2020年中国CT检查行业概览表明，16排CT(电子计算机断层扫描仪)仍是我国保有量最多的类型，占比高达46%。由于硬件及扫描模式限制，使用某些探测器组合时无法重建出层厚≤1 mm的影像。在常规Body(体部)扫描模式下，如选择16 × 0.75 mm探测器组合，虽可重建出1 mm横断面图像，但由于允许使用的最大螺距过小，使得扫描速度过慢，进行胸部检查时扫描时间过长，增加了患者配合屏气的难度，乃至降低检查的成功率。如选择16 × 1.5 mm探测器组合，虽可大幅度提高扫描速度，但只能重建出最薄2 mm的横断面图像。王培玺等^[1]的研究表明，重建层厚越薄，肺小结节的检出能力越强；崔兆国等^[2]的研究表明，1 mm重建层厚对AI(Artifical Intelligence)检测肺结节的敏感度最高，效能最优。本研究旨在对比Philips Brilliance16 CT使用Lung Nodule(肺结节)和Body(体部)扫描模式在行胸部检查中的影像质量与辐射剂量以及分析上述两种模式对不同检查目的的适应性。

1. 病例资料：回顾性分析2023年6至7月在首都医科大学附属北京同仁医院急诊科行胸部CT平扫的患者65例，将其分为2组。其中，高分辨力组共34例，男17例、女17例，年龄8~86岁，平均(51.9±19.3)岁，扫描长度内平均胸部水当量直径17.2~34.4 cm，平均(25.8±3.0)cm，扫描长度232.7~352.3 cm，平均328.2(302.7，338.6)cm；常规组31例，男13例、女18例，年龄14~89岁，平均(45.2±17.8)岁，扫描长度内平均胸部水当量直径21.1~30.1 cm，平均(25.9± 2.4)cm，扫描长度296.4~389.1 cm，平均(333.7± 21.4)cm。纳入标准：扫描所得图像无明显运动伪影及体外金属异物伪影的均纳入本项研究。排除标准：屏气配合不佳造成图像模糊以及扫描时双手不能配合上举的患者图像未纳入本项研究。

2. 检查方法及扫描参数

(1) 模体研究：用荷兰Philips公司生产的Brilliance 16 CT机对美国Phantomlab公司生产的Catphan500模体进行扫描。扫描时均设置管电压为120 kV，管电流为150 mAs，X射线管旋转时间均设置为0.5 s/圈，Resolutions均设置为High，重建矩阵均设置为512 × 512。第一步，将Catphan500模体常规摆放，扫描时探测器/螺距组合分别设置为16 × 1.5 mm/0.8以及16 × 0.75 mm/0.9~1.5共7组，采用Lung Enhanced(L)算法重建，其中16 × 1.5 mm探测器组合重建2 mm层厚，1 mm间距横断面影像，16 × 0.75 mm探测器组合重建1 mm层厚，1 mm间距，以试验两种扫描参数下xy平面内空间分辨力的变化情况。第二步，将Catphan模体旋转90°水平置于检查床上，并将4~6线对置于近似垂直于z轴方向，使用同样的螺距及探测器组合扫描，采用Standard(B)算法分别重建2 mm层厚，1 mm间距以及1 mm层厚，1 mm间距横断面影像，以试验两种扫描参数下Z轴方向上图像的空间分辨力的变化情况^[3-4]。

(2) 临床研究：高分辨力组与常规组患者均采用首都医科大学附属北京同仁医院Philips Brilliance 16 CT行胸部常规平扫，患者扫描时选择使用高分辨力以及常规扫描方案。设置管电压均为120 kV，开启Dose Right及Z-Dom管电流调制功能，X射线管旋转时间均设置为0.5 s/圈，Resolutions均设置为High，肺窗重建算法均采用Lung Enhanced(L)，边缘强化均设置为0.75，窗宽窗位均调整为1 500/-700，重建矩阵均设置为512 × 512，纵隔窗重建算法均采用Stnd(B)，边缘强化均设置为0，窗宽窗位均调整为350/40，重建矩阵均设置为512 × 512，扫描范围从膈顶至肺尖，以减少发生呼吸运动造成图像伪影的可能^[5]。所有患者均采取吸气后屏气扫描；其中高分辨力组采用16 × 0.75 mm探测器组合，重建1 mm层厚，1 mm间距横断面薄层肺窗影像；常规组采用16 × 1.5 mm探测器组合，重建最薄2 mm层厚，1 mm间距横断面薄层肺窗影像；两组患者扫描后均记录患者的扫描时间。

