超低輻射劑量掃描在CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢中的應(yīng)用

馬延賀, 元偉, 宋振春, 張洪

CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢經(jīng)過幾十年的發(fā)展，憑借微創(chuàng)、安全、快速、簡便等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于臨床以明確組織病理學(xué)診斷[1]。然而，穿刺過程中需重復(fù)多次掃描以明確穿刺路徑、觀察病變等，導(dǎo)致患者所受輻射劑量增加。因此，在保證穿刺成功率的前提下，降低輻射劑量尤為重要[2]。本文探討超低輻射掃描方案進(jìn)行CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢的可行性。

材料與方法

1.患者選擇

選取2018年1-6月在天津市胸科醫(yī)院行CT引導(dǎo)下肺穿刺活檢的90例患者(男53例，女37例)，平均年齡(57.54±14.5)歲。所有患者均告知穿刺活檢的風(fēng)險(xiǎn)并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：咳嗽/給予止咳藥后仍不能控制咳嗽；存在出血傾向；穿刺路徑中有肺大泡、大血管而無法避開；嚴(yán)重肺動(dòng)脈高壓；擬穿刺病變對(duì)側(cè)肺切除或?yàn)闊o功能肺；肺內(nèi)病變疑似血管源性病變(如肺動(dòng)-靜脈瘺)；心/肺功能衰竭；不能配合穿刺部位采用不同體位掃描者。

2.CT掃描

采用Siemens Somatom Sensation 16層螺旋CT掃描儀。根據(jù)掃描參數(shù)的不同，將患者隨機(jī)分為A、B、C三組。A組：管電壓80 kV，管電流55 mA；B組：管電壓110 kV，管電流55 mA；C組：管電壓120 kV，管電流為自動(dòng)mAs。圖像重建層厚為1.5 mm，層間隔為1 mm。重建算法為軟組織算法?？v隔窗：窗寬250 HU，窗位40 HU。肺窗：窗寬1600 HU，窗位-600 HU。為消除穿刺針金屬偽影適當(dāng)調(diào)整窗寬及窗位以觀察穿刺針位置。

3.穿刺方法

選用Precisa 18G活檢針，長度為10或15 cm。根據(jù)病灶所在位置選擇相應(yīng)的體位(平臥、俯臥或側(cè)臥位)。選擇最佳穿刺層面及穿刺點(diǎn)，測(cè)定進(jìn)針點(diǎn)與病變的長度和角度，選擇合適的穿刺針。消毒、鋪巾后于穿刺點(diǎn)處行皮膚下局部浸潤麻醉，麻醉針以不超過胸膜為界。根據(jù)先前設(shè)定的穿刺進(jìn)針點(diǎn)和角度，緩慢進(jìn)針至胸膜，囑患者屏氣后進(jìn)針至病灶內(nèi)。以穿刺針為中心進(jìn)行3～5 cm小范圍掃描，調(diào)整穿刺針方向、檔位后進(jìn)行穿刺取材，將標(biāo)本以10%甲醛固定，抽吸后涂片送檢。同時(shí)將敷貼粘貼于進(jìn)針處皮膚并按壓。5～15 min后，以超過病灶上下界1 cm為掃描野進(jìn)行CT掃描，觀察患者穿針后是否出現(xiàn)出血、氣胸、胸腔積液等并發(fā)癥。

4.圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)

客觀評(píng)價(jià)：測(cè)量并計(jì)算圖像信號(hào)噪聲比(SNR)和對(duì)比度噪聲比(CNR)。具體方法為：測(cè)量病灶中心層面的降主動(dòng)脈興趣區(qū)大小為(100±5) mm2的CT值；測(cè)量同層面脊柱旁肌和胸前空氣興趣區(qū)大小為(100±5) mm2的CT值；降主動(dòng)脈血管內(nèi)的CT值作為信號(hào)強(qiáng)度，胸前空氣的噪聲標(biāo)準(zhǔn)差作為背景噪聲。測(cè)量連續(xù)的3個(gè)層面，并取其平均值。SNR=信號(hào)強(qiáng)度/背景噪聲；CNR=(信號(hào)強(qiáng)度-脊柱旁肌CT值)/背景噪聲。分別計(jì)算3組受檢者圖像的SNR、CNR。

主觀評(píng)價(jià)：采用雙盲法，分別由1名CT操作定位醫(yī)師和1名穿刺術(shù)者共同對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，以兩者協(xié)商意見為最終評(píng)分結(jié)果。圖像質(zhì)量評(píng)分分5個(gè)等級(jí)：5分為圖像質(zhì)量高，無偽影，病變及其周圍結(jié)構(gòu)顯示非常清晰，能明確顯示穿刺的路徑和針尖位置；4分為圖像質(zhì)量較好，伴輕度偽影，病變及其周圍結(jié)構(gòu)顯示清晰，能選擇合適的穿刺針路徑，能顯示針尖與病灶關(guān)系；3分為圖像質(zhì)量中等，偽影或噪聲較明顯，病變及周圍結(jié)構(gòu)稍模糊，能選擇穿刺針路徑，針尖位置模糊；2分為圖像質(zhì)量較差，偽影較重，病變及周圍結(jié)構(gòu)顯示較模糊，但能夠選擇穿刺路徑，尚能判斷穿刺針尖的位置；1分為病變及周圍結(jié)構(gòu)顯示不清，不能選擇合適的穿刺路徑。評(píng)分為2分及以上為滿足穿刺要求。

