随着多层螺旋CT (MSCT)技术的不断发展, MSCT引导下肺部经皮穿刺活检术已成为肺癌确诊的主要方法之一^[1], 而有效剂量与生物体辐射效应直接相关, 可以最准确地用来对比不同CT扫描模式的辐射风险^[2]。本文通过对低剂量CT引导下采用三维标测穿刺技术的应用研究, 探讨CT低剂量模式及三维标测穿刺技术在降低肺穿刺活检辐射剂量方面的作用。

选取2011年1月至2012年12月来我院行经皮穿刺活检术的患者100例, 男58例, 女42例, 年龄40~72岁, 平均52.5岁。将100例患者随机分成两组, 各50例, 研究组为低剂量CT引导下应用三维标测穿刺技术活检, 对照组为常规剂量CT引导下使用现有穿刺针穿刺活检, 所有穿刺操作均由同一位经验丰富的胸外科医师完成。

使用德国西门子公司的Somatom Definition双源螺旋CT行低剂量CT及常规剂量CT扫描定位。

使用废弃导丝12根, 每条长约15.0 cm, 按6行6列交叉排列在胶布上, 每段间距1 cm, 上面再用一层胶布加以固定, 制成格栅定位器。

三维标测针由针头、针柄、角度测量仪组成。穿刺针角度指示表盘设计为:在两个互相垂直的平面上, 各有一个仪表, 各仪表盘平面与穿刺针轴线平行, 一个仪表指示横断面角度, 一个仪表指示矢状面角度。仪表盘刻度:仪表的最低点标为90°, 两边各标出90°, 水平线为0°, 最小单位为1°。表针依靠自身重力始终与地面垂直, 当穿刺针与水平面垂直时, 穿刺针轴线就与90°刻度线重合或平行, 当穿刺针倾斜时, 表针与90°线的夹角就是穿刺针倾斜的角度α, 穿刺针轴线与水平面的夹角β与α互余, 又因为0°线与90°线垂直, 所以角α与角θ互余, 所以角β与角θ相等, 圆心角θ等于所对应的圆弧度值, 因此表针在仪表盘上指示出来的角θ度数和穿刺针轴线与水平面的夹角β相等, 这就是穿刺针在穿刺平面内的倾斜角度(如图 1)。根据穿刺路径一致性原理, 三维标测穿刺针可实时显示二维进针角度与深度, 保证了定位扫描时病灶与体表相对应位置(CT提供的三维数据)和实施穿刺时穿刺路径的一致性^[3]。

图 1 手绘三维标测仪的角度显示模型图 注:90°线就是穿刺针轴线, 角β是穿刺进针角度。

根据患者CT定位像确定放置定位格栅定位器, 采用低剂量64层螺旋CT扫描, 条件:120 kV, 20 mAs, 准直宽度0.6 mm×64, 螺距1.0, 增强扫描病灶区, 重建层厚1.0 mm, 层间隔1.0 mm, 纵膈窗重建函数为B31f medium smooth+, 肺窗重建函数为B60f sharp。将薄层传到Syngo work place 3D工作站进行三维重建, 通过多平面重建(MPR)从任意平面切割, 获得肿块冠状面、矢状面和任意角度斜矢状面、冠状面图, 全面地显示肿块的形态、位置及毗邻关系, 实现MSCT的三维立体定位。确定穿刺点、测量进针角度及深度后, 采用可实时显示上述定位数据的三维标测穿刺针穿刺, 然后再扫描病灶区一次, 观察穿刺针进针情况, 达到穿刺目标, 取活检并送病理, 取活检后再用低剂量扫描一次观察有无穿刺并发症。如能一次穿刺成功, 整个穿刺过程定位CT的最少扫描次数为3次。

根据病灶的位置确定穿刺的体位(俯卧位、仰卧位及侧卧位), 栅条定位, 取病灶最大层面贴好栅条定位器, 采用120 kV, 100 mAs, 准直宽度0.6 mm×64, 螺距1.0, 重建层厚2.0 mm, CT扫描, 在横断位图像, 通过逐层追踪和抽象的叠加来确定穿刺层面, 在电脑二维横轴位图像上测量出相关距离和角度, 再利用CT激光线在患者体表的投影标记进针点。去掉栅条定位器, 消毒麻醉后, 采用常规穿刺针穿刺, 行局部CT扫描, 观察穿刺针与病灶的关系, 采取小幅度进针、多次调整进针方法, 若穿刺路径选择不佳, 需调整穿刺方向, 每次穿刺都要CT扫描观察, 需反复穿刺与多次重复扫描, 直至达到活检目标, 取活检。最后行常规剂量全肺扫描, 了解有无穿刺后的并发症。

基于国际放射防护委员会(ICRP) ICRP 103号建议书给出的不同器官和组织的权重因子, 胸部扫描中有效剂量对DLP的转换系数为0.023 mSv/(mGy·cm)^[4]。通过CT自动计算得到每位患者的容积CT剂量指数(CTDI_vol)及剂量长度乘积(DLP)值, 因而肺部的一次扫描有效剂量可以由DLP乘以转换系数得来。每位患者的定位有效剂量=一次CT扫描的DLP×扫描次数×转换系数(0.023)。

记录两组穿刺次数, 定位扫描次数, CT剂量长度乘积(DLP), 计算相应的总有效剂量, 采用SPSS 16.0软件对资料进行统计分析, 均数的比较用t检验, P＜0.05为差异有统计学意义。

