肺結核患兒低劑量螺旋CT掃描的圖像質量評價

周春華 王衛華 余輝山 李寶學 田葵 余瓊 沙晉璐

胸部螺旋電子計算機斷層（spiral electronic computed tomograhy，SECT）掃描對肺結核的診斷極為重要，它能充分顯示病灶的形態、病灶中細節特點、病灶是否為活動性、病灶中有無空洞，為肺結核診斷和治療中的常規檢查［1-3］。但是處于生長發育期的兒童和成人一樣接受一次常規性的SECT掃描后，兒童接受的有效輻射劑量比成人高2.5倍，承擔著電離輻射的高風險性［4］。為大幅度降低兒童在SECT掃描中的輻射劑量，又不影響兒童肺結核（children’s pulmonary tuberculosis，CPTB）患者診斷的圖像質量，我所開展了CPTB患者低劑量CT掃描技術的專項研究，這種研究尚未見文獻報告，現將我所率先使用低劑量SECT掃描診斷CPTB患者150例的圖像質量進行回顧性評價。

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，由我所牽頭聯合武漢市4家結核病專科醫院和一家大型三甲綜合醫院，從門診就診有呼吸道癥狀的患兒中，臨床確診新發初治0～15歲CPTB患者150例。根據前期課題申報預設（低劑量螺旋CT掃描對兒童肺結核診斷價值研究）方案中，衛生統計學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個組，每組按完全隨機化方式納入，達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。原發性肺結核86例，血行播散性肺結核27例，繼發性肺結核14例，結核性胸膜炎23例。

3.患兒納入與排除標準：（1）年齡0～15歲的新發、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、顏面潮紅等結核癥狀持續2周以上或不斷加重者。（3）常規數字成像（digital radiography，DR）胸片中顯示有明顯的異常陰影，經臨床充分聯合抗炎治療2周以上，在復查的DR胸片病灶無吸收或增多者。（4）結核分枝桿菌純蛋白衍生物（purified protein derivative of tuberculin，PPD）試驗陽性或強陽性。硬結直徑≥5mm為陽性反應；硬結直徑≥15mm，局部有水泡、潰破、壞死為強陽性反應。（5）經臨床綜合診斷并高度懷疑為CPTB患者，因病情需要，接到由臨床醫生開出的SECT檢查或復查申請單后，在患兒家長同意并簽字的情況下，方可進行SECT掃描。（6）對于患兒家長不愿接受CT檢查者，非結核病患兒，已確診并處于治療中的CPTB患者，曾有肺結核已完成用藥療程的CPTB患者，肺外結核病患兒，有相關并存病如先天性心臟病、巨結腸、再生障礙性貧血、白血病、骨腫瘤等的患兒均不被納入。

二、實驗方法

（一）實驗設計

常規劑量組（對照組）：0～歲（Ⅰ組），6～歲（Ⅱ組），11～15歲（Ⅲ組），每組納入50例CPTB患者，合計150例；低劑量組（實驗組）：在常規劑量各組患兒治療中采用低劑量CT掃描復查。

（二）SECT掃描方法

為確保實驗結果的精確性，對各組的每例患兒首診時采用SECT常規劑量自動曝光控制技術（automatic exposure control technique，AECT）掃描，對照組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組CPTB分別智能化設置AECT掃描劑量在100～150mA之間。實驗組CPTB在治療中復查時均設為恒定性管電流控制技術（constant current control technique，CCCT）掃描，Ⅰ組20mA、Ⅱ組30mA、Ⅲ組40mA。對不同年齡組選用的不同低劑量根據參考文獻［5－6］制定。

采用美國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，旋轉時間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，進行嚴密防護，掃描方案告知患兒家長知曉，均為自愿接受。掃描時間從初診AECT檢查診斷CPTB后，在抗結核治療中臨床醫生申請CT復查時，最短時間22d，最長38d，避免過度輻射。

（三）圖像質量評價

1.評價方法：從事胸部影像診斷滿15年以上的放射科副主任醫師2名，在不告知CT掃描條件情況下，將胸部CT片統一編號，用膠布貼蓋掃描條件，對CT軸位平掃圖像進行雙盲法閱讀，評價并記錄評價結果。讀片順序由第三者事先將150例低劑量CCCT復查片按年齡分3個組，再與初診時常規使用的AECT片按組混放，按肺窗、縱隔窗、不同肺結核類型三大科目評比量化計分。

2.評價標準：（1）肺窗圖像：評價病灶范圍、病灶清晰度、病灶密度、病灶中細節、噪聲情況等每項圖像質量控制（簡稱“質控”）內容為五級，采用5分制，圖像質量很好為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：評價胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺門大血管、縱隔內食管與周圍組織對比度、心房心室、下腔靜脈等5項圖像質控內容，評分標準同肺窗。（3）肺結核圖像：各組肺結核患兒按肺窗和縱隔窗兩者結合后，整體性CT圖像觀察后評價，評價標準同肺窗。

