中华放射医学与防护杂志  2020, Vol. 40 Issue (10): 794-797   PDF    
引用本文
李浩, 宁先英, 成兰, 雷子乔, 郑传胜, 余建明, 吴红英. 基于感染防控的新型冠状病毒肺炎低剂量CT扫描方案的临床应用研究[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2020, 40(10): 794-797, DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2020.10.011.
基于感染防控的新型冠状病毒肺炎低剂量CT扫描方案的临床应用研究
李浩 , 宁先英 , 成兰 , 雷子乔 , 郑传胜 , 余建明 , 吴红英     
华中科技大学同济医学院附属协和医院放射科 分子影像湖北省重点实验室, 武汉 430022
收稿日期: 2020-03-12
通信作者: 吴红英, Email:cathyhyw@126.com
[摘要] 目的 探讨感染防控下新型冠状病毒（COVID-19）肺炎低剂量CT扫描方案的临床应用。方法 分析2020年1月20日到2020年2月28日在华中科技大学同济医学院附属协和医院确诊的COVID-19病例的CT影像140例，将患者分为低剂量组和常规剂量组。低剂量组（120 kV，31 mAs）70例，其中轻症51例，重症15例，危重症4例；常规剂量组（120 kV，自适应毫安秒）70例，其中轻症48例，重症17例，危重症5例。比较两组病例有效剂量（E）、图像信噪比（SNR）、对噪比（CNR），由两位高、中年资影像诊断医生对图像进行主观评分。结果 低剂量组和常规剂量组E比较，差异有统计学意义（t=-48.343，P < 0.05）。低剂量组的SNR和常规剂量组的SNR比较，差异无统计学意义（P>0.05）。低剂量组的CNR和常规剂量组的CNR比较，差异无统计学意义（P>0.05）。主观评价均满足诊断需求，轻症患者中，低剂量组和常规剂量组的影像主观评分比较，差异无统计学意义（P>0.05）；重症与危重患者中，低剂量组和常规剂量组的影像主观评分比较，差异有统计学意义（t=-2.781，P < 0.05）；但两组图像均符合诊断要求。结论 对COVID-19患者进行低剂量CT扫描，可在满足诊断需求的前提下降低患者辐射剂量。
[关键词] 新型冠状病毒    感染防控    低剂量计算机体层成像    图像质量    
Evaluation of low-dose CT protocol of novel coronavirus pneumonia based on infection prevention and control
Li Hao , Ning Xianying , Cheng Lan , Lei Ziqiao , Zheng Chuansheng , Yu Jianming , Wu Hongying     
Department of Radiology, Union Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Hubei Province Key Laboratory of Molecular Imaging, Wuhan 430022, China
Corresponding author: Wu Hongying, E-mail:cathyhyw@126.com
[Abstract] Objective To explore a low dose CT scanning method on novel coronavirus (COVID-19) pneumonia based on infection prevention and control. Methods A total of 140 patients with confirmed novel coronavirus pneumonia in Xiehe hospital from January 20, 2020 to February 28, 2020 were undertaken CT scan and divided into low dose group and conventional dose group. The patients in low dose group(120 kV, 31 mAs) consisted of mild type(51), severe type(15) and critically ill type(4); and those in conventional dose group(120 kv, adaptive milliampere second) consisted of mild type(48), severe type(17) and critically ill type(5). The effective radiation dose, SNR and CNR of CT scan were compared between two groups. A senior and a middle radiologist made the image subjective quality scores, respectively. Results The effective dose in low dose group was lower than that of conventional dose group(t=-48.343, P < 0.05). There was no significant difference in SNR and CNR between two groups(P>0.05). For severe and critically ill patients, the score in low dose group was significantly lower than that in conventional dose group(t=-2.781, P < 0.05). There was no significant difference in scores between two groups for mild patients(P>0.05). Conclusion Low-dose CT scanning could meet the image quality needs for patients with COVID-19 and meanwhile significantly reduce the radiation dose.
[Key words] COVID-19    Infection prevention and control    Low dose CT computed tomography    Image quality    

自2019年12月新冠肺炎在武汉发现以来, 疫情传播迅速, 感染范围广泛, 控制难度很大, 疫情已经波及全国和世界。为了加强疫情防控, 全国各城市也先后启动了重大突发公共卫生事件一级响应。在国家卫生健康委员会新型冠状病毒肺炎诊疗方案中[1], 明确了影像学表现对新冠肺炎的发现、发展和转归具有重要的意义。

