基于正位定位像精準(zhǔn)制定胸部低劑量CT掃描范圍的優(yōu)勢(shì)及方法初步研究

梁張瑞，劉香仱，呂發(fā)金

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，重慶 400016)

胸部低劑量CT掃描(low-dose computed tomography，LDCT)作為一種早期肺癌篩查技術(shù)，目前被廣泛應(yīng)用于臨床中[1]。根據(jù)2020年發(fā)布的胸部CT掃描規(guī)范專家共識(shí)，胸部掃描范圍為肺尖到肺底；當(dāng)懷疑肋骨外傷時(shí)，應(yīng)掃描至肋骨結(jié)束[2]。但在日常工作中的掃描范圍難以實(shí)現(xiàn)規(guī)范化。雖然研究表明LDCT掃描的輻射劑量約為標(biāo)準(zhǔn)CT掃描的五分之一[3]，但輻射劑量作為醫(yī)患雙方一直關(guān)注的重點(diǎn)話題，不容忽視。本研究旨在探討基于肺部CT正位定位像精準(zhǔn)制定掃描范圍方法，為其在臨床中推廣應(yīng)用提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年5月10日至2021年5月15日于重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院行胸部低劑量CT檢查的590例患者為研究對(duì)象。其中男性278例，女性312例；年齡18～89歲，平均(50.89±15.71)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：所有行胸部低劑量檢查的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：多部位聯(lián)合掃描，掃描體位不正或手術(shù)植入物對(duì)掃描范圍定位有干擾者。

1.2 方法

1.2.1 CT掃描方式 采用SIEMENS SOMATOM Perspective 64排128層CT掃描儀，行螺旋掃描，管電壓：120 kV，管電流：20～60 mAs，準(zhǔn)直器寬度：64×0.6 mm，螺距1.1，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.6 s，層厚/層間距：5 mm/5 mm，重建層厚：1 mm；矩陣：512×512。所有掃描數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿以簣D像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communications system，PACS)。

1.2.2 影像學(xué)分析 由兩位有十年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生共同在本院PACS閱讀所有患者胸部CT正位定位像，同時(shí)在層厚為5 mm的肺窗和縱隔窗橫斷面圖像上觀察CT掃描范圍。對(duì)于所有研究對(duì)象，均根據(jù)棘突確定掃描范圍，再按照從肺尖到肺底確定掃描范圍，前者記為精準(zhǔn)掃描組(A組)，后者記為常規(guī)掃描組(B組)，分別統(tǒng)計(jì)用A、B組能夠完成全肺掃描的人數(shù)。其中，A組中的精準(zhǔn)掃描，為從T1椎棘突上緣到T12椎棘突下緣和T1椎棘突上緣到L1椎棘突下緣。同時(shí)記錄患者CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volume，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product，DLP)。根據(jù)2003年英國CT輻射劑量調(diào)查報(bào)告(NRPBW67)的建議[4]：有效輻射劑量(effective dose，ED)的計(jì)算公式為ED(mSv)=DLP(mGy·cm)×k。式中，k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1。由DLP=CTDIvol×掃描長度，掃描長度=層厚×掃描層數(shù)，計(jì)算A組每位患者DLP。為了根據(jù)身材探討精準(zhǔn)掃描范圍制定方法，還記錄了患者的身高和體重，通過身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)=體重(kg)/身高(m)2，計(jì)算出患者的BMI[5]。本組590例患者中共有247例患者找到身高、體重記錄。由于精準(zhǔn)掃描范圍制定還要受到患者吸氣狀態(tài)的影響，本研究綜合考慮患者的吸氣狀態(tài)及BMI，進(jìn)一步細(xì)化制定精準(zhǔn)掃描范圍的方法。根據(jù)患者的吸氣狀態(tài)，在CT正位定位像上觀察評(píng)估患者吸氣情況，參照《放射診斷學(xué)》[6]，以第10后肋為參考標(biāo)準(zhǔn)，膈肌在第10后肋以上為吸氣不充分，膈肌在第10后肋水平及以下為深吸氣(即吸氣充足)，在深吸氣條件下且能看到后肋膈角邊緣為吸氣過足。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 精準(zhǔn)掃描范圍能完全覆蓋全肺CT檢查的人數(shù)

所有590例患者胸部CT定位像中，精準(zhǔn)掃描范圍從T1椎棘突上緣到T12椎棘突下緣有489例，占82.9%；從T1椎棘突上緣到L1椎棘突下緣有100例(16.9%)；從T1椎棘突上緣到L2椎棘突上緣有1例，占0.2%。

2.2 精準(zhǔn)掃描與常規(guī)掃描輻射劑量及掃描層數(shù)的比較

A組的DLP(114.5±64.84vs.125.0±70.26)mGy·cm和ED(1.60±0.90vs.1.75±0.98)mSv均低于B組(P<0.001)。A組掃描層數(shù)較B組減少6.00(四分位間距：4.00～9.00)。

2.3 根據(jù)BMI制定精準(zhǔn)掃描范圍的ROC分析

247名患者BMI平均(23.50±3.27)kg/m2，根據(jù)患者BMI對(duì)精準(zhǔn)掃描范圍行ROC曲線分析，結(jié)果顯示，AUC為0.665(95%CI：0.557～0.774，P=0.005)，約登指數(shù)最大值為0.29，臨界值BMI=20.85 kg/m2，對(duì)應(yīng)的靈敏度和特異度分別80.7%、48.3%。見圖1。

