成人胸部HRCT:概念、适应症、技术参数与方案优化

2021
03/15

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早期的HRCT方法是通过肺部以10-20mm的间隔获得非连续的吸气相薄层图像。


HRCT(High Resolution CT),即高分辨率CT。肺部的HRCT成像已被广泛用于许多肺部疾病的诊断和治疗评估。胸部HRCT是利用薄层CT图像(层厚≤1.5 mm)和高分辨率重建(锐利卷积核)算法来检测和表征影响肺实质和小气道的疾病。随着多排CT(MDCT)扫描仪的发展和广泛使用,它能够在一次屏气中获得整个胸部的近各向同性数据,因此HRCT通常使用MDCT进行。利用MDCT,容积数据可实现多平面(MPR)薄层HRCT重建,有助于评估弥漫性肺部疾病的分布,以及评估并存的局灶性肺部疾病,并应用后处理技术,如最大密度投影(MIP)、最小密度投影(minIP),以及使用容积数据量化肺部和气道特征的软件。

早期的HRCT方法是通过肺部以10-20mm的间隔获得非连续的吸气相薄层图像。这种方法通常适用于非螺旋CT。虽然这种方法大大降低了辐射剂量,但其诊断价值更为有限;它在筛查有弥漫性肺病风险的个体方面的作用可能有限。HRCT图像通常是在患者仰卧位时,在深吸气屏气时获得。其他的选择,包括获得易于吸气相的图像来区分后肺疾病和依赖性肺不张,以及呼气末图像来评估空气潴留。


一位LAM(淋巴管肌瘤病)患者的HRCT扫描显示两侧呈弥散分布的特征性薄壁,圆形,均匀囊肿。

Gupta N, Vassallo R, Wikenheiser-Brokamp KA, McCormack FX. Diffuse Cystic Lung Disease. Part I. Am J Respir Crit Care Med 2015;191:1354-66.


适应症

HRCT的主要目的是检测、表征和确定涉及肺实质和气道疾病的程度。

HRCT用于肺部的适应证包括但不限于以下:

  • 已知或临床怀疑弥漫性肺病的评估;

  • 疑似小气道疾病的评估;

  • 视觉评估弥漫性肺病的程度,以评估治疗有效性;

  • 弥漫性肺病活检最适宜部位的选择指导。

肺部HRCT没有绝对禁忌症。


患有1型Hermansky-Pudlak综合征(HPS-1)肺纤维化的受试者的HRCT扫描结果。显示了来自四个患有HPS-1肺纤维化的个体受试者的代表性HRCT扫描图像。在患有HPS-1肺纤维化的受试者中发现了网状结构(箭头),蜂窝状结构(箭)和毛玻璃影(空心箭)。
Rouhani, Farshid, Brantly, Mark, Markello, Thomas, et al. (2009). Alveolar Macrophage Dysregulation in Hermansky-Pudlak Syndrome Type 1. American journal of respiratory and critical care medicine. 180. 1114-21.

技术参数

尽管CT扫描仪的许多操作是自动化的,但许多技术参数仍然依赖于操作人员。由于这些因素会显著影响HRCT检查的诊断价值,因此,主管医师和操作技师有必要熟悉设备的以下内容:

  • 曝光参数(mAs,kV);

  • 准直;

  • 螺距、机架旋转时间和移床速度;

  • 矩阵、扫描视野和重建视野(FOV);

  • 窗口设置(窗宽和窗位);

  • 重建算法(卷积核)和迭代重建技术;

  • 多排探测器系统的显示层厚(标称层厚)和图像重建间隔或重建增量;

  • 多排探测器系统的探测器配置;

  • 自动曝光控制(角度和z轴管电流调制;关于CARE Dose4D的原理与临床应用注意事项参见:自动管电流调制技术的原理和使用注意事项)和图像质量参考参数(ref. mAs);

  • 辐射剂量报告;

  • 重建图像类型(MPR、CPR、MIP和minIP)和图像平面(轴位、冠状位、矢状位);

  • 序列或螺旋采集模式。

扫描参数之间通常会相互影响,需要协调使用才能达到最优化的效果。比如,增加矩阵可以缩小单个体素的大小,从而提高细节的显示,但是噪声也会随之增加,可以通过适当提高扫描参数(kV,mAs等),增加迭代重建等方法来弥补。通常缩小FOV与提高矩阵可以获得同样的效果。例如512矩阵图像的FOV缩小到原来的四分之一重建就相当于使用1024矩阵的效果。


间质性肺疾病伴晚期肺癌患者间质性肺疾病急性发作,胸部HRCT图像。(A)HRCT扫描显示在用纳米颗粒白蛋白结合紫杉醇治疗之前胸膜下基底显性网状异常。(B)HRCT扫描显示在纳米颗粒白蛋白结合紫杉醇治疗的第四个疗程中出现了额外的毛玻璃影。
Yasuda, Yuto, Nomizo, Takashi, Ozasa, Hiroaki, et al. (2017). Retrospective analysis of acute exacerbation of interstitial lung diseases with nanoparticle albumin-bound paclitaxel in patients with advanced lung cancer with preexisting interstitial lung disease. Molecular and Clinical Oncology. 7.