3. 图像后处理：将扫描所得患者影像传至Philips Portal工作站，重组5 mm层厚，5 mm间距横断面纵隔窗及冠状位肺窗影像；将扫描所得Catphan500影像传至Philips Portal重组2 mm层厚，1 mm间距横断面影像及1 mm层厚，1 mm间距冠状面影像。

4. 辐射剂量评价：所得患者影像、剂量报告均导入Byer Radimetrics系统计算并比较高分辨力组与常规组患者的全身剂量，包括SSDE、采用国际放射防护委员会(ICRP)103号出版物组织器官权重因子计算的有效剂量以及器官剂量，包括甲状腺以及女性患者的乳腺剂量。

5. 图像质量评价

(1) 客观评价：在Philips Portal工作站上对扫描所得Catphan500原始影像进行实际层厚测量记录，并与标称层厚对比计算误差，将重组所得2 mm层厚，1 mm间距横断面图像的兴趣层面拷贝至Image J软件测量xy平面内的调制传递函数(MTF)值，并描点绘图，比较其值随扫描条件变化的情况；同样，将重组所得1 mm层厚，1 mm间距冠状面影像的兴趣层面拷贝至ImageJ软件，测量z轴方向上图像的MTF值，比较其值随扫描条件变化的情况。

选取高分辨力组与常规组患者胸部纵隔窗影像的肺尖部右侧斜方肌、左侧胸大肌以及剑突水平的胸主动脉、背景区作为兴趣区，分别测量其CT值与SD值，计算并比较两组影像中兴趣区的信噪比(SNR，SNR=A_v/SD)、对比度噪声比[CNR, CNR=(A_v-A_v^′)/$\sqrt{\left(S D^2+S D^2\right) / 2}$]及品质因子(FOM，FOM=CNR²/CTDI_Vol)。

(2) 主观评价：由2名工作多年的主治以上医师以双盲法对高分辨力组与常规组患者的肺窗图像质量进行主观评价，对横断位(原始薄层图像)和冠状位(MPR重组图像)分别进行打分。

根据既往临床诊断经验以5分制标准评价胸部CT图像质量，其中5分为肺野内细节显示清晰，便于诊断；4分为肺野内细节显示尚可，易于诊断；3分为肺野内细节显示一般，但尚不影像诊断；2分为肺野内细节显示欠清，影响诊断；1分为肺野内细节显示模糊，无法诊断。由于病理(如肺炎)或生理(如心脏搏动区伪影)造成的肺内细节显示模糊不在考虑范围内。

6. 统计学处理：采用SPSS 27.0软件对所得实验结果进行统计学分析。采用Shapiro-Wilk检验对数据进行正态性分析，符合正态分布的计量资料用x±s表示，不符合正态分布的用M(Q₁, Q₃)表示。高分辨力组与常规组患者性别构成及肺窗图像的主观评分比较采用Pearson卡方检验；两组患者间特征参数包括年龄、胸部水当量直径，全身辐射剂量参数包括SSDE、ICRP103，器官剂量参数包括甲状腺剂量、女性患者的乳腺剂量以及纵隔窗图像的SNR、CNR比较采用独立样本t检验。扫描长度、扫描时间以及纵隔窗图像的FOM比较采用非参数Mann-Whitney U检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

1. 病例资料分析：高分辨力组与常规组患者性别构成、年龄、胸部水当量直径、扫描长度差异均无统计学意义(P>0.05)，可以进行影像质量，辐射剂量的比较。

2. 辐射剂量比较：高分辨力组与常规组患者的全身剂量指标差异无统计学意义，体表敏感器官剂量指标差异有统计学意义(t=2.80、2.30，P < 0.05，表 1)。

表 1(Table 1)

表 1 高分辨力组与常规组患者所受的辐射剂量比较(mGy/mSv，x±s) Table 1 Comparison of radiation doses received by patients in the high-resolution and conventional groups (mGy/mSv, x±s) 全身/器官剂量 高分辨力组 常规组 t值 P值 SSDE 8.3±2.0 7.9±1.13 1.0 0.30 ICRP103 4.3±0.8 4.6±0.75 1.7 0.10 甲状腺 0.8±0.3 1.1±0.4 2.8 0.007 女性乳腺 8.2±1.6 9.3±1.5 2.3 0.03 注：SSDE. 体型特异性剂量估算值；ICRP103. 采用国际放射防护委员会103号出版物组织器官权重因子计算的有效剂量数值