5.輻射劑量

由CT機(jī)自動(dòng)記錄每例患者的掃描長度(L)和容積CT劑量指數(shù)(CT dose index-volume,CTDIvol)。根據(jù)以下公式計(jì)算每例患者的劑量長度乘積(dose length product，DLP)、有效劑量(effective dose，ED)、標(biāo)準(zhǔn)化DLP(DLP標(biāo)準(zhǔn)化)；分別取管電壓為80、110、120 kV時(shí)CTDIvol值，得到單次不同管電壓、相同掃描長度的標(biāo)準(zhǔn)化ED(ED標(biāo)準(zhǔn)化)。DLP(mGy·cm)=L(cm)×CTDIvol(mGy)；ED(mSv)=k(mSv/mGy·cm)×DLP(mGy·cm)；DLP標(biāo)準(zhǔn)化(mGy·cm)=5cm×CTDIvol(mGy)；ED標(biāo)準(zhǔn)化(mSv)= k(mSv/mGy·cm)×DLP標(biāo)準(zhǔn)化(mGy·cm)，其中k取值0.014。

表1 三組患者的一般資料比較

注：*代表χ2值。

表3 三組患者的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)比較

注：方差分析顯示具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異時(shí)，兩兩間比較采用LSD檢驗(yàn)，a與A組相比，P<0.05;b與B組相比，P<0.05。

表4 三組患者的輻射劑量比較

注：方差分析顯示具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異時(shí)，兩兩間比較采用LSD檢驗(yàn)，a與A組相比，P<0.05；b與B組相比，P<0.05。

6.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件。率的比較采用χ2檢驗(yàn)。A、B、C三組患者的年齡、BMI、DLP、ED、ED標(biāo)準(zhǔn)化、信號(hào)強(qiáng)度、噪聲、SNR和CNR的差異采用方差分析，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的再進(jìn)行組間兩兩比較(LSD檢驗(yàn))。三組的圖像質(zhì)量主觀評(píng)分采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.一般資料的比較

A、B、C三組患者均成功接受CT引導(dǎo)下經(jīng)皮肺穿刺活檢檢查(圖1)。三組受檢者的性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05，表1)。A、B、C三組掃描條件均能正確引導(dǎo)穿刺活檢針經(jīng)設(shè)定的穿刺點(diǎn)、穿刺路徑到達(dá)病灶內(nèi)部。

2.圖像質(zhì)量的比較

A、B、C三組患者的圖像質(zhì)量均達(dá)到穿刺需求(主觀評(píng)分≥2分，表2)，均未出現(xiàn)無法評(píng)價(jià)穿刺針位置的圖像。三組的圖像質(zhì)量主觀評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=2.56，P=0.235)。A組的圖像SNR及CNR均低于B、C組(P均<0.05，表3)。

3.輻射劑量的比較

A、B、C三組的掃描長度無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.560)。三組間DLP、ED、ED標(biāo)準(zhǔn)化及mAs差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.001)。相對(duì)于B組，A組的DLP、ED和ED標(biāo)準(zhǔn)化分別降低約44.16%、44.13%、39.29%；相對(duì)于C組分別降低約78.52%、76.31%、73.02%。A、B組患者的DLP、ED、ED標(biāo)準(zhǔn)化及mAs均小于C組(P均<0.05，表4)。

表2 三組患者的圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)比較

注：χ2檢驗(yàn)，P>0.05，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

討 論

CT引導(dǎo)下的經(jīng)皮肺穿刺活檢需對(duì)病灶及穿刺針的位置進(jìn)行多次掃描定位，導(dǎo)致患者所受輻射劑量增加[2,3]。在保證穿刺引導(dǎo)順利完成的同時(shí)，盡可能的降低患者所受輻射劑量，是CT引導(dǎo)下穿刺術(shù)必須重視的問題[4-6]。

