基于正位定位像精准制定胸部低剂量CT扫描范围的优势及方法初步研究

梁张瑞，刘香仱，吕发金

(重庆医科大学附属第一医院放射科，重庆 400016)

胸部低剂量CT扫描(low-dose computed tomography，LDCT)作为一种早期肺癌筛查技术，目前被广泛应用于临床中[1]。根据2020年发布的胸部CT扫描规范专家共识，胸部扫描范围为肺尖到肺底；当怀疑肋骨外伤时，应扫描至肋骨结束[2]。但在日常工作中的扫描范围难以实现规范化。虽然研究表明LDCT扫描的辐射剂量约为标准CT扫描的五分之一[3]，但辐射剂量作为医患双方一直关注的重点话题，不容忽视。本研究旨在探讨基于肺部CT正位定位像精准制定扫描范围方法，为其在临床中推广应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2021年5月10日至2021年5月15日于重庆医科大学附属第一医院行胸部低剂量CT检查的590例患者为研究对象。其中男性278例，女性312例；年龄18～89岁，平均(50.89±15.71)岁。纳入标准：所有行胸部低剂量检查的患者。排除标准：多部位联合扫描，扫描体位不正或手术植入物对扫描范围定位有干扰者。

1.2 方法

1.2.1 CT扫描方式 采用SIEMENS SOMATOM Perspective 64排128层CT扫描仪，行螺旋扫描，管电压：120 kV，管电流：20～60 mAs，准直器宽度：64×0.6 mm，螺距1.1，球管旋转时间0.6 s，层厚/层间距：5 mm/5 mm，重建层厚：1 mm；矩阵：512×512。所有扫描数据传输到我院图像存储与传输系统(picture archiving and communications system，PACS)。

1.2.2 影像学分析 由两位有十年以上工作经验的放射科医生共同在本院PACS阅读所有患者胸部CT正位定位像，同时在层厚为5 mm的肺窗和纵隔窗横断面图像上观察CT扫描范围。对于所有研究对象，均根据棘突确定扫描范围，再按照从肺尖到肺底确定扫描范围，前者记为精准扫描组(A组)，后者记为常规扫描组(B组)，分别统计用A、B组能够完成全肺扫描的人数。其中，A组中的精准扫描，为从T1椎棘突上缘到T12椎棘突下缘和T1椎棘突上缘到L1椎棘突下缘。同时记录患者CT容积剂量指数(CT dose index volume，CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product，DLP)。根据2003年英国CT辐射剂量调查报告(NRPBW67)的建议[4]：有效辐射剂量(effective dose，ED)的计算公式为ED(mSv)=DLP(mGy·cm)×k。式中，k=0.014 mSv·mGy-1·cm-1。由DLP=CTDIvol×扫描长度，扫描长度=层厚×扫描层数，计算A组每位患者DLP。为了根据身材探讨精准扫描范围制定方法，还记录了患者的身高和体重，通过身体质量指数(body mass index，BMI)=体重(kg)/身高(m)2，计算出患者的BMI[5]。本组590例患者中共有247例患者找到身高、体重记录。由于精准扫描范围制定还要受到患者吸气状态的影响，本研究综合考虑患者的吸气状态及BMI，进一步细化制定精准扫描范围的方法。根据患者的吸气状态，在CT正位定位像上观察评估患者吸气情况，参照《放射诊断学》[6]，以第10后肋为参考标准，膈肌在第10后肋以上为吸气不充分，膈肌在第10后肋水平及以下为深吸气(即吸气充足)，在深吸气条件下且能看到后肋膈角边缘为吸气过足。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 精准扫描范围能完全覆盖全肺CT检查的人数

所有590例患者胸部CT定位像中，精准扫描范围从T1椎棘突上缘到T12椎棘突下缘有489例，占82.9%；从T1椎棘突上缘到L1椎棘突下缘有100例(16.9%)；从T1椎棘突上缘到L2椎棘突上缘有1例，占0.2%。

2.2 精准扫描与常规扫描辐射剂量及扫描层数的比较

A组的DLP(114.5±64.84vs.125.0±70.26)mGy·cm和ED(1.60±0.90vs.1.75±0.98)mSv均低于B组(P<0.001)。A组扫描层数较B组减少6.00(四分位间距：4.00～9.00)。

2.3 根据BMI制定精准扫描范围的ROC分析

247名患者BMI平均(23.50±3.27)kg/m2，根据患者BMI对精准扫描范围行ROC曲线分析，结果显示，AUC为0.665(95%CI：0.557～0.774，P=0.005)，约登指数最大值为0.29，临界值BMI=20.85 kg/m2，对应的灵敏度和特异度分别80.7%、48.3%。见图1。

