肺结核患儿低剂量螺旋CT扫描的图像质量评价

周春华 王卫华 余辉山 李宝学 田葵 余琼 沙晋璐

胸部螺旋电子计算机断层（spiral electronic computed tomograhy，SECT）扫描对肺结核的诊断极为重要，它能充分显示病灶的形态、病灶中细节特点、病灶是否为活动性、病灶中有无空洞，为肺结核诊断和治疗中的常规检查［1-3］。但是处于生长发育期的儿童和成人一样接受一次常规性的SECT扫描后，儿童接受的有效辐射剂量比成人高2.5倍，承担着电离辐射的高风险性［4］。为大幅度降低儿童在SECT扫描中的辐射剂量，又不影响儿童肺结核（children’s pulmonary tuberculosis，CPTB）患者诊断的图像质量，我所开展了CPTB患者低剂量CT扫描技术的专项研究，这种研究尚未见文献报告，现将我所率先使用低剂量SECT扫描诊断CPTB患者150例的图像质量进行回顾性评价。

材料和方法

一、材料

1.患儿来源：2006年4月1日至2011年4月30日，由我所牵头联合武汉市4家结核病专科医院和一家大型三甲综合医院，从门诊就诊有呼吸道症状的患儿中，临床确诊新发初治0～15岁CPTB患者150例。根据前期课题申报预设（低剂量螺旋CT扫描对儿童肺结核诊断价值研究）方案中，卫生统计学要求每组样本量不少于50例，总样本量不少于150例。因儿童年龄不同体形差距较大，所以将儿童按年龄分为3个组，每组按完全随机化方式纳入，达50例终止。

2.患儿一般情况与CPTB分型：150例CPTB中，男85例，女65例，最小年龄2.4岁，最大14.2岁，平均7.4岁。原发性肺结核86例，血行播散性肺结核27例，继发性肺结核14例，结核性胸膜炎23例。

3.患儿纳入与排除标准：（1）年龄0～15岁的新发、初诊，男、女患儿。（2）有明显的咳嗽、咯痰、胸部不适等呼吸道症状，或伴有低热、盗汗、纳差、消瘦、乏力、颜面潮红等结核症状持续2周以上或不断加重者。（3）常规数字成像（digital radiography，DR）胸片中显示有明显的异常阴影，经临床充分联合抗炎治疗2周以上，在复查的DR胸片病灶无吸收或增多者。（4）结核分枝杆菌纯蛋白衍生物（purified protein derivative of tuberculin，PPD）试验阳性或强阳性。硬结直径≥5mm为阳性反应；硬结直径≥15mm，局部有水泡、溃破、坏死为强阳性反应。（5）经临床综合诊断并高度怀疑为CPTB患者，因病情需要，接到由临床医生开出的SECT检查或复查申请单后，在患儿家长同意并签字的情况下，方可进行SECT扫描。（6）对于患儿家长不愿接受CT检查者，非结核病患儿，已确诊并处于治疗中的CPTB患者，曾有肺结核已完成用药疗程的CPTB患者，肺外结核病患儿，有相关并存病如先天性心脏病、巨结肠、再生障碍性贫血、白血病、骨肿瘤等的患儿均不被纳入。

二、实验方法

（一）实验设计

常规剂量组（对照组）：0～岁（Ⅰ组），6～岁（Ⅱ组），11～15岁（Ⅲ组），每组纳入50例CPTB患者，合计150例；低剂量组（实验组）：在常规剂量各组患儿治疗中采用低剂量CT扫描复查。

（二）SECT扫描方法

为确保实验结果的精确性，对各组的每例患儿首诊时采用SECT常规剂量自动曝光控制技术（automatic exposure control technique，AECT）扫描，对照组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组CPTB分别智能化设置AECT扫描剂量在100～150mA之间。实验组CPTB在治疗中复查时均设为恒定性管电流控制技术（constant current control technique，CCCT）扫描，Ⅰ组20mA、Ⅱ组30mA、Ⅲ组40mA。对不同年龄组选用的不同低剂量根据参考文献［5－6］制定。

采用美国GE Hispeed NX／I双层螺旋CT扫描，恒定式管电压120kV，螺距1∶1，层厚层距各5mm，矩阵512×512，肺窗宽800HU，窗位－700～－800HU，纵隔窗宽350HU，窗位35HU，旋转时间1s／360°图像两层，从肺尖至肺底逐一记录不同低剂量的CT图像。7岁以上患儿训练屏气后扫描，所有患儿扫描前用铅帽、铅围脖、铅围裙分别遮盖头、颈、腹部及生殖系统，进行严密防护，扫描方案告知患儿家长知晓，均为自愿接受。扫描时间从初诊AECT检查诊断CPTB后，在抗结核治疗中临床医生申请CT复查时，最短时间22d，最长38d，避免过度辐射。