作为放射影像技师在新冠肺炎患者的CT检查中, 在做好感染防控的前提下, 使用低剂量CT检查技术, 既能降低辐射剂量, 又能保证图像质量, 这是眼下一个新的命题。本研究搜集了2020年1月20日到2020年2月28日在华中科技大学同济医学院附属协和医院确诊的140例COVID-19患者, 就其在严格的感控和确保图像质量的前提下, 进行低剂量肺部CT扫描报告如下。

资料与方法

1.研究对象:回顾性分析2020年1月20日到2020年2月28日在华中科技大学同济医学院附属协和医院行胸部CT平扫的患者140例, 男78例, 女62例, 年龄21~77岁, 其中轻症99例, 重症32例, 危重症9例。经华中科技大学同济医学院附属协和医院医学伦理委员会审核通过。纳入标准:患者在行胸部CT扫描后一周内进行咽拭子标本定量实时逆转录聚合酶链反应(PCR)确诊COVID-19阳性。排除标准:未得到确诊结果的病例。

2.检查方法与检查设备:检查设备为美国GE公司750HD CT。所有患者均为仰卧位, 双手上举, 扫描范围为从胸廓入口到膈肌尖端水平, 包含整个肺野, 嘱患者注意呼吸指令。两组病例均在严格按照新型冠状病毒肺炎感染防控工作方案[2]的前提下进行CT扫描, 扫描前要求受检者戴口罩, 摆位技师隔室操作或远距离操作。扫描参数中的管电流, 低剂量组为恒定管电流31 mAs, 常规剂量组为自适应管电流, 自动根据定位相中患者体型自动选择管电流; 两组病例其他扫描参数一致, 管电压120 kV, X射线管旋转时间为0.5 s, 层厚层间距均为5 mm, 螺距为0.984。

3.图像重建:采用50%自适应迭代重建技术(ASIR)对图像进行重建, 扫描完成的原始数据重建成层厚为1.25 mm、层间距1.25 mm的图像, 肺窗窗宽1 200、窗位-600, 纵隔窗窗宽400、窗位40。

4.图像分析:(1) 客观评价:选取感兴趣区(ROI)(大小约150 mm2)时均在肺窗进行, 同一病例肺实质、肌肉组织、脂肪组织的ROI的形状大小均一致, ROI分别置于肺实质、前胸壁皮下脂肪及奇静脉水平左冈下肌, 其中肺实质ROI的选取尽量避开血管走行处; 测定患者有效辐射剂量及图像噪声比SNR、对比噪声比CNR。SNR=HU肺实质mean值/SD肺实质, CNR=(HU肺实质mean值-HU肌肉mean值)/SD脂肪, 最终结果取绝对值。记录扫描过程中CTDIvol及剂量长度乘积(DLP)值。采用公式: E=DLP×k, 计算患者有效辐射剂量(k=0.014 mSv·mGy-1· cm)[3], 比较两组病例SNR、CNR、E客观评价图像。

(2) 主观评价:由两位高、中年资影像诊断医生采用双盲法对图像进行主观评分。评分根据图像伪影和是否能够用于诊断采用5分制, 5分:图像组织结构显示清晰, 对比度好, 基本无伪影, 噪声小, 完全能满足诊断要求; 4分:图像组织结构显示较清晰, 对比度较好, 无明显伪影, 能满足诊断需求; 3分:图像组织结构显示较清楚, 对比度较好, 伪影较轻, 图像噪声稍大, 能满足诊断要求; 2分:图像组织结构显示稍差, 伪影明显, 噪声较大, 但基本能满足诊断要求; 1分:组织结构显示不清, 图像伪影严重, 噪声大, 不能满足诊断要求。≥2分的图像被认为可以接受。当两者意见不一致时, 由第3名医师仲裁。

5.统计学处理:采用SPSS 18.0进行统计分析, 计量资料以x±s表示。对低剂量组和常规剂量组经正态性检验采用独立样本t检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

结果

1.体质量指数(BMI)比较:低剂量组和常规剂量组的BMI分别为(22.41±2.3)和(22.02± 1.9)kg/m2, 两者比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.剂量比较:低剂量组和常规剂量组的DLP分别为(85.98±5.38)、(385.48±51.55)mGy·cm, 两者比较差异有统计学意义(t=-48.343, P < 0.05)。低剂量组和常规剂量组E分别为(1.20±0.06)、(5.40±0.72)mSv, 两者比较差异有统计学意义(t=-48.343, P < 0.05)。