表 1 高分辨力组与常规组患者所受的辐射剂量比较(mGy/mSv，x±s) Table 1 Comparison of radiation doses received by patients in the high-resolution and conventional groups (mGy/mSv, x±s)

3. 高分辨力组与常规组患者扫描时间的比较: 高分辨力组34例的扫描时间为6.1~9.3 s，平均为8.7(8.1，9.0)s，常规组31例的扫描时间为7.5~10.0 s，平均为(8.5±0.6)s，两者差异无统计学意义(P>0.05)。

4. 高分辨力组与常规组扫描参数的高对比分辨力比较: 由于常规Body模式允许使用的最大螺距过小，常规组最大螺距值为0.9，因此无法得出1.0~1.5数值。通过对Catphan500模体扫描所得影像分析及MTF测量。两种扫描条件下所得图像的实际层厚与设备的标称层厚相符。xy平面内与z轴方向上的高对比分辨力均随螺距以及层厚的增加而下降；其中高分辨力组扫描条件在xy平面内的高对比分辨力相较于常规组有所提升，但差异性不大，10%MTF差距在5%左右；在z轴方向上用高分辨力组条件所得图像的高对比分辨力相较于常规组有显著提升，10%MTF差距近20%(图 1~2，表 2)。实例临床扫描病例冠状面对比见图 3。

A. 高分辨力组；B. 常规组 图 1 xy平面高对比模块对比 A. High-resolution group; B. Conventional group Figure 1 Comparison of xy plane high contrast module

A. 高分辨力组；B. 常规组 图 2 z轴方向高对比模块对比参数扫描所得图像 A. High-resolution group; B. Conventional group Figure 2 Comparison of high-contrast modules along the z-axis

表 2(Table 2)

表 2 常规组与高分辨力组不同螺距的MTF值对比 Table 2 Comparison of MTF between the conventional and high-resolution groups 组别 0.8 0.9 1.0 1.1 1.3 1.4 1.5 xy平面     常规组 0.83 0.82 — — — — —     高分辨力组 — 0.82 0.89 0.87 0.88 0.86 0.87 z轴     常规组 0.53 0.44 — — — — —     高分辨力组 — 0.68 0.68 0.69 0.66 0.63 0.63 注：“—”为无数据

表 2 常规组与高分辨力组不同螺距的MTF值对比 Table 2 Comparison of MTF between the conventional and high-resolution groups

A. 高分辨力组参数扫描所得图像，患者为男性，33岁，胸廓有效直径为26.1 cm，扫描长度332.6 cm；B. 常规组参数扫描所得图像，患者为女性，37岁，胸廓有效直径为26.3 cm，扫描长度334.7 cm 图 3 两体型相似患者冠状位影像对比 A. Image obtained through scanning using parameters of the high-resolution group, of a 33-year-old male, with an effective chest diameter of 26.1 cm and a scan length of 332.6 cm; B. Image obtained through scanning using parameters of the conventional group, of a 37-year-old female, with an effective chest diameter of 26.3 cm and a scan length of 334.7 cm Figure 3 Comparison of coronal images of two patients with similar body types

5. 高分辨力组与常规组患者图像纵隔窗的客观指标比较: 常规组患者的右侧斜方肌SNR、CNR、FOM值均显著高于高分辨力组，差异有统计学意义(t=4.1、5.8、4.4，P < 0.05)；高分辨力组与常规组患者的左侧胸大肌SNR、CNR、FOM值差异无统计学意义(P>0.05)。高分辨力组患者的胸主动脉SNR、CNR、FOM值均显著高于常规组，差异有统计学意义(t=3.4、4.4、3.4，P < 0.05，表 3)。

表 3(Table 3)

