應用低劑量CT評估微小肺磨玻璃密度結節的體模研究

劉大亮

【摘要】 目的 評價應用不同權重迭代低劑量CT掃描體模中肺純磨玻璃密度結節的可行性。方法 應用CT在不同迭代（0%、20%、40%、60%、100%）條件下掃描含有大小3mm、5mm磨玻璃密度結節的胸部體模。由兩名有經驗的診斷醫師采用盲法在肺窗對圖像質量進行主觀評價，測量并比較每次掃描的有效輻射劑量和圖像噪聲。結果 主觀評價80%及100%的迭代主觀評分較0、20%、40%、60%低。隨迭代權重增加，輻射劑量明顯降低;以 0%為參照，分別降低33.3%、59.3%、78.1%、90.4%、97%。不同迭代權重的圖像平均噪聲均無顯著性差異（P>0.05）。結論 隨迭代權重增加，輻射劑量明顯降低，圖像噪聲沒有明顯影響;實驗條件下可以在低劑量條件下發現微小磨玻璃密度結節。

關鍵詞：迭代重建;磨玻璃密度結節;輻射劑量;體層攝影術，X 線計算機;

近年來隨著低劑量CT的應用，肺磨玻璃密度結節（Ground Glass Nodule，GGN）的檢出增多，在高危人群中發現的比例達2.9%～19%[1]。然而GGN 是一種非特異性的影像表現，在良惡性病變中均可發現[2]，對于暫時無法判斷良惡性者，定期隨訪十分必要;但CT輻射的潛在危害日益受到重視[3]，故制定低劑量 CT 掃描方案十分重要。既往研究顯示在胸部 CT 檢查中采用迭代算法可降低圖像噪聲、降低輻射劑量，獲得滿足診斷要求的圖像[4，5]。本研究旨在通過掃描仿真胸部體模，探討應用不同權重迭代在低劑量CT 中評估肺純磨玻璃密度結節（pure GGN） 的可行性。

1 材料與方法

1.1 實驗對象? 仿真胸部體模，由胸壁、縱隔、肺血管、主動脈和椎體等組件構成，各部位幾何尺寸及材料 X 線吸收率與人體組織近似。體模內含2個大小為3mm、5mm的pGGN，平均CT值為-630HU。

1.2 CT 設備與掃描方法 采用GE Revolution CT，管電壓80kVp，掃描NI=15，自動mA;機架旋轉時間0.5s，螺距0.992：1，矩陣 512×512，視野350 mm，層厚層間距0.625mm;掃描范圍均為450mm。迭代權重分別設定為0、20%、40%、60%、80%、100%。迭代為0表示完全采用傳統濾波反投影（Filtered Back Projection， FBP）算法;20%表示圖像由20% 迭代與80% FBP算法混合而成，迭代40%、60%、80%、100%依此類推。

1.3輻射劑量計算

記錄并計算各掃描條件下的劑量長度乘積（DLP） 及有效劑量（ED）。ED=DLP×0.014;0.014為胸部的轉換因子（歐洲CT質量標準指南）。

1.4 圖像質量評價

圖像均傳輸至PACS在顯示器上讀片;肺窗圖像窗位-900HU，窗寬1500 HU。

主觀評價方法 由2名診斷醫師在未知圖像參數的前提下評估圖像。評估內容包括圖像噪聲、偽影、結節的形態、邊緣以及醫師診斷信心等。采用5分法評價圖像：5分，肺紋理及軟組織結構清晰，無偽影;4分，肺紋理及軟組織結構較清晰，輕度噪聲或偽影;3分，肺紋理及軟組織銳利度降低，中等噪聲或偽影;2分，肺紋理及軟組織結構模糊，嚴重的噪聲或偽影;1分，無法觀察。≥3分的圖像被認為可滿足診斷要求。

