初步評估低劑量胸部CT在肋骨骨折診斷中的價(jià)值

金 倞 葛虓俊 陸 芳 孫英麗 李 騁 高 盼 高 豐 李 銘

(復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院放射科 上海 200040)

隨著社會(huì)不斷發(fā)展,意外事故頻發(fā)及隨之產(chǎn)生的胸部創(chuàng)傷也愈加頻繁,胸部創(chuàng)傷約占所有外傷的10%～15%[1],其中約10%發(fā)生肋骨骨折[2]。肋骨骨折常伴隨劇烈疼痛及嚴(yán)重并發(fā)癥,如血/氣胸、脾破裂等[3-4]。同時(shí),肋骨骨折數(shù)量也是法醫(yī)傷殘等級鑒定的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

雖然X線雙斜位平片對肋骨骨折顯示較普通胸片更直觀,但是對于一些微小骨折的診斷敏感性不高,且難以清晰顯示胸部及胸壁其他病變[5];CT作為眾多胸部疾病的首選影像學(xué)檢查方式,在顯示隱匿性骨折及骨折相關(guān)胸部并發(fā)癥方面具有明顯優(yōu)勢,常作為胸部外傷患者的首選檢查方法[6-8],但常規(guī)胸部CT的輻射劑量較胸片往往成倍增加,成為推廣CT進(jìn)行胸部外傷診斷的主要障礙。之前雖然有報(bào)道低劑量在肋骨診斷中的應(yīng)用,但是診斷方法依然停留在利用橫斷位圖像結(jié)合三維重建,本研究在此基礎(chǔ)上使用了新方法,結(jié)合Bone Reading軟件進(jìn)行診斷,在保證診斷精準(zhǔn)的情況下降低了診斷醫(yī)師的工作強(qiáng)度。

資 料 和 方 法

研究對象收集2012年—2016年在復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院由于胸部外傷行胸部或臨床申請行胸-腹部CT的患者37例,其中男性22例,女性15例;年齡34～72歲,平均(51.21±8.50)歲,進(jìn)行胸-腹部CT常規(guī)掃描。CT檢查前記錄患者的身高、體重和體質(zhì)指數(shù)(body mass index,BMI)。對于外傷嚴(yán)重和/或由于意識不清、不能自制、肺功能不佳而無法進(jìn)行吸氣后屏氣6 s的患者,不納入本研究。本研究經(jīng)由本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),所有患者簽署知情同意書。

掃描方法和技術(shù)規(guī)范采用寶石CT機(jī)(Discovery HD750,美國GE公司)進(jìn)行掃描。要求患者吸氣后屏氣完成掃描,掃描范圍從胸廓開口至第12肋下緣;采用自動(dòng)毫安曝光掃描技術(shù)。設(shè)置管電壓120 kV,螺距0.984,陽極旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.8 s,掃描層厚0.625 mm;將所有患者分別以A組噪聲指數(shù)(noise index,NI)=11常規(guī)劑量和B組NI=26低劑量進(jìn)行掃描。NI模式下的自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍為10～650 mA。采用bone算法骨窗(窗寬2 500 HU,窗位300 HU)行橫斷位重建,層厚0.625 mm,間隔0.625 mm。

圖像后處理通過圖片存檔及通信系統(tǒng)將所有患者的掃描和重建圖像傳至西門子Syngo.Via工作站,由內(nèi)置的Bone Reading軟件利用CT薄層數(shù)據(jù)生成肋骨拉伸的視覺效果。

該軟件工作原理是通過與內(nèi)置模板匹配確定所有肋骨的中心線,通過沿中心線的曲面重建(curved plannar reconstruction,CPR)技術(shù)獲得拉伸后的胸廓圖像,每一根肋骨的拉伸圖像均與脊柱相連,并顯示每一根肋骨的左右與編號。整個(gè)后處理過程僅需1 min,并可同時(shí)獲得骨折部位的橫斷面、冠狀面、矢狀面多平面重組(multi-plannar reconstruction,MPR)圖像[8](圖1)。

