操作者路徑對入院篩查低劑量CT圖像質量和輻射劑量的影響

雷瑞美 王振 葉國偉

新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）流行期間，多層螺旋CT檢查作為入院肺部篩查具有便捷、直觀及可重復性的優勢，但也導致受檢者所受輻射劑量大大增加[1]。盡管已有研究推薦幾種降低輻射劑量的技術用于COVID-19篩查的胸部CT檢查[1-2]，但放射技師在特殊時期是否還能遵守基本掃描原則（例如應用適當的掃描范圍、標準的體位姿勢、采用有效的低劑量技術等）值得關注，不同技師的操作習慣對輻射劑量的控制可能起了重要的作用。因此，筆者擬通過評估和比較不同醫院放射技師執行低劑量胸部CT檢查的操作習慣，探討其是否對患者輻射劑量和CT圖像質量產生影響。

1 對象和方法

1.1 對象 對浙江省人民醫院、麗水市人民醫院、麗水市婦幼保健院執行的CT檢查技師進行編號，采用隨機數字表法各抽取1位技師，收集其于2020年2月1日至3月30日對入院篩查患者行胸部低劑量CT檢查數據，根據抽簽法納入173例，其中浙江省人民醫院45例（A組），麗水市人民醫院77例（B組），麗水市婦幼保健院51例（C組）。173例患者中男108例，女 65例，年齡28～82（54.09±11.35）歲，BMI（24.13±2.75）kg/m2。納入標準：年齡＞18歲，具有完整臨床資料者。排除標準：呼吸無法自主配合檢查，圖像有嚴重運動偽影。3組患者性別、年齡、身高、體重、BMI比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表1。本研究經醫院醫學倫理委員會批準。

表1 3組患者一般資料的比較

1.2 方法 患者取仰臥位，手臂上舉過頭呈標準位，肩部活動困難者可呈非標準位。技師檢查前訓練患者呼吸，檢查時以吸氣末屏氣方式進行掃描。掃描范圍為胸廓入口（第一肋骨頭）至肺底。采用美國GE公司Optima 540 16排CT掃描儀，管電壓120 kV，管電流16～30 mA，噪聲指數25，smart mA是否開啟，根據醫院常規及技師習慣選擇，其他掃描參數完全一致：轉速0.5 s/圈，螺距1.375，探測器準直16×0.625 mm，掃描FOV 500 mm×500 mm，顯示 FOV 200～320 mm，矩陣 512×512，掃描后用標準算法及肺算法重建圖像，層厚5 mm，間隔5 mm，重建層厚1.25 mm，采用50%自適應性統計迭代重建（ASIR）。肺窗窗位-530～-430 Hu，窗寬1 400～1 600 Hu，縱隔窗窗位35～40 Hu，窗寬300～350 Hu。

1.3 圖像質量評價方法

1.3.1 圖像質量主觀評價 將所有圖像傳入格林藍德PACS工作站進行圖像質量分析，由2位具有5年以上胸部影像學工作經驗的放射科主治醫師進行雙盲法讀片和圖像質量評估。以5分制評分在層厚1.25 mm的軸面圖像選取6個水平層面（頭臂靜脈上緣層面、主動脈弓上緣層面、右上葉支氣管層面、右中葉支氣管層面、右下肺靜脈層面、右膈頂上緣層面）進行圖像質量評估，5分為優，4分為良好，3分為中等，2分為較差，1分為差。≥3分為可滿足診斷要求[3]。

1.3.2 圖像客觀噪聲評價 在層厚 5.0 mm的肺窗軸面圖像上進行數據測量，選取相同的6個水平層面在主動脈（或氣管）腔內指定包括（100±5）個像素的圓形ROI，測定CT值，CT值的標準差定義為圖像噪聲值（SD），取其平均值。

1.3.3 影像品質因子（the figure of merit，FOM）評估 FOM是一種用于評估圖像質量的指標，它針對輻射劑量進行歸一化，同時可反映劑量效率。結合每層圖像客觀噪聲（SD）和有效劑量（ED），計算 FOM[4]。計算公式：FOM=（1/SD）2/ED。

1.3.4 整體輻射劑量評價 所有患者CT檢查后記錄每次輻射劑量，輻射劑量包括CT容積劑量指數（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）及ED表示，采用公式：ED=DLP×k，轉換系數 k=0.014 mSv/mGy·cm[5]。

1.4 統計學處理 采用SPSS 20.0統計軟件。計量資料以表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t法；計數資料用頻數及百分比表示，組間比較采用χ2檢驗。采用Cohen Kappa檢驗比較2位觀察者的評分一致性：Kappa≤0.40為一致性較差，0.40＜Kappa＜0.75為一致性較好，Kappa≥0.75為一致性好。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 圖像主觀質量評分的比較 2位放射科診斷醫師對CT橫斷面圖像質量分級一致性較好，Kappa值為0.615。3組CT肺窗圖像主觀質量評分在頭臂靜脈上緣層面、右下肺靜脈層面、右膈頂上緣層面比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），主動脈弓上緣層面、右上葉支氣管層面、右中葉支氣管層面比較差異均無統計學意義（均 P ＞0.05），見表 2。

表2 3組CT肺窗圖像主觀質量評分的比較（分）

2.2 3組圖像客觀噪聲值的比較 3組胸部低劑量CT肺窗圖像的頭臂靜脈上緣、主動脈弓上緣、右上葉支氣管、右中葉支氣管、右下肺靜脈及右膈頂上緣6個層面上測量SD值的比較差異均有統計學意義（均P＜0.05），見表3。

