超重及肥胖患者胸部CT精準(zhǔn)掃描范圍的探討

Exploration on the precise scanning range of chest CT in overweight and obese patients

SHI Kang，ZOU Chao，WANG Yuxiao，LUO Yun，YANG Ruijia，XIN Xiaoyan，HU Anning，LI Ming，YANG Shangwen DepartmentofadiologyDrumowerHospitalAfliatedofedicalShoolofnjingUniversitynjingo8ina. [Abstract]Objective：ToexplorethemethodsforoptimizingthechestCTscaningrangeinoverweightandobese patients inorder toreduce radiation dose exposure.Methods：Ninety overweight （24.0kg/m²?BMIlt;28.0kg/m²） and ninetyobese（BMI ? （204號 28.0kg/m² ）patientswhounderwentchestCT examinationswereprospectively enrolld.Patientswererandomly assigned to threegroups，thesingle-positionimagemanualpositioning，ual-positionimagemanualpositioing，andA-asistedutomatic positioninggroups，with3Opatientsineachgroup.Theapexandbaseofthelungs，aswellasthetotalnumberofinffective slicesweremeasuredfromtheimages.Positioning time，spiral scaningtime，dose-lengthproduct（DLP），andCTvaluesand noiseof the descendingaortaand lung fieldswere recorded.Thedata were analyzedusing one-way ANOVA.Therescanrate foreachscanningmethodwascalculated.Tworadiologistsindependentlyassessdimagequalityusingasubjectivescoring system，and the scoring consistency was analyzed.Results ∴ There was no statistically significant difference in the number of ineffective slices at the lung apex across the three groups （both Pgt;0.05 ）.However，significant differenceswere observed in the number of ineffective slices at the lung base and the whole lung （all Plt;0.01 ），with the single-position image manual positioninggroupshowingthemostinefectiveslices.Intheobesepatients，thedual-positionimagemanualpositioninggroup hadtheleastinefectiveslicesatthelungbaseandthewholelung，withstatisticallysignificantdiferencescomparedto the AI-assisted automatic positioning group （both Plt;0.05 ）. The positioning time of the dual-position image manual positioning groupwas longerthatinthesingle-positionimagemanualpositioningandAI-asistedautomaticpositioninggroups，utthere werenodiferencesinspiralscanningtimeamongthethreegroups.Fortheoverweightpatients，DLPofthedual-position imagemanualpositioningandAI-asistedautomaticpositioninggroupswaslowerthanthatofthesingle-positionimage manual positioning group （both Plt;0.01 ），while for obese patients，the dual-position image manual positioning group had lower DLPvalues thanthesingle-position imagemanual positioning and AI-asisted automaticpositioning groups（both P lt;0.01）. Rescanratesforthethesingle-positionimagemanualpositioning，dual-positionimagemanualpositioning，andAl-assiste automatic positioning were 15.0%，3.3% and 8.3%，respectively. There were no statistically significant differences in the objective evaluation indicators of the images（all Pgt;0.05 ）.The subjective scores given by the two radiologists were consistent，and the

image quality met diagnostic standards.Conclusions：For chest CT scanning in overweight and obese patients，the use of dual-position images for manual scanning or AI-assisted automatic positioning scanning is advantageous for reducing ineffectiveslicesin overweightpatientsand achieving

precise scanning.In obese patients，dual-position manual scanning is more efective in reducing radiation dose. [Keywords]argeodyassindex;Dualposiioing;rtfalintelignce;reciseimaginganing;aditiono;oa X-ray computed

CT在肺部疾病的影像學(xué)診斷中具有獨特優(yōu)勢[1-2]，臨床應(yīng)用廣泛，但輻射帶來的安全問題不容忽視。精準(zhǔn)設(shè)置肺部掃描范圍，盡可能減少非受檢部位的無效掃描，是降低輻射劑量最直接有效的方法[3-5]。超重和肥胖患者因腹部脂肪堆積致膈肌等呼吸肌功能受限，使正位定位像上肺部的縱橫比變小，影響肋膈角及肺下界的顯示[6-7]，僅依靠操作者經(jīng)驗難以精準(zhǔn)設(shè)定掃描范圍，常需重新掃描，增加了患者的輻射劑量。隨著人工智能的發(fā)展，其自動定位技術(shù)可提高胸部CT定位的精度，減少掃描長度[8]另外，在胸部側(cè)定位像上，后肋膈角顯示清晰，以肺尖至后肋膈角為掃描范圍，可減少輻射劑量[9]。但有關(guān)大BMI患者定位方法的報道較少。本研究通過對比正位定位像人工定位、雙定位像人工定位及人工智能自動定位3種定位方式獲得的胸部CT圖像質(zhì)量和輻射劑量，以期精準(zhǔn)設(shè)置超重和肥胖患者的胸部CT掃描范圍。

