新型冠状病毒肺炎(简称新冠肺炎)传染能力很强, 经呼吸道飞沫或密切接触传播^[1-2], 患有慢性基础疾病的中老年人、孕妇及儿童易感^[3], 老年患者若不及时诊断、治疗易延误病情, 导致病情迅速恶化, 增加病死率。因此, 早发现、早诊断、早隔离、早治疗对提高治愈率、降低病死率、改善预后及控制疫情传播意义重大。目前诊断新冠肺炎的金标准为新冠病毒病原核酸检测, 但存在检测时间相对较长、生物安全要求高、敏感度低及对检测者技术要求高等缺点^[4], 易导致漏诊、延误病情, 增加传播风险。新冠肺炎的肺部CT表现具有较高的特征性^[5], 对疾病的筛查及辅助诊断有关键作用。但CT扫描电离辐射危害较大, 研究^[6]表明, 电离辐射与致癌的风险呈正相关性, 且整个诊疗过程中患者需行多次胸部CT检查, 以判断治疗情况, 指导下一步救治方案。低剂量CT扫描既能得到满足诊断要求的图像质量, 还能降低辐射剂量, 目前已被逐渐应用于胸部体检^[7]。本研究旨在探讨单能量技术结合多模型迭代重建(adaptive statistical interative reconstruction-Veo, ASIR-V)算法在疑似新冠肺炎患者行低剂量CT扫描中的应用价值, 现报道如下。

前瞻性分析2020年1月20日至3月31日我院发热门诊诊断疑似新冠肺炎患者80例, 诊断标准参照国家卫生健康委员会颁布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第六版)》^[3]。将80例根据随机数字表法分为低剂量组和常规剂量组各40例。低剂量组男28例, 女12例; 年龄33~81岁, 平均(58.14±10.23)岁, 体质量指数(body mass index, BMI)18.37~31.04 kg/m², 平均(24.52±4.47)kg/m²; 扫描范围205.02~290.13 mm, 平均(263.18±32.95)mm。常规剂量组男25例, 女15例; 年龄35~79岁, 平均(55.23±8.71)岁; BMI 20.96~29.23 kg/m², 平均(22.76±1.99)kg/m²; 扫描范围119.83~275.07 mm, 平均(209.08±51.44)mm。所有患者均知情并自愿参加本研究, 检查前均签署知情同意书, 并经我院伦理委员会批准。

采用GE 256排Revolution CT扫描仪。患者双侧手臂举过头顶, 采用仰卧位头先进, 自头侧至足侧扫描, 扫描范围从肺尖至肺底, 扫描时嘱患者吸气后屏气。低剂量组采用能谱扫描模式(110 kV)和80%ASIR-V算法, 扫描参数:使用自动管电流调制技术, 范围80~200 mA; 常规剂量组采用传统扫描模式和滤波反投影算法(filtered back projection, FBP), 扫描参数:120 kV, 180~500 mA。其余参数均相同, 扫描野Large Body, 矩阵512×512, 噪声指数12.0, 采用小焦点, 转速0.7 s/转, 探测器Z轴覆盖范围80 mm, 螺距0.992, 层厚、层距均为5.0 mm; 重建层厚、层距均为0.625 mm, 重建方式为标准重建+肺重建, 肺窗窗宽1 500 HU、窗位-500 HU, 纵隔窗窗宽400 HU、窗位40 HU。

由2位高级职称影像诊断医师采用双盲法对图像进行主观评分, 意见不一致时, 协商达成一致。采用5分制进行评价, 评分标准^[8]:5分, 优, 解剖结构显示较清楚, 图像清晰, 无伪影; 4分, 良好, 解剖结构显示清楚, 轻微伪影, 满足诊断要求; 3分, 一般, 解剖结构能辨认, 轻度伪影, 不影响诊断; 2分, 差, 解剖结构显示不清, 能大致辨认, 中度伪影, 不符合诊断要求; 1分, 较差, 解剖结构无法辨认, 伪影较重, 无法诊断。图像质量评分≥ 3分, 方可满足诊断要求。

将原始扫描数据传至AW 4.7工作站, 选择胸廓入口处胸锁乳突肌、T₆水平胸主动脉及肺底竖脊肌3个层面无伪影、密度均匀区进行测量, ROI大小105 mm²。测量并记录CT值及其标准差, 将CT值大小作为信号强度值, SD作为噪声值, 分别计算各个层面的SNR, SNR=CT值/SD。

