低劑量CT結(jié)合迭代靶重建技術(shù)在健康體檢篩查早期肺癌中的應(yīng)用價值

廉艷東 潘宇寧 黃求理

●臨床研究

低劑量CT結(jié)合迭代靶重建技術(shù)在健康體檢篩查早期肺癌中的應(yīng)用價值

廉艷東 潘宇寧 黃求理

目的 探討低劑量CT結(jié)合迭代靶重建（IR）技術(shù)在健康體檢篩查早期肺癌中的應(yīng)用價值。方法 選取行肺部低劑量CT檢查的健康體檢者100例（有結(jié)節(jié)病變者優(yōu)先選取），與同期行常規(guī)劑量CT檢查的普通患者100例進行比較。由2位經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師獨立進行圖像解讀與評價，并對結(jié)節(jié)性質(zhì)進行定性診斷，再與病理切片進行對照；測量并比較兩組圖像噪聲、CT值、信噪比（SNR）、輻射劑量參數(shù)[劑量長度乘積（DLP）、容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、有效劑量（ED）]。 結(jié)果 低劑量組DLP、CTDIvol、ED均明顯低于常規(guī)劑量組（均P＜0.05）。2位醫(yī)師對低劑量組、正常劑量組的主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果一致，均符合診斷要求；兩組縱隔窗、肺窗主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。低劑量組圖像噪聲、SNR均高于常規(guī)劑量組（均P＜0.05）；兩組CT值比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。低劑量組中有肺結(jié)節(jié)病變者57例，其中確診為早期肺癌7例，炎性病灶20例，鈣化及瘢痕結(jié)節(jié)30例；CT診斷結(jié)果與病理診斷結(jié)果相符。 結(jié)論 低劑量CT結(jié)合IR技術(shù)可在健康體檢篩查早期肺癌中推廣應(yīng)用。

低劑量CT 迭代靶重建技術(shù) 肺癌 健康體檢 應(yīng)用價值

隨著CT技術(shù)的快速發(fā)展，其對細微病變的靈敏度和分辨率不斷提高，在健康體檢中的應(yīng)用日益廣泛。螺旋CT檢查能大幅提升肺內(nèi)結(jié)節(jié)的檢出率，但發(fā)達國家認(rèn)為CT檢查是導(dǎo)致醫(yī)源性輻射的最主要原因之一[1]。因此，近年來有學(xué)者提出了低劑量CT的概念[2]。但低劑量在降低輻射的同時亦會降低圖像質(zhì)量，而迭代靶重建（IR）技術(shù)的出現(xiàn)恰好彌補了這一不足[3]。相關(guān)研究表明，IR技術(shù)能降低50%的CT輻射量并保持較好的圖像質(zhì)量[4-5]。IR算法作為濾波反投影重建算法的一種替代方法，可以提高CT圖像質(zhì)量，降低圖像噪聲，減少圖像偽影，并使空間分辨率不受損失。近年來CT生產(chǎn)廠家相繼推出了基于不同模型構(gòu)建的多種IR算法應(yīng)用于臨床，如西門子公司推出的圖像空間IR技術(shù)、基于原始數(shù)據(jù)IR技術(shù)，GE公司推出的自適應(yīng)統(tǒng)計IR技術(shù)、模型基礎(chǔ)的IR技術(shù)，Philips公司推出的iDose4技術(shù)，Toshiba公司推出的低劑量自適應(yīng)IR技術(shù)等[6]。本研究應(yīng)用Philips公司的iDose4技術(shù)，以探討低劑量CT結(jié)合IR技術(shù)在健康體檢篩查早期肺癌中的應(yīng)用價值。

1 對象和方法

1.1 對象 從2014年12月至2015年12月寧波市第一醫(yī)院行肺部低劑量CT檢查的500例健康體檢者中選取100例（有結(jié)節(jié)病變者優(yōu)先選取），其中男48例，女52例；年齡40～78（46.5±6.5）歲。選擇同期行常規(guī)劑量CT檢查的普通患者100例，其中男54例，女46例；年齡38～65（50.0±12.0）歲。兩組在性別、年齡等方面比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。