（三）图像质量评价

1.评价方法：从事胸部影像诊断满15年以上的放射科副主任医师2名，在不告知CT扫描条件情况下，将胸部CT片统一编号，用胶布贴盖扫描条件，对CT轴位平扫图像进行双盲法阅读，评价并记录评价结果。读片顺序由第三者事先将150例低剂量CCCT复查片按年龄分3个组，再与初诊时常规使用的AECT片按组混放，按肺窗、纵隔窗、不同肺结核类型三大科目评比量化计分。

2.评价标准：（1）肺窗图像：评价病灶范围、病灶清晰度、病灶密度、病灶中细节、噪声情况等每项图像质量控制（简称“质控”）内容为五级，采用5分制，图像质量很好为5分，较好为4分，一般为3分，稍差为2分，差为1分［6-7］。（2）纵隔窗图像：评价胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺门大血管、纵隔内食管与周围组织对比度、心房心室、下腔静脉等5项图像质控内容，评分标准同肺窗。（3）肺结核图像：各组肺结核患儿按肺窗和纵隔窗两者结合后，整体性CT图像观察后评价，评价标准同肺窗。

三、统计学分析

结 果

一、肺窗图像

Ⅰ组CCCT 20mA显示的病灶范围、病灶密度、病灶清晰度、病灶中的细节、噪声大小5项图像质量平均得88.8（22.2±1.5）分；AECT 100mA平均得95.1（23.7±0.8）分，差值为6.3分，差异有显著统计学意义（t＝7.9，P＜0.001）（图1，2）；其中在Ⅰ组CCCT中有4例（8%）患儿在上肺叶周边肺区出现轻微片状噪声。Ⅱ组CCCT 30mA 5项图像平均得97.2（24.2±0.9）分；AECT 150mA图像平均得98.7（24.7±0.5）分，差值为1.5分，差异无统计学意义（t＝2.9，P＞0.05）（图3，4），无明显噪声。Ⅲ组CCCT 40mA 5项图像平均得98.3（24.6±0.6）分；AECT 150mA 5项图像平均得99.0（24.7±0.5）分，差值为0.7分，差异无统计学意义（t＝1.7，P＞0.05）（图5，6），图像中无噪声（表1）。

表1 150例不同组别两种不同扫描剂量肺窗中病灶图像质量评价

二、纵隔窗图像

Ⅰ组CCCT 20mA纵隔窗显示的胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及右肺门大血管、纵隔内食管与周围的软组织对比度、左右心房心室、下腔静脉这5项图像平均得87.8（21.9±1.5）分；AECT 100mA图像平均得95.4（23.8±1.1）分（图7，8），差值7.6分，差异有显著统计学意义（t＝7.2，P＜0.001）。Ⅱ组CCCT 30mA图像平均得97.0（24.2±0.8）分；AECT 150mA图像平均得98.2（24.5±0.5）分（图9，10），差值1.2分，差异无统计学意义（t＝2.2，P＞0.05）。Ⅲ组CCCT 40mA图像平均得97.6（24.4±0.7）分；AECT 150mA 图像平均得98.9（24.7±0.4）分（图11，12），差值1.3分，差异无统计学意义（t＝2.7，P＞0.05）（表2）。

三、肺结核病灶图像

Ⅰ组CCCT 20mA病灶图像平均得85.6（3.72±0.73）分，AECT 100mA 图像平均得95.6（4.66±0.66）分，差值10分，差异有显著统计学意义（t＝9.34，P＜0.001），其中在Ⅰ组CCCT中有6例（12%）出现局灶性小片状、细短条纹状噪声。Ⅱ组CCCT 30mA病灶图像平均得 96.0（4.56±0.54）分，AECT 150mA图像平均得98.8（4.74±0.44）分，差值2.8分，差异无统计学意义（t＝1.99，P＞0.05），其中在Ⅱ组CCCT中有4例（8%）在上肺叶周围出现局灶性条纹状噪声。Ⅲ组CCCT 40mA病灶图像平均得97.6（4.72±0.45）分，AECT 150mA图像平均得99.2（4.84±0.37）分，差值1.6分，差异无统计学意义（t＝1.66，P＞0.05），病灶图像中无明显噪声（表3）。