根据剂量报告分别记录2组CT剂量指数(volume CT dose index, CTDIvol)、剂量长度乘积(dose lenth product, DLP), 并计算有效辐射剂量(effective dose, ED), ED=k×DLP, 其中k为欧洲CT质量标准指南中的胸部转换因子, 成年人k值取0.014 mSv/(mGy·cm)^[9]。

采用SPSS 22.0统计软件进行数据分析。计量资料符合正态分布以x±s表示, 计数资料以百分比(%)表示。计算2种扫描模式的诊断敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及诊断符合率, 并行χ²检验。对2组一般资料、图像质量及辐射剂量采用两独立样本t检验, 以P < 0.05为差异有统计学意义。2名医师对图像质量主观评价结果的一致性行Kappa检验, K ≥ 0.75为一致性较好; 0.75 > K ≥ 0.4为一致性一般; K < 0.4为一致性较差。

2组患者年龄、BMI及扫描范围差异均无统计学意义(t=0.238, 0.393, 0.081;P=0.429, 0.538, 0.216), 具有可比性。

图像质量主观评分低剂量组(4.34±0.28)分, 常规剂量组(4.78±0.15)分, 差异无统计学意义(t=0.157, P=0.273)。2组图像病灶的形态、大小、边界及密度等均显示清晰(图 1, 2)。2名医师对图像质量主观评价的一致性较好(K=0.81, P < 0.05)。

低剂量组与常规剂量组在胸廓入口处胸锁乳突肌、T₆水平胸主动脉及肺底竖脊肌处的SNR差异均无统计学意义(均P >0.05)(表 1)(图 1, 2)。

表 1

表 1 2组图像SNR比较（x±s）

表 1 2组图像SNR比较（x±s） 组别 例数 胸廓入口处胸锁乳突肌 T6水平胸主动脉 肺底竖脊肌 低剂量组 40 2.94±0.46 2.80±0.36 2.73±0.37 常规剂量组 40 4.23±0.28 3.14±0.70 3.26±0.77     t值 0.163 0.081 0.059     P值 0.213 0.073 0.146

图 1

图 1 男，56岁，以发热、呼吸困难3 d就诊，采用常规剂量传统扫描模式和滤波反投影（FBP）算法，120 kV，180~500 mA  图 1a，1b  纵隔窗示图像解剖结构显示良好；肺窗示右肺外带多发斑片状磨玻璃密度影，边界清晰  图 2  男，48岁，以发热4 d就诊，采用低剂量能谱扫描模式和多模型迭代重建（ASIR-V）算法，80~200 mA   图 2a，2b  纵隔窗示图像解剖结构显示一般，噪声增大，SNR稍低；肺窗示右肺中叶片状磨玻璃密度影，病灶形态、边界、密度等均显示清晰

以核酸检测为诊断金标准, 2组诊断疑似新冠肺炎的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及诊断符合率差异均无统计学意义(均P > 0.05)(表 2、3)。

表 2

表 2 2组诊断疑似新冠肺炎结果

表 2 2组诊断疑似新冠肺炎结果  例 组别 核酸检测 阳性 阴性 合计 低剂量组 阳性 27 1 28 阴性 5 7 12 常规剂量组 阳性 29 2 31 阴性 3 6 9

表 3

表 3 2组对疑似新冠肺炎患者诊断效能比较

表 3 2组对疑似新冠肺炎患者诊断效能比较  %（例/例） 组别 例数 敏感度 特异度 阳性预测值 阴性预测值 诊断符合率 低剂量组 40 84.38（27/32） 87.50（7/8） 96.43（27/28） 58.33（7/12） 85.00（34/40） 常规剂量组 40 90.63（29/32） 75.00（6/8） 93.55（29/31） 66.67（6/ 9） 87.50（35/40）     χ2值 0.571 0.410 0.253 0.151 0.105     P值 0.450 0.522 0.615 0.697 0.745

低剂量组CTDIvol、DLP及ED均明显低于常规剂量组, 差异均有统计学意义(均P <0.05)(表 4)。

表 4

表 4 2组辐射剂量指标比较（x±s）

表 4 2组辐射剂量指标比较（x±s） 组别 例数 CTDIvol（mGy） DLP（cm·mGy） ED（mSv） 低剂量组 40 4.99±1.62 162.58±58.57 2.27±0.82 常规剂量组 40 14.06±1.83 410.44±70.38 5.74±0.98     χ2值 -8.303 -6.053 -6.052     P值 < 0.001 < 0.001 < 0.001     注：CTDIvol，CT剂量指数；DLP，剂量长度乘积；ED，有效辐射剂量。