后續(xù)將由研究協(xié)調(diào)員對肋骨中心線軌跡的準(zhǔn)確性和拉伸圖像的完整性進(jìn)行評估。如肋骨中心線軌跡不完整或不準(zhǔn)確、胸廓未能完整拉伸,將由研究協(xié)調(diào)員手動(dòng)修正,該軟件同時(shí)支持手動(dòng)刪除、添加與編輯功能。在實(shí)際工作中,完整的肋骨拉伸圖像載入由專業(yè)的放射科技術(shù)員進(jìn)行載入與調(diào)試。

所有入組患者的圖像資料均隱去姓名后存儲(chǔ)為DICOM格式,并可通過患者代碼隨時(shí)查看任一患者的原始橫斷面與后處理圖像。

圖像質(zhì)量評估由2位高年資的影像科醫(yī)師(具有15年以上影像診斷經(jīng)驗(yàn))采用雙盲法對不同NI掃描獲得的原始橫斷面圖像及Bone Reading軟件的后處理圖像進(jìn)行評估和肋骨骨折情況診斷(圖1)。圖像評估參考Kalra等[9]的5級評分法。圖像診斷接受率評分規(guī)定:1分為不合格,完全不能滿足診斷要求;2分為較差,不能滿足診斷要求;3分為一般,能滿足診斷要求;4分為良好,能滿足診斷要求;5分為優(yōu),能滿足診斷要求。≥3分的圖像被認(rèn)為可以用于臨床診斷。主觀噪聲評分規(guī)定:1 分為太多噪聲;2分為超過接受程度的噪聲;3分為可以接受的噪聲;4分為較少的噪聲;5分為非常少的噪聲。可接受的噪聲定義為骨皮質(zhì)、細(xì)微骨折病變及相應(yīng)椎體骨小梁顯示滿意且與周圍軟組織界限清楚。

根據(jù)診斷經(jīng)驗(yàn)(結(jié)合過往的報(bào)道和診斷經(jīng)驗(yàn)分享)[10-11],我們將肋骨骨折分為4型:Ⅰ型,新鮮骨折無錯(cuò)位(圖2);Ⅱ型,新鮮骨折有明顯錯(cuò)位(圖3);Ⅲ型,陳舊性骨折伴骨痂形成(圖4);Ⅳ型,陳舊性骨折愈合后扭曲或陳舊性骨折愈合后高度懷疑(圖5)。

A:The thoracic sagittal plane;B:Thoracic coronal plane;C:Spinal cord sagittal plane;D:Spinal cord coronal plane;E:Chest transverse plane;F:Chest curve surface spinal cord transverse plane;G:Unfolded rib bone.The green arrows in H were the positions indicated by the crosses in A,B,E,F and G.

圖1BoneReading圖像
Fig1BoneReadingimages

The fresh fracture on the left 5thrib was a type Ⅰ fracture.The green arrow pointed at the fracture.The white arrow indicated the insert containing the enlarged image of the fracture.

圖2Ⅰ型肋骨骨折圖像
Fig2ImageofatypeⅠfracture

The left 7thand 8thribs had apparent fractures (type Ⅱ) with dislocations.

圖3Ⅱ型肋骨骨折圖
Fig3ImageofatypeⅡfracture

The right 3rd,4th,5thand 6thribs were fractured (type Ⅲ) with calluses formed.

圖4Ⅲ型肋骨骨折圖
Fig4ImageofatypeⅢfracture

The left 7thand 9thribs were type Ⅳ fractures and were in the healing phase.