由于精准扫描范围制定还要受到患者吸气状态的影响，本研究综合考虑患者的吸气状态及BMI，在ROC分析时进一步细化了制定精准扫描范围的方法。进行胸部CT扫描时，根据BMI结合吸气情况，BMI≥20.85 kg/m2时，扫描范围T1椎棘突上缘到T12椎棘突下缘；当患者的BMI<20.85 kg/m2时，扫描范围从T1椎棘突上缘到L1椎棘突下缘。但当患者BMI≥20.85 kg/m2且吸气过足时，扫描范围从T1椎棘突上缘到T12椎棘突下缘调整为T1椎棘突上缘到L1椎棘突下缘。见图2、图3及图4。

3 讨论

在美国20世纪80年代进行的CT扫描不到300万次，但到21世纪初进行的CT扫描接近8 000万次，并且以每年大约10%的速度增长[7]。CT辐射剂量问题随之而来。自20世纪80年代初以来，美国医学成像人均辐射剂量增加了近6倍[8]。国内研究[9]发现，CT检查人数均年有效剂量贡献最大的部位为胸部，高达50.45%。由于CT涉及的电离辐射越来越多地被认为是一种潜在的致癌物[10]，GBZ130-2020《放射诊断放射防护要求》中明确指出，除非有疾病风险指征，否则不宜使用CT进行健康体检[9]。因此，每次检查都应该优化辐射剂量。如何将辐射剂量降到最低，一直是临床关注的焦点。本研究针对目前的胸部低剂量CT扫描技术，结合患者的BMI及吸气状态，研究了基于肺部CT正位定位像精准制定扫描范围方法。

目前，CT检查中降低辐射剂量的主要措施有降低管电压、降低管电流、增大螺距、自动管电流调制技术以及使用迭代重建算法[11-15]，这些措施都是从机器的硬件和软件方面考虑而提出来的。但是CT扫描过程中规范化操作同样能降低辐射剂量，DLP作为反映扫描范围内辐射剂量的参数，为CTDIvol与扫描范围的乘积。对于CTDIvol相同的患者，由于扫描范围不同，DLP不同[16-17]，最终会导致患者有效辐射剂量的不同。在胸部CT扫描临床工作中，扫描技师以肺尖到肺底的扫描为常规扫描方案，难以做到精准扫描，通常存在多扫描，导致扫描范围加大，从而增加了患者不必要的辐射剂量。本研究提出的根据棘突确定扫描范围的精准扫描方案，通过与常规扫描方案对比，发现精准扫描相比于常规扫描可减少的扫描层数中位数位达6层，把常规扫描所产生的辐射剂量降低8.5%，表明精准扫描可以通过减少扫描数据量，从而减少患者不必要的辐射剂量，避免造成图像冗余,有利于质量管理控制。

根据棘突确定扫描范围的精准扫描方案，本研究中1例患者的扫描范围被设定为T1椎棘突上缘到L2椎棘突上缘，患者BMI<20.85 kg/m2且吸气过足,按照本研究中提出的精准扫描方案，扫描范围应该是T1椎棘突上缘到L1椎下缘，但由于患者吸气过足，导致扫描范围超出精准扫描范围。此外，根据BMI对患者精准扫描范围设定的ROC分析中，其特异度不高，原因可能是T1椎棘突上缘到L1椎棘突下缘人数过少。本研究也发现，要实施精准扫描，在扫描过程中患者的体位必须规范，否则在定位像中患者的T1椎棘突不易观察到而无法进行精准扫描范围的设定。本研究不足之处在于：(1)为单中心回顾性分析，未考虑患者性别、年龄对扫描范围的影响；(2)回顾性分析的病例数偏少。今后的研究中，将扩大样本量，并展开前瞻性研究。

综上所述，行胸部低剂量CT扫描时，当患者BMI≥20.85 kg/m2时，扫描范围从T1椎棘突上缘到T12椎棘突下缘；当患者BMI<20.85 kg/m2时，扫描范围从T1椎棘突上缘到L1椎棘突下缘。但当患者BMI≥20.85 kg/m2且吸气过足时，扫描范围从T1椎棘突上缘到T12椎棘突下缘调整为T1椎棘突上缘到L1椎棘突下缘。根据患者BMI和吸气情况实施的胸部正位定位像精准制定胸部低剂量CT扫描范围，给扫描技师提供胸部精准扫描参考标准，在现有设备条件下不改变扫描参数，减少CT辐射剂量，减少成像数据，具有一定临床意义。