1資料與方法

1.1一般資料

前瞻性收集2023年11月至2024年3月在我院行胸部CT檢查的超重和肥胖患者。超重和肥胖標(biāo)準(zhǔn)參考我國BMI分級標(biāo)準(zhǔn)[10]： 28.0kg/m²gt;BMI? 24.0kg/m² 為超重， BMI≥28.0kg/m² 為肥胖。排除標(biāo)準(zhǔn)： ① 無法配合呼吸指令屏氣者； ② 圖像有嚴(yán)重運動偽影、金屬偽影等，影響圖像質(zhì)量評價者。最終納入超重和肥胖患者各90例，按照隨機數(shù)字表法各自均分成3組，分別采用正位定位像人工定位、雙定位像人工定位和人工智能自動定位進行掃描。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)（批號：2022-449-02），患者均知情同意。

1.2儀器與方法

采用聯(lián)影 uCT960+ 320排CT機掃描，由1位具有5年以上工作經(jīng)驗的技師完成定位掃描?；颊呦刃泻粑?xùn)練，于吸氣后屏氣掃描，取仰臥位，頭先進、雙臂上舉，行正位定位像人工定位掃描，范圍從肺尖至肋膈角最低點向足側(cè)延長1～2個相鄰椎體距離。雙定位像人工定位掃描方式采用正、側(cè)位雙定位像，掃描范圍從肺尖至后肋膈角最下緣。人工智能自動定位掃描方式使用正位定位像，自動設(shè)定掃描范圍。3種掃描方式參數(shù)均相同： 120kV ，自動管電流調(diào)制技術(shù)（ 30～150mAs ），探測器寬度 80mm ，螺距1.0063，旋轉(zhuǎn)時間 0.5s/r 。縱隔窗圖像層厚 5mm ，窗寬 350HU ，窗位 50HU ；肺窗層厚 1mm ，窗寬 1500HU 窗位 -600HU 。若斷層圖像未包括全部肺組織，則在原掃描范圍基礎(chǔ)上適當(dāng)增大掃描范圍，并重新掃描，包括全部肺組織。

1.3 數(shù)據(jù)測量

在PACS上調(diào)閱圖像，記錄重新掃描人數(shù)，并分別計算3種掃描方式重新掃描率 （η）_，η= 某方法重新掃描人數(shù) 160×100% 。在肺窗圖像上找到肺組織起始層（肺組織出現(xiàn)的第一個層面）及終止層（肺組織出現(xiàn)的最后一個層面），無肺組織的層面則認(rèn)定為無效層面，計算肺尖、肺底及總無效層數(shù)。查閱CT掃描產(chǎn)生定位像與掃描第一張圖像的時間，計算間隔時間作為定位時間，記錄系統(tǒng)生成的掃描時間和設(shè)備自動生成的劑量長度乘積（dose lengthproduce，DLP），需重新掃描者，記錄最后1次掃描的DLP。

1.4 圖像質(zhì)量評價

1.4.1主觀評價由2位具有5年以上工作經(jīng)驗的診斷醫(yī)師對圖像進行評分，評分不一致時通過協(xié)商確定。評分標(biāo)準(zhǔn)：5分（優(yōu)秀），圖像細(xì)膩，對比度好，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，完全滿足診斷要求；4分（良好），圖像顆粒感小，對比良好，組織結(jié)構(gòu)顯示清楚，滿足診斷要求；3分（一般），圖像顆粒稍粗，組織結(jié)構(gòu)對比尚可，顯示較清楚，基本滿足診斷要求；2分（較差），圖像顆粒較粗，對比度較差，組織結(jié)構(gòu)顯示欠清，干擾診斷；1分（差），圖像顆粒粗糙，對比度差，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，無法診斷。主觀評分 ?≥3 分的圖像可用于臨床診斷。