表3 3組CT圖像噪聲值比較（Hu）

2.3 FOM的比較 對輻射劑量進行歸一化處理后的CT FOM顯示與有經驗的放射科醫師主觀質量評分類似的統計結果，即在頭臂靜脈上緣層面、右下肺靜脈層面、右膈頂上緣層面比較差異有統計學意義，主動脈弓上緣層面、右上葉支氣管層面、右中葉支氣管層面比較差異均無統計學意義（均P＞0.05），見表4。

表4 3組CT圖像FOM的比較

2.4 技師操作習慣及輻射劑量的比較 在掃描范圍限制上，三家醫院顯示出不同的差異。3組肺尖上緣層數及管電流差異均有統計學意義，A組的肺尖上緣多余層數及管電流最少，C組最多。肺底下緣多余層數及管電流也有統計學差異，但A組與B組肺底下緣管電流無統計學差異。在整體輻射劑量指標CTDIvol、DLP及ED上，三組間均有顯著的統計學差異，C組的輻射劑量指標明顯高于前兩組，A組與B組間無統計學差異，見表5。

表5 3組CT圖像輻射劑量的比較

3 討論

胸部CT是COVID-19診斷和病情判斷的重要方法[1-2，6-7]，臨床實踐中很多可疑患者短期內有可能頻繁接受多次CT檢查，其潛在的輻射風險，已成為抗擊疫情中需要關注的重要內容之一。在診療過程中，應嚴格遵循國際放射防護委員會（ICRP）X射線防護三原則[8]，即實踐正當化、輻射防護最優化以及個人劑量限制值，最大程度保護受檢者權益。隨著科學技術的進步與發展，低劑量CT技術已廣泛且成熟應用于全國大部分醫院[9]，對高危人群行入院篩查低劑量胸部CT，臨床獲益大于危害。

目前胸部最常用的低劑量技術有降低管電流、降低管電壓、增大螺距、自動曝光技術和迭代重建算法等[10-12]。盡管指南及專家共識推薦符合ALARA原則的優化方案，但在不同醫院的實踐執行層面可能產生變異，圖像質量也會受影響，不利于檢查結果的互認互通及隨訪復查。本研究采用審查的方式抽檢醫聯體醫院部分技師的數據發現，管電流調制方式在各醫院實際上是不同的，A組采用固定及管電流調制兩種方式，B組采用管電流調制方式，C組采用固定管電流方式。管電流調制方式與圖像質量和輻射劑量密切關聯，這也可能是產生統計差異的主要因素。管電流與輻射劑量呈線性關系，輻射劑量會隨著管電流的下降而減少，而自動管電流調制技術基于興趣對象的結構和X射線衰減值量化的密度來調制管電流，在降低劑量的同時可保證不同層面圖像質量的一致性。因此，6個層面上測量的客觀噪聲值3組間均有統計學差異，以全部采用管電流調制技術的B組噪聲更一致，而A組（部分）、C組（全部）采用固定的低管電流技術，噪聲水平變異度較大，肺尖區噪聲最高，肺底區噪聲較低。筆者建議自動管電流調制方式可以是常規應用，在個別病例如果輻射劑量超出行業規定低劑量限值（如≤1 mSv）時[13]，可以考慮針對個體的固定管電流方式。

在圖像質量評判上，除了主觀評價外，客觀指標的測量也很常見。但有研究認為不能單純用測量值來判斷圖像質量，且測量值受多方面影響會導致數據不能準確反映真實值[12]。FOM結合圖像質量和輻射劑量的雙重因素，其值是用于衡量質量與劑量利益最優化的結合點[4，14-16]。FOM越高，提示質量與輻射的最佳組合。FOM噪聲可評價管電流參數相關的圖像質量[14]，FOM信噪比可評價管電壓參數相關的圖像質量[15-16]，由于本研究都是采用同一管電壓120 kV，所以選擇FOM噪聲。筆者發現管電流調制技術在肺尖區（頭臂靜脈上緣層面）FOM最高，固定管電流技術在肺底區（右膈頂上緣層面）FOM最高，其他充氣良好的中肺部區域沒有差異。FOM具有與有經驗的放射科醫師主觀質量評分類似的結果。

3家醫院在掃描范圍限制上也有明顯不同。在CT檢查中超出解剖范圍掃描這一現象往往易被忽視，大多數額外輻射與肺下方額外成像有關[17]。在胸部CT，避免采集肺實質以外的圖像，可以大幅度降低輻射劑量。肺尖上緣層數及管電流均提示不同技師對肺尖上區域的限制存在差異，A組肺尖上緣層數及管電流最少，C組最多，這可能與A組日常高頻次開展質控反饋有關。肺底下緣層數及管電流也有統計學差異，說明肺下界的界定在不同等級的醫院都存在一定的困難。胸部CT超范圍掃描現象的大量存在，主要與檢查時掃描標記與肺邊界之間的關系尚未完全清楚有關。有效檢測定位像肺尖及肺實質最低點對胸部CT檢查具有重要的臨床意義[18]。

總之，在COVID-19流行期間，患者入院篩查時行胸部低劑量CT檢查是可行的，但檢查技師在特殊時期仍要注意遵守基本掃描原則，不同醫院技師的操作習慣對輻射劑量控制起著重要作用。采用FOM評價對輻射劑量進行歸一化處理后的CT圖像質量，能更好地均衡輻射劑量與圖像質量的關系，值得在臨床上推薦使用。