斷需求(見表3)。兩位醫(yī)生對圖像主觀評分的Kappa值為0.702，說明主觀評分的一致性較好。掃描圖像,見圖1。

圖1 胸部CT高分辨薄層圖像Figure 1 High-resolution computed tomography of the chest注：A-C為實驗組，管電壓設(shè)為80 kV。D-F為對照組圖像，管電壓設(shè)為100 kV

表3 兩組患者肺實質(zhì)CT值及噪聲比較Table 3 Comparison of CT value and noise in lung parenchyma between the two groups

2.4 兩組患者輻射劑量比較 實驗組和對照組輻射劑量參數(shù)CTDIvol、DLP、ED比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，且實驗組輻射劑量低于對照組(P<0.05)，見表5。

表5 兩組患者的輻射劑量比較Table 5 Comparison of radiation dose between the two groups

2.5 兩組患者RT-PCR檢測 實驗組5例和對照組7例CT陽性患者，經(jīng)RT-PCR病毒核酸檢測結(jié)果均為陰性。胸部CT檢查陰性的患者后期隨訪14天及以上，患者及密切接觸者中均未出現(xiàn)新冠肺炎相關(guān)癥狀，且該部分患者也未出現(xiàn)在CDC公布的確診患者名單中。以病毒核酸檢測和CDC結(jié)果為金標準，實驗組CT檢查特異度為95.37%，假陽性率4.63%。對照組CT檢查特異度為93.52%，假陽性率6.48%。

3 討論

在COVID-19疫情爆發(fā)的特殊時期，熒光RT-PCR核酸檢測雖是COVID-19確診的金標準[3]，但是由于檢測時間長、假陰性率高等缺點嚴重影響大范圍疑似人群的快速普檢分診，導致很多COVID-19患者被漏診。從本次疫情的實際情況看，早期核酸檢測的陽性率普遍較低，針對以上CT陽性率達90%以上的人群，同期進行的核酸PCR檢測，僅約30%～40%的陽性率，明顯低于CT影像的檢出率[17]。

與核酸檢測截然不同，CT在各級醫(yī)院的普及性高，任何醫(yī)院的任何類型CT均可隨時進行胸部CT掃描。CT具有良好的空間分辨率和時間分辨率，掃描速度快，通常5s內(nèi)就能完成整個胸部的掃描，并且可實時薄層重建圖像，顯示毫米級微小病灶，相較于核酸試劑盒檢測，胸部CT診斷比鼻咽拭子操作方便且陽性率會高于咽拭子采樣。此外，CT是數(shù)字化影像，一旦檢查結(jié)束圖像重建完成，醫(yī)生可立刻查看患者的胸部CT圖像，迅速判斷患者是否為新冠肺炎疑似病例，一旦發(fā)現(xiàn)異?？裳杆俨扇「綦x措施?！缎滦凸跔畈《靖腥镜姆窝自\療方案(試行第五版)》中明確指出臨床診斷病例[19]。試行第六版將“肺部影像學顯示24-48小時內(nèi)病灶明顯進展>50%者”按重型管理。試行第七版中提到新型冠狀病毒肺炎影像學特征為疑似病例的診斷標準之一[20]。因此，胸部CT檢查在COVID-19的篩查、診斷過程中發(fā)揮著重要作用。

COVID-19患者CT早期影像學表現(xiàn)特點為肺部炎性侵入病灶密度很淡，以云霧狀和磨玻璃樣改變多見，病灶較局限，呈斑片狀、亞段性分布為主，主要分布于胸膜下，且多密度不均[21]。隨著病程的進展，病灶增多、范圍擴大，累及多個肺葉，且病灶進一步變實密，磨玻璃影像與實變影共存[17]。根據(jù)這些COVID-19的CT影像學表現(xiàn)來診斷本研究納入的216例患者，發(fā)現(xiàn)實驗組5例和對照組7例CT結(jié)果陽性，但是核酸檢測結(jié)果均為陰性，由此計算得到，實驗組CT檢查的特異度為95.37%，對照組特異度為93.52%，可見兩組CT檢查的特異度非常接近且均超過90%，說明常規(guī)劑量和低劑量CT掃描均有助于確診新冠肺炎。

CT具有輻射損傷和增加癌癥風險的缺陷，CT的輻射劑量問題一直受到公眾關(guān)注。在實際工作中，在確保CT圖像質(zhì)量能滿足臨床診斷的同時，盡可能降低CT的輻射劑量。本研究通過降低胸部CT管電壓的方法，在保證診斷質(zhì)量的前提下，有效控制射線劑量，降低入院患者因COVID-19篩查接受胸部CT掃描帶來的醫(yī)源性輻射劑量。降低CT輻射劑量的方法很多。一方面，可以通過個性化調(diào)整CT曝光參數(shù)，比如管電壓、管電流量、掃描范圍、準直器寬度、螺距等；另一方面，可以選擇迭代重建算法或者深度學習技術(shù)，但是需要CT設(shè)備的支持。對于胸部CT掃描而言，掃描范圍、準直器寬度和螺距相對固定，可以通過簡單的降低管電壓或者管電流量的方法來實現(xiàn)胸部CT降低輻射劑量的目的。根據(jù)曝光公式，降低管電壓，輻射劑量呈平方下降；降低管電流量，輻射劑量呈正比下降。由此可見，降低管電壓能夠更大程度的減少胸部CT的輻射劑量。同時，胸部組織器官具有良好的天然對比，對X射線穿透能力的需求相對較小。因此，降低管電壓是減少胸部CT輻射劑量的一種簡便、快捷、可靠的方法，適合于所有醫(yī)院，尤其是基層醫(yī)院的CT設(shè)備。

理論上，隨著管電壓的降低，X線輻射劑量大幅度下降，隨之帶來圖像噪聲的增加、SNR和CNR的下降，影響圖像質(zhì)量。本研究結(jié)果表明，實驗組圖像噪聲大于對照組，SNR、CNR和主觀評分低于對照組，與理論結(jié)果一致。但是，兩組的圖像質(zhì)量主觀評分都高于3分，均能滿足臨床診斷。研究結(jié)果也表明，實驗組輻射劑量參數(shù)CTDIvol、DLP和ED均低于對照組，說明胸部CT檢查的管電壓從100kV降低至80kV，雖然圖像噪聲增加，SNR、CNR和主觀評分下降，犧牲了部分圖像質(zhì)量，但是并不影響診斷要求，同時大大降低了輻射劑量。因此，通過適當減少胸部CT掃描的管電壓，能夠在保證診斷和臨床需求的前提下，大幅度降低X射線的輻射劑量，可以作為一種簡便易行、適合推廣的技術(shù)手段來實現(xiàn)滿足診斷和保護患者的雙重需求，尤其在住院患者COVID-19篩查中可以發(fā)揮重要作用，既滿足COVID-19篩查的影像檢查需求，又降低患者接受的輻射劑量。

本研究存在以下不足：首先，研究對象的選擇均為無流行病學史、體溫正常的患者，導致胸部CT檢查的特異度具有一定的偏倚；其次，CT檢查結(jié)果陰性的患者無法通過病毒核酸檢測確診，只能通過隨訪觀察和CDC結(jié)果輔助確診，無法完全排除無癥狀感染者的存在；最后，沒有對不同體質(zhì)指數(shù)(BMI)的患者進行分層研究。

4 結(jié)論

在住院患者篩查COVID-19中采用降低管電壓的胸部CT低劑量掃描技術(shù)，既能滿足臨床診斷，防止院內(nèi)感染，又能有效降低患者接受的輻射劑量，具有臨床實用意義，值得借鑒。