客觀觀評價方法 在氣管分叉層面降主動脈內分別測量不同迭代下SD 值，以SD值評價圖像噪聲水平。

1.5 統計分析

以方差分析或非參數檢驗進行不同權重迭代下圖像的SD值、有效輻射劑量及圖像質量評分的比較，P<0. 05 為有統計學差異。

2 結果

2.1輻射劑量

不同迭代下mA值及ED值見表1，隨迭代權重增加，ED明顯降低;與FBP比，劑量分別降低了約30%、60%、78.5%、90%、97.5%。

2.2 主觀評價

2名醫師對圖像質量的評分見表2。（圖1，2）。對于5mm的pGGN，迭代 20%、40%評分等于0%;迭代 60%、80%時圖像評分低于0%，均為4分;迭代100%時圖像質量差，評分2分。對于3mm的pGGN，迭代20%、40%、60%評分等于0%，均為4分;迭代80%評分低于0%，為2分;迭代100%時圖像質量差，評分1分。

2.3客觀評價

不同掃描條件下，平均圖像噪聲測量結果見表3。結果顯示隨著迭代比例增加，圖像噪聲沒有明顯改變。

討論

胸部CT肺GGN的首選檢查方法，但其存在輻射風險。自1990年Naidich[6]首先提出低劑量 CT 技術以來，國內外學者不斷探討降低輻射劑量的方法，包括降低管電壓、增加螺距、降低管電流等。

本研究在實驗條件下表明，隨迭代權重增加，ED明顯降低。但是無限制的降低輻射劑量，將嚴重影響GGN的檢出及定性診斷[7]。李瓊等[8]研究表明重建算法明顯影響GGN檢出率，而且管電流低于25mAs的標準重建圖像對GGN檢出率明顯降低。因此需要進行體模實驗研究，進一步探討合理的掃描參數，設置不同迭代算法，以期在滿足診斷要求下更好地降低輻射劑量。《低劑量肺癌篩查中國專家共識》中采用使用100kVp、30mAs作為掃描參數[9]，但未提到如何選擇迭代算法權重。本研究顯示，如選用80kVp、NI=15、迭代80%（ED=0.26mSv，mA=27-35）掃描條件下，3mm及5mm pGGN 3分，不會漏診。

本研究存在一定局限性，本研究為體模實驗，沒有考慮到與實際人體掃描的差距。

總之，采用新一代迭代技術可以降低輻射劑量、保證圖像質量，為低劑量CT胸部掃描提供了保證。

參考文獻

1. Ichinose J， Kohno T， Fujimori S， et al.Invasiveness and malignant potential of pulmonary lesions presenting as pGGO. Ann Thorac Cardiovasc Surg. 2014; 20（5）：347-352.

2. Moon Y， Sung SW， Lee KY， Park JK.Persistent pulmonary GGO at thin-section CT： histopathologic comparisons. J Thorac Dis. 2016， 8（9）：2562-2570.

3. Kalra MK， Maher MM， Rizzo S， et al. Radiation exposure from chest CT：Issues and strategies.J Korean Med Sci. 2004，19（2）：159-166.

4. Hara AK， Paden RG， Silva AC， et al. Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT： feasibility study. Am J Roentgenol. 2009， 193（3）：764-771.

5. Leipsic J， Nguyen G， Brown J， et al. A prospective evaluation of dose reduction and image quality in chest CT using Adaptive statistical iterative reconstruction. AJR， 2010， 195： 1095-1099.

6. Naidich PP， Marshall CH， Gribbin C， et al. Low-dose CT of the lung： preliminary observations. Radiology， 1990， 175（3）：729-731.

7. Pontana F， Pagniez J， Flohr T， et al. Chest CT using iterative reconstruction vs filtered back projection （part 1） ： evaluation of image noise reduction in 32 patients.Eur Radiol， 2011; 21： 627-35.

8. 李瓊，劉士遠，于紅，范麗. 應用迭代重建技術的低劑量 HRCT 評估肺磨玻璃密度結節可行性的體模研究。臨床放射學雜志，2013，32（4）：586-590.

9. 中華醫學會放射學分會心胸學組，低劑量肺癌篩查中國專家共識。中華放射學雜志，2015，49（5）：328-335.

圖1? 5mm pGGN（白箭），80kVp，NI=15，迭代權重 0%， 20%， 40%， 60%， 80%， 100%時主觀評分分別為 5、5、5、5、4和 3分。100%權重時圖像質量較差。

圖2? 3mm pGGN（白箭），80kVp，NI=15，迭代權重 0%， 20%， 40%， 60%， 80%， 100%時主觀評分分別為 5、4、4、4、3.5和 2分。迭代100%時圖像質量差。

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