1.2 檢查方法 使用飛利浦Brilliance16排螺旋CT機進行全肺屏氣掃描，掃描范圍自肺尖至肺底。掃描參數(shù)：采集層厚5mm，層間距5mm，矩陣512×512，準(zhǔn)直器16排×0.75mm，設(shè)置自動重建2mm。設(shè)置肺窗（窗寬1600，窗位-600），F(xiàn)OV300～350mm，管電壓120kV，管電流50mAs。常規(guī)掃描參數(shù)：管電壓120kV，管電流150mAs。自動重建2mm圖像發(fā)現(xiàn)可疑結(jié)節(jié)，對該結(jié)節(jié)進行高級迭代靶成像（層厚1mm，間隔0.8mm，矩陣1 024× 1 024），并進行冠狀位、矢狀位重建。

1.3 主觀圖像質(zhì)量評價 重建圖像傳輸?shù)綀D像存檔和傳輸系統(tǒng)（PACS），CT圖像包括縱隔窗及肺窗。從PACS中調(diào)出圖像，由2位經(jīng)驗豐富的放射科醫(yī)師獨立進行主觀圖像質(zhì)量評分。采用5分等級評分法對不同重建技術(shù)CT圖像數(shù)據(jù)集縱隔窗、肺窗圖像進行評分，評分依據(jù)包括CT圖像噪聲程度、結(jié)構(gòu)輪廓顯示及圖像總體印象，結(jié)構(gòu)評價包括主動脈、肺動靜脈及其較大分支、肺葉及肺段支氣管等顯示的情況。低劑量迭代CT圖像的兩肺紋理及肺內(nèi)病變顯示是否清晰，縱隔內(nèi)組織結(jié)構(gòu)和病變層次是否清楚，有無偽影存在，是否影響疾病的診斷。評分標(biāo)準(zhǔn)：1=優(yōu)秀，結(jié)構(gòu)顯示清晰，對比度良好；2=好，結(jié)構(gòu)顯示比較清晰，對比度尚可；3=中等，圖像質(zhì)量介于2～4之間；4=較差，結(jié)構(gòu)顯示一般，有偽影；5=差，結(jié)構(gòu)顯示差，對比度差，偽影重。2位醫(yī)師均在不被告知CT圖像所采用的重建技術(shù)的情況下，分別對圖像進行觀察與評價，并經(jīng)協(xié)商確定最終主觀圖像評分。

1.4 參數(shù)測量 測量圖像噪聲、CT值、信噪比（SNR）、輻射劑量參數(shù)[劑量長度乘積（DLP）、容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、有效劑量（ED）]。選取軸位圖像的同一層面同一解剖位置作為感興趣區(qū)，由1位放射科醫(yī)師測量重建圖像的噪聲、CT值，并計算SNR=CT/噪聲。每組圖像分別選取2個感興趣區(qū)：肺動脈分叉水平升主動脈區(qū)及降主動脈區(qū)，每個感興趣區(qū)包含100個左右像素。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 應(yīng)用SPSS16.0統(tǒng)計軟件。計量資料用表示，兩組間客觀圖像噪聲、SNR、CT值、輻射劑量參數(shù)（DLP、CTDIvol、ED）等比較采用配對t檢驗；兩組間主觀圖像質(zhì)量評分的差異采用非參數(shù)Mann-Whitney U檢驗。

2 結(jié)果

2.1 兩組輻射劑量參數(shù)比較 低劑量組輻射劑量參數(shù)（DLP、CTDIvol、ED）均明顯低于常規(guī)劑量組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），見表1。

表1 兩組輻射劑量參數(shù)比較

2.2 兩組主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果 2位醫(yī)師對低劑量組、正常劑量組的主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果一致，均符合診斷要求，見圖1。兩組縱隔窗、肺窗主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果比較，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），見表2。