1.降低輻射劑量的方法

CT掃描過程中，多種因素可改變患者所受輻射劑量。常用方法包括降低管電壓、管電流、增加螺距等，其中降低管電壓、管電流最為有效[7]。迭代重建結(jié)合低管電壓掃描技術(shù)能在獲得較高圖像質(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)一步降低輻射劑量，但重建時(shí)間較長限制了該技術(shù)的應(yīng)用。在穿刺術(shù)中，CT主要作用是定位、設(shè)計(jì)進(jìn)針路徑和穿刺過程中穿刺針尖和病變關(guān)系的顯示，并不需要高質(zhì)量的影像作出診斷，所以在穿刺過程中可選擇多種方法來降低輻射劑量[8]。既往研究采用的掃描條件均不相同[2,7-9]。本文中的A組患者采用較低的80 kV管電壓，低于常規(guī)的110 kV，故稱為“超低劑量”；B組采用110 kV管電壓掃描方案；C組為常規(guī)的掃描方案。本文結(jié)果顯示A、B組患者的輻射劑量均明顯低于C組；A組的DLP、ED相對(duì)于B組分別降低約44.16%、44.13%，相對(duì)于C組分別降低約78.52%、76.31%。對(duì)于某些特殊部位的病變，需要反復(fù)掃描以達(dá)到精確定位。為消除掃描次數(shù)對(duì)輻射劑量的影響，本文對(duì)ED進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算，結(jié)果顯示A組患者的ED標(biāo)準(zhǔn)化顯著低于B、C組，分別降低約39.29%、 73.02%。ED標(biāo)準(zhǔn)化降低百分比略低于ED，這可能與不同患者的掃描次數(shù)、掃描長度不同，而同一患者的多次掃描長度亦不完全相同有關(guān)。

2.圖像質(zhì)量對(duì)穿刺活檢的影響

胸部CT掃描時(shí)，掃描野內(nèi)組織密度對(duì)比明顯，具有良好的天然對(duì)比，穿刺活檢針為高密度金屬結(jié)構(gòu)，掃描時(shí)具有極高的CT值，與胸壁軟組織、肋骨及肺內(nèi)病變密度差異大，在影像上非常容易區(qū)分[10]。利用窗寬、窗位調(diào)節(jié)技術(shù)，可以適當(dāng)消除金屬偽影。通過調(diào)整窗寬、窗位可以觀察和明確穿刺點(diǎn)、穿刺針和病變位置，保證穿刺術(shù)的順利完成。另外，穿刺術(shù)中，通過觀察之前的影像資料，可以確定病變位置和病變內(nèi)實(shí)性成分的部位，能夠避開穿刺路徑中的重要結(jié)構(gòu)，如裂胸膜、肺內(nèi)大血管、病變內(nèi)血管、病變周圍及穿刺路徑中的肺氣囊和肺大泡，避免穿刺過程中出現(xiàn)氣胸和肺出血[11,12]。

本文三組圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分均在2分以上，均能達(dá)到穿刺需要的圖像質(zhì)量，且無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；但三組受檢者的評(píng)分以3、4分為主且A組中2分的圖像數(shù)明顯多于B、C組，說明采用80 kV掃描時(shí)圖像質(zhì)量有所降低。A組的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)SNR、CNR明顯低于B、C組。圖像主、客觀評(píng)價(jià)結(jié)果不同，可能原因是：主觀評(píng)價(jià)關(guān)注的是穿刺點(diǎn)和穿刺針的位置，而穿刺點(diǎn)的設(shè)定和穿刺針均有金屬成分，在CT掃描圖像上顯示明確，即使圖像質(zhì)量很差，通過調(diào)節(jié)窗寬和窗位，仍能清楚顯示穿刺針，對(duì)穿刺過程的影響較低[13]；而客觀評(píng)價(jià)是通過測(cè)量圖像的噪聲、設(shè)定部分的CT值及標(biāo)準(zhǔn)差等客觀指標(biāo)來比較[14]。適當(dāng)?shù)慕档蛨D像質(zhì)量，能清楚顯示病變位置、穿刺針進(jìn)針路徑和穿刺針針尖與病變關(guān)系，從而滿足穿刺要求[15]，本文的三組圖像均滿足該要求。

本研究存在一定的不足。①本文僅根據(jù)管電壓將患者分為三組，管電流分組不夠詳盡，采用完善的掃描協(xié)議，同時(shí)降低管電壓和管電流可進(jìn)一步降低輻射劑量；②各組病例數(shù)較少，需進(jìn)一步分組細(xì)化，區(qū)分病變位置，如上肺和下肺、外周和中心病灶；③三組患者均采用16層螺旋CT掃描儀，管電壓及管電流的選擇范圍較少，多種管電壓、管電流的組合方式有限；④本文僅關(guān)注穿刺定位的判斷，沒有進(jìn)行穿刺并發(fā)癥的分析統(tǒng)計(jì)，因CT引導(dǎo)下穿刺活檢的并發(fā)癥影響因素較多且發(fā)生率較低[16]。

綜上，超低輻射劑量CT掃描方案雖然會(huì)降低圖像質(zhì)量，但通過主觀評(píng)價(jià)能夠完成CT引導(dǎo)下的穿刺定位、路徑選擇和病變的觀察，在實(shí)際工作中具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。