由于精準(zhǔn)掃描范圍制定還要受到患者吸氣狀態(tài)的影響，本研究綜合考慮患者的吸氣狀態(tài)及BMI，在ROC分析時(shí)進(jìn)一步細(xì)化了制定精準(zhǔn)掃描范圍的方法。進(jìn)行胸部CT掃描時(shí)，根據(jù)BMI結(jié)合吸氣情況，BMI≥20.85 kg/m2時(shí)，掃描范圍T1椎棘突上緣到T12椎棘突下緣；當(dāng)患者的BMI<20.85 kg/m2時(shí)，掃描范圍從T1椎棘突上緣到L1椎棘突下緣。但當(dāng)患者BMI≥20.85 kg/m2且吸氣過足時(shí)，掃描范圍從T1椎棘突上緣到T12椎棘突下緣調(diào)整為T1椎棘突上緣到L1椎棘突下緣。見圖2、圖3及圖4。

3 討論

在美國20世紀(jì)80年代進(jìn)行的CT掃描不到300萬次，但到21世紀(jì)初進(jìn)行的CT掃描接近8 000萬次，并且以每年大約10%的速度增長[7]。CT輻射劑量問題隨之而來。自20世紀(jì)80年代初以來，美國醫(yī)學(xué)成像人均輻射劑量增加了近6倍[8]。國內(nèi)研究[9]發(fā)現(xiàn)，CT檢查人數(shù)均年有效劑量貢獻(xiàn)最大的部位為胸部，高達(dá)50.45%。由于CT涉及的電離輻射越來越多地被認(rèn)為是一種潛在的致癌物[10]，GBZ130-2020《放射診斷放射防護(hù)要求》中明確指出，除非有疾病風(fēng)險(xiǎn)指征，否則不宜使用CT進(jìn)行健康體檢[9]。因此，每次檢查都應(yīng)該優(yōu)化輻射劑量。如何將輻射劑量降到最低，一直是臨床關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究針對(duì)目前的胸部低劑量CT掃描技術(shù)，結(jié)合患者的BMI及吸氣狀態(tài)，研究了基于肺部CT正位定位像精準(zhǔn)制定掃描范圍方法。

目前，CT檢查中降低輻射劑量的主要措施有降低管電壓、降低管電流、增大螺距、自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)以及使用迭代重建算法[11-15]，這些措施都是從機(jī)器的硬件和軟件方面考慮而提出來的。但是CT掃描過程中規(guī)范化操作同樣能降低輻射劑量，DLP作為反映掃描范圍內(nèi)輻射劑量的參數(shù)，為CTDIvol與掃描范圍的乘積。對(duì)于CTDIvol相同的患者，由于掃描范圍不同，DLP不同[16-17]，最終會(huì)導(dǎo)致患者有效輻射劑量的不同。在胸部CT掃描臨床工作中，掃描技師以肺尖到肺底的掃描為常規(guī)掃描方案，難以做到精準(zhǔn)掃描，通常存在多掃描，導(dǎo)致掃描范圍加大，從而增加了患者不必要的輻射劑量。本研究提出的根據(jù)棘突確定掃描范圍的精準(zhǔn)掃描方案，通過與常規(guī)掃描方案對(duì)比，發(fā)現(xiàn)精準(zhǔn)掃描相比于常規(guī)掃描可減少的掃描層數(shù)中位數(shù)位達(dá)6層，把常規(guī)掃描所產(chǎn)生的輻射劑量降低8.5%，表明精準(zhǔn)掃描可以通過減少掃描數(shù)據(jù)量，從而減少患者不必要的輻射劑量，避免造成圖像冗余,有利于質(zhì)量管理控制。

根據(jù)棘突確定掃描范圍的精準(zhǔn)掃描方案，本研究中1例患者的掃描范圍被設(shè)定為T1椎棘突上緣到L2椎棘突上緣，患者BMI<20.85 kg/m2且吸氣過足,按照本研究中提出的精準(zhǔn)掃描方案，掃描范圍應(yīng)該是T1椎棘突上緣到L1椎下緣，但由于患者吸氣過足，導(dǎo)致掃描范圍超出精準(zhǔn)掃描范圍。此外，根據(jù)BMI對(duì)患者精準(zhǔn)掃描范圍設(shè)定的ROC分析中，其特異度不高，原因可能是T1椎棘突上緣到L1椎棘突下緣人數(shù)過少。本研究也發(fā)現(xiàn)，要實(shí)施精準(zhǔn)掃描，在掃描過程中患者的體位必須規(guī)范，否則在定位像中患者的T1椎棘突不易觀察到而無法進(jìn)行精準(zhǔn)掃描范圍的設(shè)定。本研究不足之處在于：(1)為單中心回顧性分析，未考慮患者性別、年齡對(duì)掃描范圍的影響；(2)回顧性分析的病例數(shù)偏少。今后的研究中，將擴(kuò)大樣本量，并展開前瞻性研究。

綜上所述，行胸部低劑量CT掃描時(shí)，當(dāng)患者BMI≥20.85 kg/m2時(shí)，掃描范圍從T1椎棘突上緣到T12椎棘突下緣；當(dāng)患者BMI<20.85 kg/m2時(shí)，掃描范圍從T1椎棘突上緣到L1椎棘突下緣。但當(dāng)患者BMI≥20.85 kg/m2且吸氣過足時(shí)，掃描范圍從T1椎棘突上緣到T12椎棘突下緣調(diào)整為T1椎棘突上緣到L1椎棘突下緣。根據(jù)患者BMI和吸氣情況實(shí)施的胸部正位定位像精準(zhǔn)制定胸部低劑量CT掃描范圍，給掃描技師提供胸部精準(zhǔn)掃描參考標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)有設(shè)備條件下不改變掃描參數(shù)，減少CT輻射劑量，減少成像數(shù)據(jù)，具有一定臨床意義。