圖1 常規(guī)劑量組與低劑量組在同一層面上的肺內(nèi)結(jié)構(gòu)[a：常規(guī)劑量組（120kV，150mAs）；b：低劑量組（120kV，50mAs）；a-b評分均為1（優(yōu)秀），肺內(nèi)結(jié)構(gòu)顯示清晰，均符合診斷要求]

2.3 兩組客觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果 低劑量組圖像噪聲、SNR均高于常規(guī)劑量組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）；兩組CT值比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見圖2和表3。

2.4 低劑量組結(jié)節(jié)病變患者診斷結(jié)果 低劑量組中肺結(jié)節(jié)病變57例，其中確診為早期肺癌7例，炎性病灶20例，鈣化及瘢痕結(jié)節(jié)30例。CT診斷結(jié)果與病理診斷結(jié)果相符，見圖3。

表2 兩組主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果比較[例（%）]

圖2 低劑量組（a、c、e）與常規(guī)劑量組（b、d、f）客觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果（a-b：肺窗降主動脈；c-d：縱隔窗降主動脈；e-f：縱隔窗主動脈分叉處；Ar為感興趣區(qū)范圍，Av為CT值，SD為標(biāo)準(zhǔn)差）

3 討論

輻射劑量與圖像質(zhì)量是兩個矛盾的載體[7]。增加一定程度的輻射劑量可提升圖像質(zhì)量，將病灶更加清晰地顯示出來，然而輻射劑量過大又會對患者身體造成一定的損害。因此，如何在確保圖像質(zhì)量的前提下最大限度地降低輻射劑量，是當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究的熱點。比如肺結(jié)節(jié)成像參數(shù)，低劑量5mm篩查結(jié)節(jié)層厚太厚，易造成漏診；1mm圖像數(shù)據(jù)量太大，易使診斷醫(yī)師產(chǎn)生視覺疲勞；因此，目前多采用自動重建2mm圖像進行結(jié)節(jié)篩查。有研究認(rèn)為管電流30～50mAs足以滿足檢測肺結(jié)節(jié)的需要[8]，亦有研究認(rèn)為可用20mAs甚至更低的管電流且不影響肺結(jié)節(jié)的檢出[9]。筆者認(rèn)為應(yīng)謹(jǐn)慎選擇過低的管電流，避免追求低量而導(dǎo)致噪聲值升高，最終造成圖像細節(jié)顯示受限甚至丟失[10]。本研究結(jié)合實際，故采用50mAs的管電流。由于肺內(nèi)氣體與實質(zhì)組織之間的良好對比，肺的各種細微結(jié)構(gòu)與肺泡腔等氣體有足夠的密度差別，因此肺部較適合低劑量螺旋CT檢查。本研究顯示低劑量組CT診斷與病理診斷結(jié)果相符，無一例漏診或誤診；可見IR技術(shù)解決了低輻射劑量對圖像的影響。

表3 兩組客觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果比較

圖3 低劑量組結(jié)節(jié)病變患者影像學(xué)特征與病理切片對照（a-c：CT診斷為“早期肺癌考慮”；d：病理診斷為“原位癌”，HE染色，×10）

IR技術(shù)是一種重建CT圖像的基本方法。它可以在重建圖像過程中有效降低噪聲，解決傳統(tǒng)的濾波反投影算法因劑量降低產(chǎn)生的噪聲問題，并且IR算法在降低圖像噪聲、提高CT圖像質(zhì)量的同時不損失圖像空間分辨率。它能對電子噪聲及其他物理因素引起的偽影進行很好的處理，且能在確保圖像質(zhì)量的同時最大限度地降低輻射劑量[11]。

本研究進一步證實低劑量CT結(jié)合IR技術(shù)能在降低受檢者輻射劑量的同時，又能保證圖像質(zhì)量，可在健康體檢篩查早期肺癌中推廣應(yīng)用。

[1]吳光耀,雷皓.CT檢查輻射風(fēng)險的研究進展[J].臨床放射學(xué)志,2008, 27(7):978-980.