表 3 高分辨力组与常规组图像纵隔窗客观评价比较 Table 3 Objective evaluations of images in the mediastinal window of the high-resolution and conventional groups 测量指标 高分辨力组 常规组 t值 P值 SNR     右侧斜方肌 3.4±1.0 4.8±2.8 4.1 ＜0.001     左侧胸大肌 5.1±1.8 4.6±1.6 1.3 0.20     胸主动脉 3.4±1.1 2.5±0.9 3.4 0.001 CNR     右侧斜方肌 128.5±32.5 182.1±41.8 5.8 ＜0.001     左侧胸大肌 175.7±38.3 183.6±35.9 0.9 0.40     胸主动脉 169.1±29.9 136.1±31.1 4.4 ＜0.001 FOM     右侧斜方肌 3 024.1 (1 806.4，3 604.7) 6 041.9±3 174.9 4.4 ＜0.001     左侧胸大肌 5 498.7 (3 281.9，7 054.9) 6 064.4±2 617.3 0.6 0.6     胸主动脉 4 585.0 (3 571.5，6 403.3) 3 317.0±1 475.3 3.4 ＜0.001 注：SNR. 信噪比；SNR. 对比噪声比；FOM. 品质因子

表 3 高分辨力组与常规组图像纵隔窗客观评价比较 Table 3 Objective evaluations of images in the mediastinal window of the high-resolution and conventional groups

6. 高分辨力组与常规组患者图像肺窗的主观评价评分：高分辨力组与常规组患者图像分别经两位高年资诊断医师进行主观评价，图像质量优良，均符合诊断要求。医师1及医师2对两种扫描方案所得横断面及冠状面肺窗影像的主观评分均差异无统计学意义(P>0.05，表 4)。

表 4(Table 4)

表 4 高分辨力组与常规组患者图像的医师主观评分(例) Table 4 Subjective ratings by radiologists for the images of patients in the high-resolution and conventional groups 图像 组别 医师1 医师2 5分 4分 3分 < 2分 5分 4分 3分 < 2分 横断位 高分辨力组 21 13 0 0 24 10 0 0 常规组 22 7 2 0 18 13 0 0 冠状位 高分辨力组 21 13 0 0 17 17 0 0 常规组 22 7 2 0 9 21 1 0

表 4 高分辨力组与常规组患者图像的医师主观评分(例) Table 4 Subjective ratings by radiologists for the images of patients in the high-resolution and conventional groups

本研究通过对模体扫描及临床病例回顾性研究对比分析了两种临床常用扫描参数高、低对比分辨力的性能优劣和对不同检查目的的适应性。引入了Byer Radimetrics系统对患者胸部水当量直径进行测量，获取了比体质量指数更加精准的患者胸部体型特异性差异，确保了高分辨力组与常规组患者扫描参数下影像质量与辐射剂量具有可比性。并用该系统估算了患者体表敏感器官的辐射剂量，解决了临床病例特定器官剂量不宜获取的问题。

随着影像诊断技术的进步和AI技术的发展，肺内微小病变的检出率越来越高。胸部CT检查作为诊断肺内小病灶、小结节的主要依据，也对图像质量提出了更高的要求。研究表明，减小CT扫描层厚, 可大幅度提高肺内微小病灶的检出能力^[6-8]。16排CT受限于设备性能，扫描层厚与扫描速度往往不能兼顾，且过长的扫描时间在需屏气部位的检查中不具备可行性。本研究探讨了如何充分利用现有资源，根据检查目的更加合理的选择扫描参数。

本研究排除了不能配合屏气及屏气不足的患者，这是由于16排CT由于硬件限制，胸部的扫描时间多数集中在8~10 s。本研究的结果表明，高分辨力组和常规组在扫描长度无差异的情况下，扫描时间亦无明显差异，这是由于高分辨力组与常规组扫描参数在扫描过程中，床位运行的速度差异性不大。因此，应用高分辨力组的扫描参数不会造成患者因长时间屏气造成不适，亦不会增加因屏气配合不佳而造成检查失败的风险。

本研究排除了双手无法配合上举的患者，这是由于此类患者由于双侧手臂在定位像上的影像会影响设备的剂量调制^[9-12]，并且手臂对射线的衰减作用亦会影响器官剂量，给高分辨力组与常规组患者所受辐射剂量的对比带来困难。本研究的结果表明，两组患者所受的辐射剂量差异无统计学意义，这是因为虽然高分辨力组使用较小的探测器宽度，降低了射线利用率，使辐射剂量有升高的趋势，但是较大的螺距可以大幅度降低辐射剂量^[13-14]，两者的作用相结合，造成两组患者所受的全身辐射剂量和SSDE相当。考虑使用了剂量调制功能，故两组患者的体型特异性差异(胸部水当量直径)影响了管球输出剂量的高低，而ICRP103与SSDE不成线性变化，考虑是来源于两组患者平均扫描长度无明显差异。