实验组穿刺次数为(1.26±0.53)次, CT定位扫描次数为(3.28±0.57)次, 患者所接受的有效剂量为(1.27±0.32) mSv; 对照组穿刺次数为(4.44±1.82)次, CT定位扫描次数为(6.42±1.82)次, 患者所接受的有效剂量为(14.05±04.26) mSv; 实验组与对照组比较, 穿刺次数的差异具有统计学意义(t=11.87, P＜0.05), CT定位扫描次数的差异具有统计学意义(t =11.64, P＜0.05), 患者所接受的总有效剂量的差异具有统计学意义(t=44.03, P＜0.05)。

由于肺部占位性病变的多样性, 尤其肺周围型病变, 影像诊断及鉴别诊断常常变得比较困难^[4]。CT引导下肺部的PNB技术是肺部占位诊断与鉴别诊断重要手段之一^[1], MSCT引导下肺部的经皮穿刺活检术由CT定位和穿刺活检两个过程。但至今CT引导下肺部的穿刺活检过程中, 采用单纯横断面内定位, 穿刺时人们仍然沿用徒手穿刺技术(free-hand technique), 现有穿刺针没有进针角度与深度指示, 穿刺准确性较差, 术者依据CT断层扫描提供的数据, 不借助任何引导装置, 凭自己的经验和判断穿刺病灶, 穿刺路径很难与CT数据相一致, 一次性穿刺成功率较低^[5], 穿刺过程比较繁琐, 需要操作者来回往返于扫描间与扫描控制室, 操作既不规范, 难度又大, 往往需要多次穿刺, 多次CT扫描, 给患者增加了辐射剂量。同时肺内留针时间过长, 并发症的发生率越大^[6]。通过MPR重建, 实现立体显示与评估, 旋转多角度观察占位病变的内部结构, 其与周围组织的关系, 尽量避开大血管、重要器官等。若没有合适的横断面进行定位, 则利用MPR技术, 将横断面旋转, 在斜冠状面或斜失状面上, 由上、下相邻的两个肋间隙里选择合适的皮肤穿刺进入点, 避开病灶中的坏死、液化、出血组织等, 选择实性部位作为活检目标点。并进行穿刺路径测量, 为穿刺提供三维标测数据。穿刺时采用三维标测穿刺针, 既能实时显示二维进针角度又能准确把握深度, 角度指示仪表设计在穿刺针的手柄内, 当穿刺针倾斜时, 指针就指示出进针角度, 实时显示, 充分反应定位数据。穿刺针深度指示设计, 一目了然, 这样穿刺针进多少就显示多少, 操作十分方便, 穿刺深度准确把握。穿刺时实时三维标测, 随时调整进针方向, 穿刺有的放矢, 最优化选择穿刺路径, 真正做到了CT三维数据与穿刺路径的一致性。MSCT引导下三维标测穿刺技术的应用, 使得穿刺过程准确、可靠。穿刺的一次性命中率较高, 减少了穿刺次数, 穿刺次数均数由对照组的(4.44± 1.8)次减少到研究组的(1.26±0.53)次; 同时CT扫描次数均数由(6.42±1.82)减少到(3.28±0.57);穿刺活检准确率却大大提高, 并发症明显减少。

常规CT引导下肺部的经皮穿刺活检术时, 一次性穿刺成功率较低, 为了成功取得活检标本, 常需增加穿刺次数, 每次穿刺都需要用CT扫描来观察穿刺情况, 显著增加了患者的辐射剂量。同时常规肺部CT扫描参数设置以诊断为目的, 数值偏大, 给患者带来了较大的辐射剂量。Brenner和Hall^[7]的研究认为大约2%的恶性肿瘤与CT的电离辐射相关。国际放射防护委员会认为, 接受X射线照射剂量每增加1 mSv将增加5/105的恶性肿瘤发病率^[8]。常规剂量组(120 kV, 100 mAs)扫描, DLP的均数为(94.52±10.90) mGy·cm, 总有效剂量均数为(14.05±4.26) mSv。在肺部穿刺中, CT的主要作用是定位引导作用, 并不是以影像诊断为目的, 本研究组低剂量(120 kV, 20 mAs)扫描, DLP的均数为(16.86±3.51) mGy·cm, 总有效剂量均数为(1.27±0.32) mSv。一次低剂量CT扫描X射线辐射量仅为常规剂量扫描的1/5, 患者接受的有效剂量大幅降低, 对受检患者和工作人员都有较高的防护价值。就患者而言, 应通过正当化和最优化措施, 在满足临床要求的前提下, 合理使用低剂量的原则^[9]。低剂量CT的肺窗图像质量略降低, 噪声稍增多, 通过窗技术进行改善, 依然能清晰显示病灶大小、位置、密度、形态、边缘及与血管等周围组织的解剖关系, 以及穿刺针的方向、角度、深度, 对穿刺针及病灶显示影响不大, 能够满足绝大部分临床需求, 避免了不必要的剂量增加^[10]。

总之, 通过应用低剂量MSCT的三维标测技术, 穿刺准确性大大提高, 成功完成一例穿刺活检所需CT定位扫描的次数明显减少, 使患者所接受的有效剂量大幅降低。因此, 低剂量CT引导下经皮肺穿刺活检应用三维标测技术具有较高的临床应用价值和防护价值。