1.4.2客觀評價選擇縱隔窗圖像的氣管分叉層面，在降主動脈內(nèi)勾畫ROI，選擇同層面肺窗圖像，避開病變及肺紋理區(qū)，在左、右肺野各勾畫1個ROI，大小 50～100mm² ，測量CT值及噪聲[以標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示]，取左、右肺野ROI的平均值作為肺組織的CT值及SD值。計算SNR，SNR CT值/SD值。

1.5統(tǒng)計學(xué)方法

使用SPSS26.0軟件進行統(tǒng)計分析。計數(shù)資料用頻數(shù)表示，組間比較行 χ² 檢驗。計量資料先行Shapiro-Wilk檢驗，符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以 表示，組間比較行單因素方差分析，事后比較方差齊性采用LSD法、方差不齊采用Tamhane法。不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)以 M（Q_L，Q_U） 表示，組間比較行Kruskal-Wallis檢驗。2位醫(yī)師對圖像主觀評分的一致性行Kappa檢驗， K?0.80 為一致性好， 0.60?Klt;0.8 為一致性較好， 0.40?Klt;0.6 為一致性一般， Klt;0.4 為一致性較差。以 Plt;0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2結(jié)果

2.13種定位掃描方式患者的一般資料比較

3種定位掃描方式的超重及肥胖患者性別、年齡、BMI比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt; 0.05）（表1，2）。

表13種定位掃描方式的超重患者一般資料比較

注：a為 χ² 值，?為F值。

表23種定位掃描方式的肥胖患者一般資料比較

注：為 χ² 值，為 F 值。

2.23種定位掃描方式圖像比較

在超重和肥胖患者中，3種定位掃描方式的肺尖無效層數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ，肺底及總無效層數(shù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.01 ），其中正位定位像人工定位的總無效層數(shù)最多；肥胖患者中，雙定位像人工定位的肺底及總無效層數(shù)最少，與人工智能自動定位差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.05） 。超重患者中，雙定位像人工定位和人工智能自動定位的DLP均低于正位定位像人工定位掃描，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.01 ）；肥胖患者中，雙定位像人工定位的DLP均低于其他2種定位掃描方式，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均 Plt;0.01 ）。在超重和肥胖患者中，雙定位像人工定位的定位時間均長于其他2種定位掃描方式（均 Plt;0.01 ），3種定位掃描方式的掃描時間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）。3種掃描方法的重新掃描率分別為 15.0%.3.3% 和 8.3% 雙定位像人工定位掃描優(yōu)于其他2種定位掃描方式（表3，4）。

2.33種定位掃描方式的圖像質(zhì)量比較

超重和肥胖患者的動脈及肺的SNR差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均 Pgt;0.05 ）；主觀評分 ??3 分，均可滿足臨床診斷（表5）。2位診斷醫(yī)師對圖像的主觀評分一致性較好 （K=0.722，0.664） 。

3討論

CT掃描時，超重和肥胖患者會吸收更多的X線光子，使到達探測器的光子減少，造成圖像噪聲大，質(zhì)量差。為獲得滿意的圖像質(zhì)量，常需加大曝光條件，導(dǎo)致輻射劑量增加。研究表明，使用自動管電流調(diào)制、自動管電壓選擇、大螺距掃描及等中心點掃描等技術(shù)，可降低輻射劑量[11-13]，但相較于正常BMI患者，超重和肥胖患者所受輻射劑量仍較高。精準(zhǔn)設(shè)置CT掃描范圍，可減少非檢查部位的過掃描，減少掃描長度可降低輻射劑量和重新掃描率，對超重和肥胖患者尤為重要。

表3超重患者的3種掃描方式圖像比較

注：DLP為劑量長度乘積。“表示正定位像人工定位掃描與雙定位像人工定位掃描、人工智能自動定位掃描間差異有統(tǒng)計學(xué) 意義，β表示雙定位像人工定位掃描與正定位像人工定位掃描、人工智能自動定位掃描間差異有統(tǒng)計學(xué)意義?！盀?F 值，為 χ² 值。

表4肥胖患者的3種掃描方式圖像比較

注：DLP為劑量長度乘積?！氨硎菊ㄎ幌袢斯ざㄎ粧呙枧c雙定位像人工定位掃描、人工智能自動定位掃描間差異有統(tǒng)計學(xué) 意義，β表示雙定位像人工定位掃描與正定位像人工定位掃描、人工智能自動定位掃描間差異有統(tǒng)計學(xué)意義?！盀?F 值，為 χ² 值。