新冠病毒属于人类易感病毒, 主要通过飞沫和密切接触传播, 有学者^[2]报道, 在新冠肺炎患者的粪便中检测到病毒核酸, 因此也应注意粪口传播。新冠肺炎患者临床早期主要表现为发热、肌肉酸痛等, 实验室检查白细胞计数正常或减少, 淋巴细胞比例减少, 临床表现缺乏特异性。DR检查虽辐射剂量较低, 但漏诊率较高, 而新冠肺炎患者肺部CT表现具有特征性, 且其空间分辨率较高, 属于断层成像, 能够避免因解剖结构重叠而导致的漏诊, 较DR更易于显示微小病变, 因此胸部CT被推荐作为辅助诊断和筛查新冠肺炎的首选影像学检查手段^[10-11]。低剂量CT扫描在满足图像质量的前提下, 能最大限度地降低电离辐射对患者的危害, 因此被应用于新冠肺炎的检查中。临床主要通过降低管电压、管电流、采用大螺距扫描和新的迭代重建算法等降低辐射剂量^[12-13]。

研究^[14-15]表明, 降低管电压和管电流诊断新冠肺炎, 既可得到满意的图像质量, 又能降低患者辐射剂量。本研究采用能谱扫描模式和ASIR-V算法降低管电流, 利用单能量技术结合80%ASIR-V算法降低辐射剂量。常规CT扫描是混合能量图像, 而能谱扫描可获取从40~140keV不同X线能量的单能量图像。单能射线能谱变窄, 射线能量提高, 使之更均匀, 从而满足低剂量CT扫描的技术要求。另外, 单能量图像具有噪声最低、组织结构对比最好、解剖细节及病变细节显示最清晰等特点, 且高单能量图像可增加不同组织结构的对比, 有利于等密度病变和小病灶的探查及发现^[16]。有学者^[17]报道, 120 keV单能量图像对新冠肺炎患者病灶显示最佳, 与本研究结果相近。

降低管电压和管电流, 均可导致图像噪声增加、对比度降低及图像质量下降等。ASIR-V算法是一种全新的迭代重建算法, 根据噪声、物体及物理三大结构模型进行建模计算, 降低图像噪声而获得剂量优势。因此, 在相同噪声水平和图像质量条件下, 扫描剂量可显著降低。另外, ASIR-V算法在保证空间分辨率的同时, 增加密度分辨力, 且运算数据量小, 重建速度快^[18]。传统的FBP算法, 虽然重建速度较快, 但重建模型忽略了球管焦点、体素、探测器单元等因素, 过于理想化, 不能反映数据采集过程中的真实情况, 且对原始数据需求量大, 不可避免地增加了患者的辐射剂量。因此, 通过降低管电压或管电流无法获得低噪声、高质量的图像^[19]。

本研究采用宽体探测器CT, 单扇区时间分辨率29 ms, 最快转速可达0.28 s/转, 采用能谱扫描模式探测器Z轴最大覆盖范围可达80 mm。因此, 对重症无法屏气的新冠肺炎患者也能获得良好的图像质量。本研究结果表明, 图像质量主观评分低剂量组与常规剂量组差异无统计学意义(P > 0.05), 且2名医师对图像质量主观评价的一致性较好（K=0.81，P < 0.05）。本组胸廓入口处胸锁乳突肌、T₆水平胸主动脉及肺底竖脊肌三处的SNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。低剂量组诊断疑似新冠肺炎的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及诊断符合率与常规剂量组相近，差异均无统计学意义（均P>0.05）。低剂量组平均ED为（2.27±0.82）mSv，较常规剂量组（5.74±0.98）mSv降低约60.45%，差异有统计学意义（P < 0.05），仅相当于4~5次X线检查的辐射剂量, 符合低剂量CT扫描标准^[20]。

本研究不足之处:未将不同级别的单能量和ASIR-V算法与常规剂量组进行对比分析, 得出既能降低辐射剂量又能满足诊断要求图像质量的最佳组合, 因此还有待进一步研究。

综上所述, 单能量技术(110 keV)结合80%ASIR-V算法低剂量CT扫描能够在保证图像质量的前提下显著降低辐射剂量, 对新冠肺炎的筛查、辅助诊断及预后随访具有重要的临床应用价值, 值得推广使用。