[2]孫連超.健康體檢中胸部低劑量螺旋CT掃描的綜合應(yīng)用價值[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘(連續(xù)型電子期刊),2015,15(35):146.

[3]李德維,鄭曉林,鄧?yán)?等.低劑量迭代重建技術(shù)CT掃描在顱腦外傷中的臨床應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2015,23(3):165-168.

[4]Oaoyu.The research p rog ress of iterative reconstruction algorithm[J].Chinam ed icalequipm ent,2013,28(3):23-25.

[5]肖慧娟,候平,劉杰,等.低劑量CT胸部掃描最佳噪聲指數(shù)及適應(yīng)迭代重建權(quán)重的選擇分析[J].中華醫(yī)學(xué)雜志,2015,95(37):3041-3044.

[6]Winklehner A,Karlo C,Puippe G,etal.Raw data-based iterative reconstruction in body CTA:evaluation of radiation dose saving potential[J].EurRadiol,2011,21(16):2521-2526.

[7]石明國.CT技術(shù)發(fā)展進入低劑量成像時代[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2012, 24(1):875-876．

[8]Marcus PM,Bergstra lh E J,Fagerstrom RM,etal.Lung cancermorta lity in the Mayo Lung Project:Impact of extended Followup [J].NatlCancer Inst,2000,92(16):1308-1316.

[9]Diederich S,Lenzen H,Windmann R,et al.Pulmonary nodules Experimentaland c linica lstud ies at low-dose CT[J].Rad iology, 1999,213(1):289-298.

[10]Funama Y,Awai K,Liu D,et al.Detection of nodules showing g round-g lass opacity in the lungs at low-dose multidetector tom-puted tomog raphy:Phantom and c linicalstudy[J].Com put Assist Tomog r,2009,33(1):49-53.

[11]徐新,李國華,李云卿.低劑量CT掃描臨床應(yīng)用的可行性[J].醫(yī)學(xué)綜述,2011,36(4):258-259.

Application of low-dose CT imaging combined w ith iterative reconstruction technique in screening for early lung cancer

LIANYandong,PAN Yuning,HUANG Qiuli.Medical School of Ningbo University,Ningobo 315211,China

Objective To evaluate the app lication of low-dose CT imaging combined w ith iterative reconstruction(IR) technique in screening for early lung cancer. Methods One hund red sub jects receiving health check-up underwent low-dose CTw ith IR(study group)from December 2014 to December 2015,and 100 sub jects underwent conventionaldose CT scan in the same period (controlg roup).The CT find ings were read and evaluated by two senior radiologists independently.The CT value, SNR and rad iation dose parameters DLP,CTDIvol,ED were com pared between the two g roups. Results There was no significant d ifference in the sub jec tive image quality between two groups(P＞0.05).The SNR and noise in study g roup were higher than those in controlg roup(P＜0.01),while there was no significantd ifference in CT value between two g roups(P＞0.05). The dose(1.21±0.35)m Sv ofstudy g roup was reduced by 60%compared w ith the controlg roup(2.97±0.60)m Sv.All the images met the d iagnostic criteria and no lesions were m issed.Fifty-seven pulmonary nodules were detected in total 500 sub jects undergoing low-dose chest CT,inc luding 7 cases of early lung cancer d iagnosed by both imaging and pathology,20 cases of inflammatory lesions,30 cases of calcification and scar nodules. Conclusion The low-dose CT scan combined w ith iterative reconstruction technique is feasib le to be used for the diagnosis of lung nodules.

Low-dose CT Iterative reconstruction technique Lung cancer Health check-up App lication value

2016-06-21）

（本文編輯：陳丹）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.6.2016-1546

315211寧波市第一醫(yī)院影像科（廉艷東系寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院在職研究生）

黃求理，E-mail：huang_qiuli@126.com