圖5Ⅳ型肋骨骨折圖
Fig5ImageofatypeⅣfracture

輻射劑量記錄設(shè)備上自動(dòng)生成的劑量長度乘積(dose length product,DLP)參數(shù),然后乘以K(轉(zhuǎn)換系數(shù)),得出患者的有效劑量(effective dose,ED):ED=DLP×K。在肋骨外傷骨折的胸腹聯(lián)合掃描中K值選用0.014[12]。

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析使用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用χ2檢驗(yàn)對不同NI 掃描所得薄層橫斷面及后處理圖像的肋骨骨折檢出結(jié)果進(jìn)行分析。采用Kappa分析兩位醫(yī)師評定結(jié)果的一致性,Kappa值定義為:<0.20不一致;0.21～0.40,輕微一致;0.41～0.60,中等一致;0.61～0.80,一致性很好;0.81～1.00,一致性近乎完美。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

不同NI設(shè)定序列掃描的輻射劑量比較結(jié)果顯示,NI=11和NI=26時(shí)的平均ED分別為5.75±2.75和1.24±0.73,后者較前者DLP下降了78.4%(410.66±196.35vs.91.17±50.18)。37例患者中有1例因Bone Reading軟件無法完成圖像后處理被剔除,另有1例為先天性雙側(cè)第12肋缺如,因此本研究運(yùn)用薄層橫斷面結(jié)合軟件后處理圖像,對共計(jì)36例患者的862根肋骨圖像的骨折情況進(jìn)行評價(jià)。NI=11時(shí)和NI=26時(shí)診斷肋骨骨折數(shù)量分別為187根和184根;其中NI=11時(shí),共診斷Ⅰ型骨折23根,Ⅱ型9根,Ⅲ型108根,Ⅳ型47根;NI=26時(shí)Ⅰ型23根,Ⅱ型8根,Ⅲ型108根,Ⅳ型45根。經(jīng)檢驗(yàn),兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.078,χ2=0.994,表1)。

表1 不同NI掃描所得的骨折檢出結(jié)果比較Tab 1 Comparison of fracture detection results between different NI scans n (%)

兩位醫(yī)師對不同掃描條件下的橫斷位圖像診斷接受率和主觀噪聲評分見下表2。其中NI=11時(shí)平均圖像診斷接受率和主觀評分分別為4.94±0.22和4.78±0.42;NI=26時(shí)分別為2.85±0.36和2.62±0.48。以上數(shù)據(jù)顯示,NI值越高,輻射劑量越低圖像診斷接受率和主觀評分越低,但診斷結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩位醫(yī)師在薄層橫斷位圖像上進(jìn)行綜合分析,在診斷肋骨圖像接受率和主觀噪聲評分中,不同觀察者評定結(jié)果的一致性近乎完美(Kappa值分別為0.931和0.905)。

IndexRadiologist ARadiologist BNI=11NI=26NI=11NI=26Kappa valueImage diagnosis acceptance rate4.97±0.162.84±0.374.92±0.282.86±0.350.931Subjective noise score4.78±0.412.57±0.504.78±0.422.68±0.470.905

討 論

隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展,CT檢查的適用范圍越來越廣,其臨床檢查頻率和輻射劑量都有較大的增加,公眾對于輻射的重視程度也日益加深。對于每一個(gè)CT受檢者都應(yīng)采取個(gè)性化掃描,即在滿足檢查和診斷需要的前提下,盡可能遵循ALARA (as low as reasonably achievable)原則,具有十分重要的實(shí)際意義。

隨著CT分辨率的日益提高及后處理技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的臨床醫(yī)師選擇使用CT檢查來確診外傷導(dǎo)致的肋骨骨折程度的評估,尤其是在司法鑒定中,CT在診斷肋骨骨折數(shù)量、類型方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。但在肋骨的影像診斷中,大量的肋骨數(shù)目、個(gè)體肋骨形態(tài)上的差異、骨折之后的形態(tài)變化以及隱匿性骨折的發(fā)生等,都增加了影像科醫(yī)師的診斷困難。隨著肋骨三維重組軟件的出現(xiàn),在常規(guī)劑量下評估肋骨的診斷情況,可以大大節(jié)約肋骨三維重組的時(shí)間,節(jié)省影像科醫(yī)師的精力與時(shí)間,在一定程度上幫助影像科醫(yī)師進(jìn)行肋骨骨折的診斷[8]。