讨 论

一、低剂量SECT图像质量评价

1.肺窗图像质量：在150例不同年龄组中的各型CPTB，选用不同CCCT低剂量SECT复查，与初诊时使用的AECT常规螺旋CT图像进行自身性对比，在肺窗图像质量中评价了病灶范围、病灶密度、病灶清晰度、病灶中的细节、噪声大小共5项质控内容：Ⅰ组50例CPTB患者CCCT 20mA图像与AECT 100mA相比，差异有统计学意义（P＜0.001），显示出CCCT 20mA低剂量肺窗图像中病灶密度分辨率和清晰度低于AECT 100mA图像（图1，2）。Ⅱ 组 （CCCT 30mA）和 Ⅲ 组 （CCCT 40mA）各50例CPTB患者低剂量图像分别与AECT 150mA相比，差异均无统计学意义（P值均＞0.05）（图3～6）。研究表明，Ⅰ组50例CPTB患者CCCT 20mA扫描时，由于射线剂量低于实际CT扫描所需要的剂量，从而影响了肺结核的病灶图像质量，导致肺窗图像清晰度下降（图2），其中8%（4例）的患儿出现了噪声。

表2 150例不同组别两种不同扫描剂量纵隔窗中病灶图像质量评价

图1 Ⅰ组，女，4岁。AECT 100mA图像示：双上肺叶大片状软组织密度阴影，右上叶后段有斑点小片影 图2 与图1为同一患儿。同一层面CCCT 20mA图像与图1比较，双上肺叶病灶清晰度稍低 图3 Ⅱ组，男，9岁。AECT 150mA图像示：双上肺叶散在的斑点、粟粒、小片状多形态混杂密度影，左上叶后段见片状阴影 图4 与图3为同一患儿。同一层面CCCT 30mA图像与图3比较，病灶清晰度无明显差别 图5 Ⅲ组，男，13岁。AECT 150mA图像，右上肺叶散在的片状、斑点状、树芽状混杂密度阴影，伴右主支气腔明显变窄，肺容积缩小，上纵隔阴影明显右移 图6 与图5为同一患儿。同一层面CCCT40mA图像与图5比较，病灶清淅度无差别 图7 Ⅰ组，男，3.7岁。AECT 100mA图像，右上纵隔气管旁淋巴结明显增大，血管间隙消失，伴后侧胸膜呈弧形增厚 图8 与图7为同一患儿。同一层面CCCT 20mA图像与图7比较，图像清晰度低 图9 Ⅱ组，男，8岁。AECT 150mA图像，右上纵隔窗内大片实变阴影中显示多分支支气管气像，伴气管右侧淋巴结明显增大与上腔静脉融合 图10 与图9为同一患儿。同一层面CCCT 30mA图像与图9比较，图像清晰度无明显差别图11 Ⅲ组，男，12岁。AECT 150mA图像，左侧窗内显示大叶性实变阴影中伴散在的支气管气像，胸廓缩小。右上纵隔窗内见斑点小片影 图12 与图11为同一患儿。同一层面CCCT 40mA图像与图11比较，图像清晰度无差别

2.纵隔窗图像质量：表2纵隔窗中胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺门区血管、纵隔内食管与周围软组织对比度、心房心室、下腔静脉这5项解剖图像观察：Ⅰ组50例CPTB患者CCCT 20mA图像与AECT 100mA相比，差异有统计学意义（P＜0.001），显示Ⅰ组患儿CCCT 20mA低剂量纵隔窗内各组织图像的密度分辨率和清晰度明显低于AECT 100mA图像（图7，8）。Ⅱ组（CCCT 30mA）和Ⅲ组（CCCT 40mA）各50例CPTB患者低剂量图像分别与AECT 150mA相比，差异均无统计学意义（P 值均＞0.05）（图9～12）。研究表明，Ⅰ组50例CPTB患者CCCT 20mA扫描时，纵隔窗内显示的各种软组织密度出现图像的清晰度下降（图8），与Ⅰ组CPTB患者CCCT肺窗图像质量相吻合。

3.CPTB病灶图像质量：Ⅰ组50例CPTB患者CCCT 20mA低剂量病灶图像与Ⅰ组AECT 100mA相比，差异有统计学意义（P＜0.001），显示Ⅰ组患儿CCCT 20mA低剂量病灶图像密度分辨率和清晰度低于 AECT 100mA 图像质量（图1，2，7，8）。Ⅱ组（CCCT 30mA）和Ⅲ组（CCCT 40mA）各50例CPTB患者低剂量病灶图像分别与AECT 150mA相比，差异均无统计学意义（P值均＞0.05）（图3～6，9～12）。150例不同类型的CPTB患者，采取肺窗和纵隔图像在自身CT前后不同剂量的对比下，充分验证了5岁以内的CPTB患者使用20mA低剂量CT扫描时，肺窗与纵隔窗的病灶图像密度分辨率和清晰度出现了下降现象，其中占12%（6例）的肺结核患儿出现了噪声。

