不同扫描方式对提高超高龄患者肺部CT图像质量的应用研究

刘 华，胡春阳，陈钇地，葛 鹏，杨 早，黎学兵

（湖北民族大学附属民大医院放射影像科，湖北 恩施 445000）

MSCT具有扫描速度快、密度分辨力高、无创和无痛等优点，其在临床诊断中的应用越来越广泛，已逐渐取代了X线检查成为肺部疾病的首选检查技术［1-2］。虽然CT扫描速度较快，但其图像质量仍受到呼吸伪影的极大影响，尤其是肺功能较差且不能很好配合呼吸控制的高龄患者，易在扫描末期产生严重的呼吸伪影，影响图像质量和阅片。本研究对超高龄（≥75岁）患者采用不同的扫描方向和呼吸控制方式进行CT扫描，探讨一种更适合超高龄患者的肺部CT检查方案。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究为前瞻性研究，选取我院2020年4—8月行肺部CT检查且符合纳入和排除标准的超高龄患者（≥75岁）100例，其中男59例，女41例；年龄75～96岁，平均（79.71±4.22）岁。随机分为4组，每组25例，CT检查号最后一个数字为“1”“3”者入A组，“2”“4”者入B组，“5”“7”者入C组，“6”“8”者入D组。A组采用鼻式呼吸行足向头侧扫描，B组采用鼻式呼吸行头向足侧扫描，C组采用呼吸控制行头向足侧扫描，D组采用呼吸控制行足向头侧扫描。纳入标准：①年龄≥75岁；②患者一般情况较好，能够配合各种指令完成肺部扫描。排除标准：①重症肺炎、严重肺气肿、严重肺部间质性病变、2个肺叶以上的肺不张等严重肺部疾患；②大量胸腔或心包积液；③不能平卧导致无法完成检查者；④精神异常、躁动无法配合的患者。本研究经医院伦理委员会批准（伦审2019-11），患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用联影uCT 510型16层螺旋CT机进行数据采集。扫描范围自肺尖至较低侧肋膈下角2～3 cm。患者取仰卧位，头先进，身体置于床面正中，两臂上举抱头。A、B组检查时患者采用鼻式呼吸，即检查全程患者保持闭嘴而用鼻正常呼吸的方式，A组自足向头侧扫描，B组自头向足侧扫描；C、D组在检查前进行规范化呼吸训练，患者在检查过程中需根据设备的呼吸指令进行呼吸屏气控制，C组自头向足侧扫描，D组自足向头侧扫描。扫描参数：120 kV，自动管电流80～200 mAs，螺距1.187 5，准直宽度19.2 mm，旋转速度0.7 s/r，视野500 mm×500 mm，矩阵512×512。肺部扫描时间9～10 s。

1.3 图像重建 图像采集完成后行薄层重建，层厚、层距均为1.2 mm，采用Karl 3D 5级迭代重建和滤波函数B-VSHARP-C重建图像，肺窗窗宽1 300 HU，窗位-600 HU。之后行MPR，并在断面上截取肺部标准冠状面和矢状面图像，层厚、层距均为5 mm。

1.4 图像质量评价

1.4.1 评分方法 在冠状位及矢状位图像上以气管分叉和主动脉瓣开口平面，将肺部图像分为上肺、中肺和下肺3个肺区。由2位高年资诊断医师采用盲法独立进行图像评分，意见不统一时协商解决，对不同分区的图像分别进行质量评分和伪影等级统计，通过各肺区评分相加得到患者的总评分，并对3个肺区出现的伪影次数进行统计。

1.4.2 评分标准 ①肺部组织、血管、支气管及相应分支清晰显示，小结节病灶清晰显示，无伪影，图像质量优，计5分；②肺部组织、血管、支气管及相应分支显示轻微模糊，可见小结节病灶，不影响诊断，轻度伪影，图像质量良，计4分；③图像出现断层，肺部组织、血管、支气管及相应分支显示模糊，小结节病灶显示模糊，影响诊断，中度伪影，图像质量中等，计3分；④图像断层严重，肺部组织、血管、支气管及相应分支显示不清，小结节病灶无法判断，影响诊断，重度伪影，图像质量差，计2分［3］。

1.5 统计学方法 采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析。4组年龄及肺部评分均值的比较行方差分析；4 组肺部评分两两比较采用最小显著性差异（least-significant difference，LSD）法；4组间伪影发生概率的两两比较采用Fisher’s确切概率法。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 4组年龄比较 A～D组的年龄分别为（80.08±3.39）、（80.48±5.38）、（79.48±4.54）、（79.20±3.38）岁，差异无统计学意义（P=0.710）。

2.2 4组图像质量评分比较（表1，2）4组上肺的图像质量评分比较差异无统计学意义（P＞0.05），4组中肺、下肺图像质量评分和总评分差异均有统计学意义（均P＜0.05）。组间两两比较，A组与C组、A组与D组、C组与D组的上、中、下肺区图像质量评分和总评分差异均无统计学意义（均P＞0.05）；A组与B组、B组与C组、B组与D组的中、下肺区图像质量评分和总评分的差异均具有统计学意义（均P＜0.05）。