表5超重和肥胖患者的圖像質(zhì)量比較

注：為 F 值，為 H 值。

人工智能自動定位掃描技術(shù)是通過大量影像資料學(xué)習(xí)、訓(xùn)練構(gòu)建大模型，相較于人工經(jīng)驗，可穩(wěn)定高效實現(xiàn)胸部CT精準(zhǔn)化定位掃描[8.14]。另外，張偉等[9]發(fā)現(xiàn)利用胸部CT側(cè)位定位像進行定位掃描，有利于后肋膈角的顯示，可降低掃描長度及輻射劑量，但上述研究并未充分考慮BMI對定位準(zhǔn)確性的影響。

本研究對超重和肥胖患者分別使用正定位像人工定位、雙定位像人工定位及人工智能自動定位行胸部CT掃描，比較3種定位掃描方式圖像無效層數(shù)、輻射劑量和圖像質(zhì)量，結(jié)果顯示，超重和肥胖患者肺尖無效層數(shù)差異無統(tǒng)計學(xué)意義，肺底及總無效層數(shù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，且正定位像人工定位總無效層數(shù)最多。這與楊澤鋮等[15對胸部CT掃描長度、掃描Z軸偏移程度的研究結(jié)果一致。相較于肺底，肺尖在定位像上的顯示清晰，受呼吸肌影響較小，有利于胸部CT掃描起始層面定位。肥胖患者采用雙定位像人工定位掃描時肺底及總無效層數(shù)少于人工智能自動定位，這可能與人工智能自動定位模型采用常規(guī)正位定位像訓(xùn)練有關(guān)?；颊吒箓?cè)脂肪如過度堆積，影響背側(cè)后肋膈角顯示時，則造成人工智能對肺底下界的識別不準(zhǔn)，導(dǎo)致漏掃（圖1）。

本研究3種定位掃描方式的參數(shù)均相同，各組患者胸部CT圖像質(zhì)量差異均無統(tǒng)計學(xué)意義，均可滿足臨床診斷。正定位像人工定位在超重和肥胖患者中的總無效層數(shù)最多，DLP也最高；雙定位像人工定位無效層數(shù)最少，DLP也最小，說明精準(zhǔn)設(shè)定掃描長度、減少無效層面是降低患者輻射劑量的有效方法。正定位像人工定位和人工智能自動定位僅掃正定位像；而雙定位像人工定位掃描正、側(cè)定位像，定位時間長約12s，且輻射劑量降低，這與常規(guī)胸部CT正定位像對自動毫安調(diào)制技術(shù)僅提供左右方向的寬度信息，而忽略了前后方向體厚的影響有關(guān)。研究表明，雙定位像可使自動毫安調(diào)制更加精確，有效降低輻射劑量[16-17]。本研究中超重患者使用雙定位像人工定位與人工智能自動定位掃描時DLP差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但均低于正定位像人工定位；對于肥胖患者，雙定位像人工定位的DLP則低于人工智能自動定位。說明超重患者可使用人工智能定位和雙定位像人工定位，兩者的定位準(zhǔn)確性相近。肥胖患者，使用雙定位像人工定位掃描方式，無效層數(shù)最少，輻射劑量最小，定位準(zhǔn)確性最高。

圖1肥胖患者的CT圖像注：患者，女，51歲，BMI為 31.62kg/m² 肺部感染行CT掃描。圖 1a～1c 為初次就診使用人工智能自動定位技術(shù)掃描，肺底處出現(xiàn)漏掃，并未包括全部肺組織（白箭）；圖1d～1f為治療1周后復(fù)查胸部CT，使用雙定位像人工定位進行掃描，以后肋膈角為掃描下界，可包括全部肺組織

本研究存在的不足： ① 目前研究均未對 BMI? 28.0kg/m² 患者進一步分級，因此本研究也未對 BMI? 28.0kg/m² 的患者進一步分類研究； ② 人工定位掃描患者的定位、掃描均由同一位技師完成，未考慮不同技師間的經(jīng)驗差異對人工定位準(zhǔn)確性的影響

綜上所述，超重患者行胸部CT掃描時，使用雙定位像人工掃描或人工智能自動定位掃描可在保證圖像質(zhì)量的同時，減少無效掃描層數(shù)，降低輻射劑量，實現(xiàn)精準(zhǔn)掃描；肥胖患者使用雙定位像進行人工定位掃描，可更好地降低輻射劑量。臨床工作中可根據(jù)患者體型選擇合適的定位掃描方法。

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（收稿日期 2024-07-09）