操作者路径对入院筛查低剂量CT图像质量和辐射剂量的影响

雷瑞美 王振 叶国伟

新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）流行期间，多层螺旋CT检查作为入院肺部筛查具有便捷、直观及可重复性的优势，但也导致受检者所受辐射剂量大大增加[1]。尽管已有研究推荐几种降低辐射剂量的技术用于COVID-19筛查的胸部CT检查[1-2]，但放射技师在特殊时期是否还能遵守基本扫描原则（例如应用适当的扫描范围、标准的体位姿势、采用有效的低剂量技术等）值得关注，不同技师的操作习惯对辐射剂量的控制可能起了重要的作用。因此，笔者拟通过评估和比较不同医院放射技师执行低剂量胸部CT检查的操作习惯，探讨其是否对患者辐射剂量和CT图像质量产生影响。

1 对象和方法

1.1 对象 对浙江省人民医院、丽水市人民医院、丽水市妇幼保健院执行的CT检查技师进行编号，采用随机数字表法各抽取1位技师，收集其于2020年2月1日至3月30日对入院筛查患者行胸部低剂量CT检查数据，根据抽签法纳入173例，其中浙江省人民医院45例（A组），丽水市人民医院77例（B组），丽水市妇幼保健院51例（C组）。173例患者中男108例，女 65例，年龄28～82（54.09±11.35）岁，BMI（24.13±2.75）kg/m2。纳入标准：年龄＞18岁，具有完整临床资料者。排除标准：呼吸无法自主配合检查，图像有严重运动伪影。3组患者性别、年龄、身高、体重、BMI比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。本研究经医院医学伦理委员会批准。

表1 3组患者一般资料的比较

1.2 方法 患者取仰卧位，手臂上举过头呈标准位，肩部活动困难者可呈非标准位。技师检查前训练患者呼吸，检查时以吸气末屏气方式进行扫描。扫描范围为胸廓入口（第一肋骨头）至肺底。采用美国GE公司Optima 540 16排CT扫描仪，管电压120 kV，管电流16～30 mA，噪声指数25，smart mA是否开启，根据医院常规及技师习惯选择，其他扫描参数完全一致：转速0.5 s/圈，螺距1.375，探测器准直16×0.625 mm，扫描FOV 500 mm×500 mm，显示 FOV 200～320 mm，矩阵 512×512，扫描后用标准算法及肺算法重建图像，层厚5 mm，间隔5 mm，重建层厚1.25 mm，采用50%自适应性统计迭代重建（ASIR）。肺窗窗位-530～-430 Hu，窗宽1 400～1 600 Hu，纵隔窗窗位35～40 Hu，窗宽300～350 Hu。

1.3 图像质量评价方法

1.3.1 图像质量主观评价 将所有图像传入格林蓝德PACS工作站进行图像质量分析，由2位具有5年以上胸部影像学工作经验的放射科主治医师进行双盲法读片和图像质量评估。以5分制评分在层厚1.25 mm的轴面图像选取6个水平层面（头臂静脉上缘层面、主动脉弓上缘层面、右上叶支气管层面、右中叶支气管层面、右下肺静脉层面、右膈顶上缘层面）进行图像质量评估，5分为优，4分为良好，3分为中等，2分为较差，1分为差。≥3分为可满足诊断要求[3]。

1.3.2 图像客观噪声评价 在层厚 5.0 mm的肺窗轴面图像上进行数据测量，选取相同的6个水平层面在主动脉（或气管）腔内指定包括（100±5）个像素的圆形ROI，测定CT值，CT值的标准差定义为图像噪声值（SD），取其平均值。

1.3.3 影像品质因子（the figure of merit，FOM）评估 FOM是一种用于评估图像质量的指标，它针对辐射剂量进行归一化，同时可反映剂量效率。结合每层图像客观噪声（SD）和有效剂量（ED），计算 FOM[4]。计算公式：FOM=（1/SD）2/ED。

1.3.4 整体辐射剂量评价 所有患者CT检查后记录每次辐射剂量，辐射剂量包括CT容积剂量指数（CTDIvol）、剂量长度乘积（DLP）及ED表示，采用公式：ED=DLP×k，转换系数 k=0.014 mSv/mGy·cm[5]。

1.4 统计学处理 采用SPSS 20.0统计软件。计量资料以表示，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t法；计数资料用频数及百分比表示，组间比较采用χ2检验。采用Cohen Kappa检验比较2位观察者的评分一致性：Kappa≤0.40为一致性较差，0.40＜Kappa＜0.75为一致性较好，Kappa≥0.75为一致性好。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像主观质量评分的比较 2位放射科诊断医师对CT横断面图像质量分级一致性较好，Kappa值为0.615。3组CT肺窗图像主观质量评分在头臂静脉上缘层面、右下肺静脉层面、右膈顶上缘层面比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），主动脉弓上缘层面、右上叶支气管层面、右中叶支气管层面比较差异均无统计学意义（均 P ＞0.05），见表 2。

表2 3组CT肺窗图像主观质量评分的比较（分）

2.2 3组图像客观噪声值的比较 3组胸部低剂量CT肺窗图像的头臂静脉上缘、主动脉弓上缘、右上叶支气管、右中叶支气管、右下肺静脉及右膈顶上缘6个层面上测量SD值的比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），见表3。