3. SNR和CNR比较:低剂量组和常规剂量组SNR分别为22.54±5.45、24.45±7.12, 两者比较差异无统计学意义(P>0.05)。低剂量组和常规剂量组CNR分别为40.95±5.97、43.00±7.90, 两者比较差异无统计学意义(P>0.05)。

4.主观评分:低剂量组和常规剂量组的整体评分分别为3.72±1.09和4.07±0.74, 低剂量组的主观评分和常规剂量组的主观评分比较, 差异无统计学意义(P>0.05), 但均满足诊断需求。

低剂量组和常规剂量组的轻症评分分别为4.05±0.88和4.23±0.63, 低剂量组的轻症评分和常规剂量组的轻症评分比较, 差异无统计学意义(P>0.05)。低剂量组和常规剂量组的重症与危重症评分分别为2.84±1.12和3.72±0.88, 低剂量组的重症与危重症评分和常规剂量组的重症与危重症评分比较, 差异有统计学意义(t=-2.781, P < 0.05)。

讨论

新冠肺炎的确诊主要依靠核酸检测, 但由于核酸检测采样受限等原因导致假阴性[4], 就将耽误此部分人群的治疗, 甚至带来更大范围的传播[5]。而胸部CT拥有检查快捷方便、假阴性率低等特点, 因此CT检查在新冠肺炎的筛查与病情评估中具有重要意义。

CT检查作为客观的分析新冠肺炎患者病情的一种有效工具, 为临床评估提供准确、快速、真实的依据, 目前CT已经作为临床诊断及出院评估的一项重要指标, 但由于CT的辐射属性, CT扫描条件的制定至关重要。不同的扫描条件将会影响图像质量或者增大患者接受的辐射剂量。由于新型冠状病毒的特殊性, 其较长时间的潜伏期、患者治愈出院需要评估肺部病变的吸收情况等原因, 患者可能需要反复进行肺部CT检查, 而患者反复接受高剂量的CT辐射将会带来辐射风险[6-7]。本研究结果得到低辐射剂量组与常规辐射剂量组患者的有效辐射剂量差异有统计学意义, 因此从患者接受辐射剂量考虑, 低剂量的肺部CT扫描方案更有利于保护患者。

管电流与辐射剂量呈线性相关关系[8], 因此本研究采用降低管电流的方法达到降低辐射剂量的目的, 结果显示A组辐射剂量明显低于B组, 差异有统计学意义。但毫安降低使得有效光电子减少, 图像的噪声将增加, 故本研究的重建方法采用了ASIR迭代重建技术, ASIR将光子的统计精确建模和电子噪声作为重要参考指标[9], 本研究结果显示, 以ASIR重建算法的低剂量扫描方案和常规剂量扫描方案的两组病例的SNR和CNR未见明显差异, 与以往研究结果相仿[10]。

本研究中的主观评价将低剂量组和常规剂量组的患者分成两类, 一类为轻症患者, 另一类为重症与危重症患者。重症与危重症患者的评分低于轻症患者, 其能原因为重症与危重症患者因病情较重出现不同程度急性呼吸道症状甚至呼吸窘迫, 无法配合呼吸导致呼吸运动伪影较大, 导致主观评分较低。且低剂量组与常规剂量组在轻症患者中主观评分差异无统计学意义, 但在重症与危重症患者中有明显差异, 其可能原因为因疫情紧急重症与危重症患者入组样本较小而导致结果差异, 今后应加大重症与危重症的样本量研究。

本研究有以下不足之处:1新型冠状病毒肺炎常规辐射剂量与低辐射剂量扫描方案的病灶检出率是否一致, 本研究并未深入研究, 因为治疗后是否在短期内病变消失, 或者由于病情的进展有新发病灶。2由于疫情紧急, 本研究仅采用降低mAs来降低辐射剂量, 其他参数的改变来降低辐射剂量是否影响图像的评价本研究并未涉及。

综上, 在严格感染防控下的新冠肺炎患者胸部CT扫描时, 低剂量扫描方案可在不影响诊断的情况下降低辐射剂量。

利益冲突  所有作者无利益冲突, 排名无争议, 作者的配偶、工作伙伴或子女不存在影响研究结果的财务关系, 在此对研究的独立性和科学性予以保证

作者贡献声明  李浩负责本文模型构建及实验设计、论文攥写; 宁先英、成兰参与数据的搜集、整理及统计学分析; 雷子乔、郑传胜、余建明参与研究并给与指导性意见; 吴红英负责指导论文的攥写并修改论文

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