三、統計學分析

結 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、病灶中的細節、噪聲大小5項圖像質量平均得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，差異有顯著統計學意義（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出現輕微片狀噪聲。Ⅱ組CCCT 30mA 5項圖像平均得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，差異無統計學意義（t＝2.9，P＞0.05）（圖3，4），無明顯噪聲。Ⅲ組CCCT 40mA 5項圖像平均得98.3（24.6±0.6）分；AECT 150mA 5項圖像平均得99.0（24.7±0.5）分，差值為0.7分，差異無統計學意義（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量評價

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、縱隔內食管與周圍的軟組織對比度、左右心房心室、下腔靜脈這5項圖像平均得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，差異有顯著統計學意義（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，差異無統計學意義（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，差異無統計學意義（t＝2.7，P＞0.05）（表2）。

三、肺結核病灶圖像

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，差異有顯著統計學意義（t＝9.34，P＜0.001），其中在Ⅰ組CCCT中有6例（12%）出現局灶性小片狀、細短條紋狀噪聲。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，差異無統計學意義（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，差異無統計學意義（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圖像質量評價

1.肺窗圖像質量：在150例不同年齡組中的各型CPTB，選用不同CCCT低劑量SECT復查，與初診時使用的AECT常規螺旋CT圖像進行自身性對比，在肺窗圖像質量中評價了病灶范圍、病灶密度、病灶清晰度、病灶中的細節、噪聲大小共5項質控內容：Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA圖像與AECT 100mA相比，差異有統計學意義（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，差異均無統計學意義（P值均＞0.05）（圖3～6）。研究表明，Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA掃描時，由于射線劑量低于實際CT掃描所需要的劑量，從而影響了肺結核的病灶圖像質量，導致肺窗圖像清晰度下降（圖2），其中8%（4例）的患兒出現了噪聲。

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量評價

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、粟粒、小片狀多形態混雜密度影，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明顯增大，血管間隙消失，伴后側胸膜呈弧形增厚 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，右上縱隔窗內大片實變陰影中顯示多分支支氣管氣像，伴氣管右側淋巴結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，左側窗內顯示大葉性實變陰影中伴散在的支氣管氣像，胸廓縮小。右上縱隔窗內見斑點小片影 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.縱隔窗圖像質量：表2縱隔窗中胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺門區血管、縱隔內食管與周圍軟組織對比度、心房心室、下腔靜脈這5項解剖圖像觀察：Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA圖像與AECT 100mA相比，差異有統計學意義（P＜0.001），顯示Ⅰ組患兒CCCT 20mA低劑量縱隔窗內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，差異均無統計學意義（P 值均＞0.05）（圖9～12）。研究表明，Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA掃描時，縱隔窗內顯示的各種軟組織密度出現圖像的清晰度下降（圖8），與Ⅰ組CPTB患者CCCT肺窗圖像質量相吻合。

3.CPTB病灶圖像質量：Ⅰ組50例CPTB患者CCCT 20mA低劑量病灶圖像與Ⅰ組AECT 100mA相比，差異有統計學意義（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，差異均無統計學意義（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前后不同劑量的對比下，充分驗證了5歲以內的CPTB患者使用20mA低劑量CT掃描時，肺窗與縱隔窗的病灶圖像密度分辨率和清晰度出現了下降現象，其中占12%（6例）的肺結核患兒出現了噪聲。

二、不同低劑量SECT掃描對CPTB患者診斷價值評價

經150例不同年齡組的CPTB患者分別選用不同低劑量CCCT和常規劑量的SECT圖像質量作自身性前后病灶對比，縱隔窗中利用胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺門區血管、縱隔內食管與周圍軟組織對比度、心房心室、下腔靜脈這5項解剖圖像作了自身性對比和解剖組織結構對比，充分驗證了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核診斷。0～歲組20mA低劑量圖像雖然與常規劑量圖像質量得分差異有統計學意義，但病灶圖像中發生了12.0%的輕微噪聲；不過由于肺結核病灶在CT圖像中表現出的原發病灶、淋巴管炎、淋巴結腫大、分布不均勻的云絮樣陰影、斑點狀、粟粒狀、樹芽狀、纖維條索狀多形態病灶，以及伴隨的病灶密度不均、空洞形成、肺紋理聚攏、結核引流管、胸膜肥厚、肺容積縮小等肺結核病灶在影像學中有許多特征，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生，圖像質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，發生概率為37%左右［5，8］。所以兒童低劑量SECT的圖像質量明顯高于成人。

三、低劑量SECT掃描對輻射劑量的評價

本次研究驗證，Ⅰ組CPTB常規劑量AECT為100mA，使用低劑量CCCT 20mA時，減少X射線量80%；Ⅱ組CPTB常規劑量AECT為150mA，使用低劑量CCCT 30mA時，減少X射線量80%；Ⅲ組CPTB常規劑量AECT為150mA，使用低劑量CCCT 40mA時，減少X射線量73%。數據證明如果兒童使用低劑量的螺旋CT掃描，其實際需要的X線照射劑量明顯低于常規性CT掃描。存在的突出問題是：對兒童CT圖像質量的要求明顯高于實際診斷工作的需要，雖然低劑量CT掃描可能會增加噪聲的概率，只要不影響診斷質量就應當接受，在進行CT檢查時要特別注重醫學倫理學和兒童的健康問題［4］。所以，采用低劑量 CT掃描不影響CPTB診斷質量的同時，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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