HRCT方案优化

CT检查的优化要求主管医师在仔细审查相关病史和临床指征以及所有先前可用的相关影像学研究的基础上制定适当的HRCT方案。

1 应根据具体的医疗适应症制定方案。应选择在患者可接受的低辐射剂量水平下提供与检查诊断需要一致的图像质量的技术。当获得容积HRCT数据时,鼓励利用MPR重建来提升疾病分布和形态的评估。对于不同适应症,方案应至少包括以下内容:

  • 适合患者大小的管电压和管电流。为每个检查使用相似的技术参数可以促进检查之间的直接比较,并且如果采用定量CT测量,则更有价值。
  • 应使用可使剂量最小化的技术(如管电流调制、自动kV调制   )。使用较低辐射设置的成像会受到图像噪声的影响,这种噪声可以通过迭代重建技术抵消。然而,在使用迭代技术时应特别小心,因为某些高强度迭代重建加权可能会掩盖细微的肺间质发现,并导致对患者潜在肺部疾病的不准确描述。
  • 正确的仰卧位和/或俯卧位体位选择以及最佳的呼吸训练。
  • 呼吸状态(吸气和/或呼气),有适当的呼吸指示;在完全吸气时进行吸气扫描非常重要。呼气图像通常在最大呼气结束时获取。


仰卧位(上图)和俯卧位(下图)扫描图像的区别。

  • 在可能的情况下,容积HRCT的移床速度可实现单次屏气采集。
  • 数据采集的序列(增量HRCT)或螺旋(容积HRCT)模式。如上所述,螺旋式容积采集通常推荐用于吸气采集。对于呼气和俯卧采集,轴位采集的增量为10–20 mm或更大,以减少辐射剂量。
  • 机架旋转时间:≤1s。
  • 重建图像厚度(序列CT≤1.5mm,螺旋CT≤1.5mm标称层厚)。
  • 中高锐利度重建算法,例如用于肺部图像的骨算法或锐利算法。避免使用过于锐利的重建算法,这会产生过多的图像噪声和高强度迭代重建的使用,这会降低空间分辨率。
  • 患者在等中心的适当位置,以尽量减少辐射剂量并优化图像质量。
  • 要成像的感兴趣区域的上下范围,通常从肺尖到肋膈角。对于其他序列,如俯卧或呼气HRCT成像,鼓励缩短z轴覆盖范围和/或增加成像位置之间的增量,以减少患者辐射暴露。
  • 在可能的情况下,应选择适合成像时患者大小的扫描视野。
  • 重建的视野仅限于肺部,以优化每位患者的空间分辨率。
  • 发送到图片存档和通信系统(PACS)的重建图像或重新重建(如冠状位、矢状位、斜位MPR和MIP   )的平面,厚度和层间距。
  • 在放射记录中保留辐射剂量报告。


同一患者吸气相(上图)与呼气相(下图)扫描图像的区别


2 应注意以下几点:
  • 考虑到影响辐射剂量的因素,特别是对小体型成人的影响,以及增加螺距、降低kV及管电流等技术,辐射剂量达到指南要求,并将z轴覆盖范围限制在临床问题区域。其他可以降低辐射剂量的因素是使用序列采集和较大的扫描间隙,这可用于呼气和俯卧位HRCT成像以补充吸气相检查。所有患者应确定俯卧位成像的适宜性,特别是在随后的HRCT扫描中;省略不必要的序列以提供减少剂量的机会。

  • 在适当的吸气和呼气水平采集无运动的图像。

3 在进行HRCT评估肺实质和小气道时,不应使用静脉(IV)碘造影剂,肺内造影剂可能会掩盖细微的肺部病变。此外,静脉注射造影剂对弥漫性肺病的解释价值不大,且会使患者暴露于与使用碘造影剂相关的风险中。

4 定期审查更新HRCT扫描协议。


肺朗格汉斯组织细胞增生症(pulmonary Langerhans cell histiocytosis, PLCH)患者的HRCT扫描显示特征性不规则/钝形囊肿。
Gupta N, Vassallo R, Wikenheiser-Brokamp KA, McCormack FX. Diffuse Cystic Lung Disease. Part I. Am J Respir Crit Care Med 2015;191:1354-66.


设备要求
要获得可接受的肺部临床HRCT扫描,CT扫描仪应满足或超过以下能力:
  • 扫描时间:转速≤1秒。
  • 层厚:≤2mm。
  • 算法:骨骼或锐利算法。
  • 螺旋CT扫描仪上提供序列扫描模式。

肺GGO,标准卷积核(左图)与锐利卷积核(右图)重建的比较(


目前MDCT的螺旋扫描模式通常都具有容积HRCT扫描的能力,可以使用特定的层厚与算法获得高清的图像。在某些特别需求的情况下,可以使用上述描述的参数对扫描方案进行优化,以期能在ALARA原则下获得满足诊断需求的HRCT图像。


参考文献:
Radiology A C O . ACR practice guideline for the performance of high-resolution computed tomography (HRCT) of the lungs in adults. Pulmonary Medicine.
李果珍. 临床CT诊断学. 中国科学技术出版社, 1994.

2021年3月12日


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关键词:
适应症,胸部,参数,技术,呼气,算法,疾病

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