本研究結(jié)果顯示:在對NI=11的常規(guī)劑量掃描與NI=26的低劑量掃描所獲圖像進(jìn)行觀察時(shí),兩位醫(yī)師的診斷一致性達(dá)到了98.4%;但是在NI=26時(shí),總的骨折數(shù)量為184根,NI=11時(shí),總的骨折數(shù)量為187根;經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),差異出現(xiàn)在Ⅱ型的1根,主要原因是患者的肋骨相比一般患者有一定程度的畸形,NI=11組圖像通過軟件重組之后的診斷部位出現(xiàn)了卷積偽影,造成的誤診,而NI=26組由于劑量低,未被識別形成卷積偽影;Ⅳ型的2根主要原因在于這個(gè)類型的骨折本就是診斷難點(diǎn),常規(guī)劑量組的圖像由于劑量的優(yōu)勢使低劑量組看不到的隱約骨折線增加了誤診的概率。NI=11時(shí)平均圖像診斷接受率和主觀評分為4.94±0.22和4.78±0.42,NI=26時(shí)則分別為2.85±0.36和2.62±0.48),提示NI=26時(shí)圖像質(zhì)量較NI=11時(shí)有所下降,但是并不影響對肋骨骨折的判斷和評估,說明低劑量胸部CT應(yīng)用于肋骨骨折的評估是可行的,能夠有效地降低受檢者的輻射劑量,平均ED只有(1.24±0.73) mSv。

之前有研究報(bào)道過低劑量胸部CT在肋骨診斷中的評估,其中超低劑量組平均ED為(1.59±0.52) mSv[13],本研究中的有效輻射劑量已經(jīng)進(jìn)一步的降低,圖像質(zhì)量仍然符合診斷要求。

隨著低劑量研究的不斷深入,對患者的關(guān)懷越來越受到重視,但是對醫(yī)務(wù)人員的關(guān)懷還略顯滯后,與日俱增的工作強(qiáng)度使得放射科診斷醫(yī)師的“減負(fù)”也勢在必行;隨著科技的不斷進(jìn)步,越來越多的新技術(shù)開始幫助診斷,例如大數(shù)據(jù)和人工智能[14-16]。這些新科技的輔助診斷體現(xiàn)了本研究的方向和趨勢符合當(dāng)下的新形勢發(fā)展需求。

本文存在一些局限:(1)低劑量胸部CT的一些不足,其中1例軟件無法識別,探討之后發(fā)現(xiàn),可能是由于患者的胸椎壓縮性骨折導(dǎo)致的近脊柱側(cè)肋骨的嚴(yán)重畸形和扭曲,在低劑量情況下,軟件無法很好地識別進(jìn)行肋骨拉伸重建;同時(shí),低劑量的掃描對于新鮮無錯(cuò)位的骨折診斷比較搖擺,近肋軟骨處顯示不清,對Ⅳ型陳舊性骨折愈合后扭曲或陳舊性骨折愈合后高度懷疑的診斷難度較大;這一類的病例有2例,詢問既往病史顯示不同外院CT有報(bào)疑似骨折和未見骨折,檢查后在NI=11和26時(shí)都高度懷疑,均缺乏信心確診骨折,但在之后的隨訪中驗(yàn)證確實(shí)沒有漏診和誤診。(2)對于肋骨的診斷,本身需要比較豐富的經(jīng)驗(yàn),對于低劑量胸部CT下的肋骨診斷,對不同診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師,尤其對于一些年資較淺的放射科醫(yī)師,接受程度存在相當(dāng)?shù)牟町?可進(jìn)行進(jìn)一步研究和探索。(3)目前有研究者發(fā)現(xiàn),當(dāng)NI>26時(shí)仍然存在更低劑量的胸部CT圖像滿足胸部診斷,對于可否用于肋骨骨折診斷,可進(jìn)行進(jìn)一步研究和探索。

綜上所述,采用合適的低劑量CT掃描技術(shù)可以滿足肋骨骨折的診斷及評估。