表1 4 组图像质量评分比较（）

表1 4 组图像质量评分比较（）

2.3 4组各肺区不同程度伪影的发生频率比较（表3，4）组间两两比较，A组与B组无伪影和重度伪影出现的频率的差异均有统计学意义（均P＜0.05），而A组与C、D组的无伪影、轻度伪影、中度伪影发生率差异均无统计学意义（均P＞0.05），但重度伪影的发生率差异均有统计学意义（均P＜0.05）；B组与C、D组的无伪影、轻度伪影、中度伪影和重度伪影发生率差异均有统计学意义（均P＜0.05）；C组与D组的无伪影、轻度伪影、中度伪影和重度伪影发生率差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表2 4 组图像质量评分的两两比较（P 值）

表3 4 组各肺区不同程度伪影的发生频率统计 %（个/个）

表4 4 组各肺区不同程度伪影发生频率的两两比较（P 值）

3 讨论

自20世纪80年代以来，CT凭借其高密度分辨力、对病灶定位准确、后处理功能强大等优势，发展迅猛，已成为临床医学诊断与鉴别诊断的有力手段，在呼吸系统疾病诊断中的优势也日益凸显［4-5］。2019年12月以来，新型冠状病毒肺炎肆虐全球，成为国际突发公共卫生事件［6］。研究表明，肺部CT可检测出肺部毫米级病灶，清晰显示斑片状或节段性磨玻璃密度影，敏感度高，是新型冠状病毒病例筛查、早期诊断、疗效评估的首选影像学方法［7-11］。优良的肺部CT检查图像质量是准确评估病变的必要条件，不管是医师阅片还是人工智能辅助诊断系统对肺部病变的识别，均需良好的CT图像作为基础。肺部CT检查中呼吸伪影对图像质量和诊断准确率的影响也受到了广泛关注。超高龄患者肺部功能下降和呼吸控制不良是肺部CT检查的难题。此前有研究发现，通过改变螺 距［3］、呼吸方式［2］、扫描方向［12］、重建算法［13-14］，以及规范化呼吸训练［1，15］等可在一定程度上提高图像质量。但改变螺距和重建算法均对设备要求较高，基于目前国内基层医院广泛使用的16层CT，故本研究采用该类设备进行数据采集。其次，以往研究对象多为所有年龄段的肺部患者或针对某一类肺部疾患，规范化呼吸训练对可很好配合的中青年患者效果显著，但对配合较差且肺部功能不良的超高龄患者而言，规范化呼吸训练或改变扫描方向都难以达到提高图像质量的效果。基于以上原因，本研究采用16层螺旋CT针对超高龄患者采用改变不同扫描方向和呼吸控制方式，来评估其图像质量和伪影发生率，结果显示采用鼻式呼吸行足向头扫描获得的图像质量评分最高、伪影发生率最低。

临床工作中，肺部CT的扫描方式一般为呼吸控制下行头向足侧扫描，C组采用此方式，但研究对象为高龄患者，因患者年龄的特殊及肺部呼吸功能的减退［16］，导致患者在下肺区易出现重度呼吸伪影，图像质量差，影响诊断。因此，本研究改为足向头侧屏气扫描（D组），发现对超高龄患者而言，C组与D组在肺部各分区的图像质量评分及总评分、伪影发生率及严重程度等方面差异均无统计学意义，与李晓冬等［12］的研究结果不同；分析原因可能是研究对象的差异，慢性阻塞性肺疾病患者与普通超高龄患者的膈肌结构和功能存在差异［17-18］，呼吸屏气达到的效果存在差异，导致结果不同。而后将呼吸控制改为鼻式呼吸，行头向足侧扫描（B组），发现此扫描方案与C、D组相比，轻、中、重度伪影的发生率显著增加，原因是鼻式呼吸时，膈肌一直处于运动状态。文献报道人在静息状态下，呼、吸时间不同，自古便有“呼多吸少”的说法［19］。患者使用鼻式呼吸时，膈肌上抬时间少于下降时间，当扫描方向为头向足侧时，图像重建的方向与膈肌运动的方向相反，导致中、下肺区伪影加重。基于以上原因，本研究提出了一个设想，即在鼻式呼吸下改变扫描方向使图像重建的方向与膈肌运动方向一致是否会对呼吸伪影有所改善，为了验证在患者鼻式呼吸下即膈肌处于持续运动状态时，改变扫描方向能否减轻呼吸伪影，本研究在鼻式呼吸情况下，将扫描方向改为足向头侧（A组），发现其图像质量总评分最高，重度伪影的发生率最低。本研究将高龄患者肺部CT检查过程中的呼吸方式改为鼻式呼吸，并行足向头侧扫描，是针对超高龄患者肺部CT扫描的最优方案。

本研究的不足之处在于仅对图像质量进行了主观评价，未对图像的物理参数进行客观评价［20］；另外，未将扫描方案应用于增强扫描过程中，因此探讨该扫描方案能否提升超高龄患者肺部CT增强扫描的图像质量将是下一步的研究内容。

综上所述，对超高龄患者而言，鼻式呼吸下行足向头侧扫描可减少扫描过程中因屏气困难导致的中、下肺区重度伪影的发生率，提高图像质量，且该方法简单易行，具有较好的临床应用价值。