常规组患者所受的甲状腺剂量明显高于高分辨力组，这是由于甲状腺毗邻胸部CT扫描野的上界，在CT扫描中，CT管球绕人体旋转360°才能获得足够的投影数据从而重建出横断位影像，在螺旋扫描的模式下，由于检查床是连续运动的，故在扫描的起止位置各有管球旋转180°，产生了辐射剂量而无该层面横断位影像的体层称为超范围扫描区域，其长度等于所使用准直宽度的一半。常规组使用的准直宽度更宽，涵盖了更多的甲状腺组织，从而使患者所受的甲状腺剂量上升。另外，常规组女性患者的乳腺剂量亦显著高于高分辨力组，这是因为乳腺位于体表，在较大螺距的扫描模式下，CT管球绕人体旋转的过程中，部分乳腺组织有更大的可能性位于射线的出射面上，从而大幅度地降低了乳腺剂量^[15]。

高分辨力组与常规组扫描参数下所得图像的实际层厚均与标称层厚相符。其中两组在xy平面内的空间分辨力差异性不大。但在z轴方向上，高分辨力组的空间分辨力要明显高于常规组，这是由于层厚对于z轴分辨力的影响要远大于螺距的影响^[16-17]；MTF不随螺距增加而下降的部分数据，考虑是由于受到图像噪声随机性的影响所造成的测量误差所致^[18-19]。

常规组患者的斜方肌SNR、CNR、FOM值均显著高于高分辨力组，这是由于大螺距扫描时对CT球管的热容量要求升高，16排CT球管的热容量较小，在扫描体型较宽厚的患者时，肩部，脊柱交界区对X射线衰减程度较大，造成光子数下降，噪声值升高，从而使图像的信噪比等指标下降。而胸大肌由于距离脊柱较远，故而受到的影响较小，因此高分辨力组与常规组患者的相关指标差异性不大。高分辨力组患者的胸主动脉SNR、CNR、FOM值均显著高于常规组，考虑是由于虽然较小的重建层厚使单一薄层图像的噪声值增加，但多平面重组一定厚度的MPR图像时，有更多的层面参与平均，使噪声值快速降低，从而使图像的相关指标参数得到改善。

实际病例的扫描结果主观评分表明，高分辨力组与常规组图像的影像质量优良，均能满足急诊常规诊断需求，因而主观评分差异性不大。但高分辨力组无3分病例，也从一定程度上证明了其成像稳定性。研究表明，使用16 × 1.5 mm的探测器行胸部CT扫描得到的诊断信息与其他参数方案无差异^[20]，但研究中只对比了横断位的图像质量，并未对比冠状位，本研究亦是对其研究的一个补充。

综上所述，行胸部CT检查时，当观察重点为肺野内肺纹理、肺小结节、细小支气管及纵隔时，宜采用Lung Nodule扫描模式，有助于降低患者器官剂量，提高肺野内清晰度及纵隔软组织对比噪声比；当观察重点为体表软组织，特别是体型宽厚者肩颈交接区部位软组织时，宜采用Body扫描模式，有助于降低图像噪声，提高图像信噪比。

本研究采用Radimetrics系统对患者的体表敏感器官进行统计分析，该系统的工作原理是利用患者于该次检查的剂量报告和横断位图像中，患者的胸部水当量直径特征后台匹配与患者体型特异性最为吻合的体模，在该模型上计算患者于该扫描条件下的患者的器官剂量数值。该方法虽然解决了临床扫描病例无法获取器官剂量的问题，但其准确性无法与热释光剂量系统(TLD)直接测量相媲美。虽然该系统的后台提供了相当丰富的体模类型，但不能保证任意体型的患者都能匹配到与自身体型特征最为接近的体模，这也可能给测量结果带来误差。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明  徐楚霖负责论文撰写；马文涛负责实验设计；张永县负责模体扫描；刘云福负责回顾分析图像数据；康天良负责数据统计分析；郭森林负责回顾分析剂量信息；牛延涛负责论文修改、审核