表3 3组CT图像噪声值比较（Hu）

2.3 FOM的比较 对辐射剂量进行归一化处理后的CT FOM显示与有经验的放射科医师主观质量评分类似的统计结果，即在头臂静脉上缘层面、右下肺静脉层面、右膈顶上缘层面比较差异有统计学意义，主动脉弓上缘层面、右上叶支气管层面、右中叶支气管层面比较差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表4。

表4 3组CT图像FOM的比较

2.4 技师操作习惯及辐射剂量的比较 在扫描范围限制上，三家医院显示出不同的差异。3组肺尖上缘层数及管电流差异均有统计学意义，A组的肺尖上缘多余层数及管电流最少，C组最多。肺底下缘多余层数及管电流也有统计学差异，但A组与B组肺底下缘管电流无统计学差异。在整体辐射剂量指标CTDIvol、DLP及ED上，三组间均有显著的统计学差异，C组的辐射剂量指标明显高于前两组，A组与B组间无统计学差异，见表5。

表5 3组CT图像辐射剂量的比较

3 讨论

胸部CT是COVID-19诊断和病情判断的重要方法[1-2，6-7]，临床实践中很多可疑患者短期内有可能频繁接受多次CT检查，其潜在的辐射风险，已成为抗击疫情中需要关注的重要内容之一。在诊疗过程中，应严格遵循国际放射防护委员会（ICRP）X射线防护三原则[8]，即实践正当化、辐射防护最优化以及个人剂量限制值，最大程度保护受检者权益。随着科学技术的进步与发展，低剂量CT技术已广泛且成熟应用于全国大部分医院[9]，对高危人群行入院筛查低剂量胸部CT，临床获益大于危害。

目前胸部最常用的低剂量技术有降低管电流、降低管电压、增大螺距、自动曝光技术和迭代重建算法等[10-12]。尽管指南及专家共识推荐符合ALARA原则的优化方案，但在不同医院的实践执行层面可能产生变异，图像质量也会受影响，不利于检查结果的互认互通及随访复查。本研究采用审查的方式抽检医联体医院部分技师的数据发现，管电流调制方式在各医院实际上是不同的，A组采用固定及管电流调制两种方式，B组采用管电流调制方式，C组采用固定管电流方式。管电流调制方式与图像质量和辐射剂量密切关联，这也可能是产生统计差异的主要因素。管电流与辐射剂量呈线性关系，辐射剂量会随着管电流的下降而减少，而自动管电流调制技术基于兴趣对象的结构和X射线衰减值量化的密度来调制管电流，在降低剂量的同时可保证不同层面图像质量的一致性。因此，6个层面上测量的客观噪声值3组间均有统计学差异，以全部采用管电流调制技术的B组噪声更一致，而A组（部分）、C组（全部）采用固定的低管电流技术，噪声水平变异度较大，肺尖区噪声最高，肺底区噪声较低。笔者建议自动管电流调制方式可以是常规应用，在个别病例如果辐射剂量超出行业规定低剂量限值（如≤1 mSv）时[13]，可以考虑针对个体的固定管电流方式。

在图像质量评判上，除了主观评价外，客观指标的测量也很常见。但有研究认为不能单纯用测量值来判断图像质量，且测量值受多方面影响会导致数据不能准确反映真实值[12]。FOM结合图像质量和辐射剂量的双重因素，其值是用于衡量质量与剂量利益最优化的结合点[4，14-16]。FOM越高，提示质量与辐射的最佳组合。FOM噪声可评价管电流参数相关的图像质量[14]，FOM信噪比可评价管电压参数相关的图像质量[15-16]，由于本研究都是采用同一管电压120 kV，所以选择FOM噪声。笔者发现管电流调制技术在肺尖区（头臂静脉上缘层面）FOM最高，固定管电流技术在肺底区（右膈顶上缘层面）FOM最高，其他充气良好的中肺部区域没有差异。FOM具有与有经验的放射科医师主观质量评分类似的结果。

3家医院在扫描范围限制上也有明显不同。在CT检查中超出解剖范围扫描这一现象往往易被忽视，大多数额外辐射与肺下方额外成像有关[17]。在胸部CT，避免采集肺实质以外的图像，可以大幅度降低辐射剂量。肺尖上缘层数及管电流均提示不同技师对肺尖上区域的限制存在差异，A组肺尖上缘层数及管电流最少，C组最多，这可能与A组日常高频次开展质控反馈有关。肺底下缘层数及管电流也有统计学差异，说明肺下界的界定在不同等级的医院都存在一定的困难。胸部CT超范围扫描现象的大量存在，主要与检查时扫描标记与肺边界之间的关系尚未完全清楚有关。有效检测定位像肺尖及肺实质最低点对胸部CT检查具有重要的临床意义[18]。

总之，在COVID-19流行期间，患者入院筛查时行胸部低剂量CT检查是可行的，但检查技师在特殊时期仍要注意遵守基本扫描原则，不同医院技师的操作习惯对辐射剂量控制起着重要作用。采用FOM评价对辐射剂量进行归一化处理后的CT图像质量，能更好地均衡辐射剂量与图像质量的关系，值得在临床上推荐使用。