二、不同低剂量SECT扫描对CPTB患者诊断价值评价

经150例不同年龄组的CPTB患者分别选用不同低剂量CCCT和常规剂量的SECT图像质量作自身性前后病灶对比，纵隔窗中利用胸壁中肌肉、肋骨、脂肪，以及肺门区血管、纵隔内食管与周围软组织对比度、心房心室、下腔静脉这5项解剖图像作了自身性对比和解剖组织结构对比，充分验证了0～岁组20mA、6～岁组30mA、11～15岁组40mA多方案低剂量扫描，均可适用于各组中的儿童肺结核诊断。0～岁组20mA低剂量图像虽然与常规剂量图像质量得分差异有统计学意义，但病灶图像中发生了12.0%的轻微噪声；不过由于肺结核病灶在CT图像中表现出的原发病灶、淋巴管炎、淋巴结肿大、分布不均匀的云絮样阴影、斑点状、粟粒状、树芽状、纤维条索状多形态病灶，以及伴随的病灶密度不均、空洞形成、肺纹理聚拢、结核引流管、胸膜肥厚、肺容积缩小等肺结核病灶在影像学中有许多特征，加上肺组织中因存有大量气体可形成天然高对比性，因此不影响各型CPTB的诊断。除Ⅰ组外，Ⅱ组和Ⅲ组共100例CPTB患者，纵隔窗中除软组织中显示颗粒较粗糙外，肺窗和纵隔窗中均没有其他噪声发生，图像质量明显高于成人胸部或其他不含气体器官的低剂量CT扫描图像，成人低剂量CT图像噪声较多，发生概率为37%左右［5，8］。所以儿童低剂量SECT的图像质量明显高于成人。

三、低剂量SECT扫描对辐射剂量的评价

本次研究验证，Ⅰ组CPTB常规剂量AECT为100mA，使用低剂量CCCT 20mA时，减少X射线量80%；Ⅱ组CPTB常规剂量AECT为150mA，使用低剂量CCCT 30mA时，减少X射线量80%；Ⅲ组CPTB常规剂量AECT为150mA，使用低剂量CCCT 40mA时，减少X射线量73%。数据证明如果儿童使用低剂量的螺旋CT扫描，其实际需要的X线照射剂量明显低于常规性CT扫描。存在的突出问题是：对儿童CT图像质量的要求明显高于实际诊断工作的需要，虽然低剂量CT扫描可能会增加噪声的概率，只要不影响诊断质量就应当接受，在进行CT检查时要特别注重医学伦理学和儿童的健康问题［4］。所以，采用低剂量 CT扫描不影响CPTB诊断质量的同时，能减少73%～80%的X线量，这种扫描方法是成功可行的。

［1］赵广成，张健，何燕.多层螺旋CT薄扫对活动性肺结核的诊断价值.中国防痨杂志，2011，33（10）：671－674.

［2］黎惠如，刘文.多层螺旋CT对DR胸片显示孤立病灶菌阴肺结核的诊断价值.中国防痨杂志，2011，33（8）：505－508.

［3］陈燕琴，杨均，陈效友，等.CT在肺结核诊断中的价值.中国防痨杂志，2003，25（6）：374－376.

［4］孟悛飞，范淼.重视CT检查中的辐射剂量.中华放射学杂志，2008，42（10）：1015－1017.

［5］朱晓华，李士骏，薛永明，等.胸部CT低剂量扫描的图像质量与吸收剂量关系分析.中华放射学杂志，2003，37（10）：945－950.

［6］唐成，黄遥，吴宁，等.64层螺旋CT胸部低剂量扫描方案优选的多中心研究.中华放射学杂志，2011，45（2）：142－148.

［7］冯琦，龚红霞，庄治国，等.自动毫安低剂量CT扫描对结肠病变的显示及其对图像质量的影像.中华放射学杂志，2008，42（10）：1022－1025.

［8］王妍炎，吴国庚，周诚，等.64层螺旋CT前门控冠状动脉横断面扫描低剂量技术的初部研究.中华放射学杂志，2008，42（10）：1018－1021.