CT低剂量扫描筛查肺肿瘤最佳扫描参数的研究

【作 者】张帅，陈卫彬，王卫东，杨杰

解放军总医院，北京，100853

肺癌的发病率高，死亡率高，具有相对确立的高危人群，早期缺乏症状而疗效较好，一级预防效果并不理想,是一种适宜筛查的疾病[1]。早期通过胸片加痰涂片找癌细胞年度普查来筛查早期肺癌，已被证明不能降低肺癌的死亡率,其根本原因在于筛查的敏感性不够[2]。随着低剂量CT (LDCT)的逐步推广[3]，这种敏感性高的方法再次鼓舞了人们的信心，早期肺癌的筛查开始重新成为研究的热点。1996年后，有关文献报告开始明显增多，但大多数文献报道，都集中于肺癌的检出率以及早期肺癌所占比例等数据上,争论的焦点也多集中于用LDCT筛查早期肺癌能否降低肺癌的死亡率[4]。而对于低剂量CT扫描的参数却没有统一的认识，肺癌的筛查也没有公认的程序，用低剂量CT筛查早期肺癌也存在广泛争议；医学界对于CT扫描是否会增大患者的致癌几率一直存在异议[5]。因此，采用最恰当的扫描条件，最大限度的降低病人的受照剂量，降低病人的二次诱发肿瘤的几率成为人们关注的焦点[6]。笔者结合CT的检测技术和实际扫描、随机对照，通过实验确定了CT低剂量扫描的最佳参数，具有一定的临床推广意义。

1 材料与方法

1.1 材料 本研究选用美国GE公司生产的LightSpeed 16 CT作为实验用机，该设备性能稳定，图像质量好，在临床上广泛使用，具有一定的代表性；性能体模选取美国体模实验室（AAPM）生产的Captain500作为标准体模。

肺是人体呼吸的重要器官，其内部为富含空气的空腔组织，其密度相差较大。肺CT的临床诊断主要要求有高的细节显示能力，即高的空间分辨率。由于本身组织密度相差较大，其密度分辨率无特殊要求。

1.2 方法 ① 在扫描床上正确放置Catphan 500体模的Catphan528和Catphan 515体模，使用140kV/20、30、40、50、200 mA和层厚分别为1.25 mm和10 mm扫描，获取高对比度下分辨率图像和低密度分辨率图像，调节到最佳的窗宽窗位，记录肉眼看到的高分和低分值，并与国家CT检测验收标准（高低比度分辨率≥5LP/cm，低对比度分辨率≤7.0 mm@0.5%）[7]的要求进行比较，记录下符合标准的最低扫描条件值。

② 选择2009年8月－12月有咳嗽、咯痰、咯血等呼吸道症状且X线胸片发现病灶的志愿者60例， 分别采用标准条件和步骤①获取的低剂量最佳条件进行肺部常规扫描，采用热释光剂量计（TLD）放置人体敏感部位的体表对应部位，测试病人的皮肤受照剂量，获取图像。

③ 对获取的扫描图像打印胶片，遮挡扫描条件，分别请两名从事放射科影像工作10年以上的资深医生对获取的图像进行盲评，分辨图像的细节，进行评价。

2 结果

扫取性能体模，采用140 kV和分别为200 mA、50 mA、40 mA、30 mA和20mA进行扫描，对获取的图像调节合适的窗宽窗位，记录读取的关键性能参数，经过比较140 kV，30 mA为合适的低剂量扫描参数。获取的图象如图1所示。左侧两个图为140kV/200 mA扫描获取的高对比度分辨率和低密度分辨率图像，采取STND标准重建算法重建，获取的高对比度分辨率为8l p/cm，低对比度分辨率为4 mm@0.5%；右侧为采用140kV/30mA低剂量扫描获取的图像，其高对比度分辨率为7lp/cm，低对比度分辨率为7 mm@0.5%，均满足国家CT检测标准（高对比度分分率≥5l p/cm，低密度分辨率≤7 mm@0.5%）。考虑到肺为空腔组织，其实际密度要小于模体组织，故其实际扫描特性应优于模体组织。

图1 140 kV，200 mA、20 mA扫取水模成像Fig.1 140kV、200 mA、20 mA Scan water phantom images

图2 病人140kV/200mA/20mA，肺窗纵隔窗图像Feg.2 Patient’s lung window and mediastinum window images under 140kV,200mA,20mA

对于60名志愿者分别进行140kV/200mA和140kV/30mA扫描，部分结果如下图2所示。图2分别罗列同一病人肺窗和纵隔窗不同扫描条件图像，左侧为常规剂量获取的肺窗和纵隔窗的图像，右侧为140kV/30mA低剂量扫描获取的肺窗和纵隔窗图像。从图中可以看出两种剂量扫描获取的肺窗图像在细节上没有差异，而纵隔窗低剂量获取的图像颗较粗，感觉上略逊于常规剂量扫描的图像。

扫描的图像打片后遮盖扫描条件，邀请两位临床一线工作的资深影像学医师进行盲评，阅片。

表1 评测结果Tab.1 evaluating outcome

对两个医师的可诊断和不能诊断的结果进行合并后，评价其一致性，一致性良好。

对照组诊断原发性肺癌19例，转移性肺癌12例，肺结核3例，肺炎14例，正常15例；实验组诊断原发性肺癌17例，转移性肺癌11例，肺结核3例，肺炎15例，正常14 例。

3 讨论

① 有效的降低了病人的吸收剂量[8]～[11]

目前由于CT引起的医疗X线照射已经占到了整个医疗辐射的70%以上，也是引起医疗照射二次损伤的主要原因。通过降低扫描的参数，可以有效地降低病人受照剂量。本研究中使用常规条件140kV/200mA扫描的病人其剂量长度乘积（DLP）在200.88～347.13 mGy*cm之间，而使用140kV/30mA低剂量扫描DLP在32.26～50.74 mGy*cm之间，仅相当于常规剂量水平的10%～ 20%，可以有效地降低病人由于X线照射引起的辐射不确定效应，最大限度地保护了病人的人身安全。

② 降低设备损耗，延长球管的使用寿命

X线是由高速运行的电子流撞击阳极靶面后产生。CT 球管的寿命受曝光次数和每次曝光时毫安秒多少的制约。曝光次数多，CT球管阳极靶面受撞击的次数多,球管的受损几率大。扫描时使用的mAs高,高速运行的电子流对靶的撞击面积增大，球管受损几率及损害程度相应增加[12]。曝光时间和次数相同，高mAs扫描对CT 球管的损害无疑大于低mAs扫描。螺旋CT机球管常处于高速旋转且扫描时持续曝光的状态，一般都具有热容量限制。如果CT 扫描时mAs过高，可致CT球管的过热几率增加，损耗加大，从而加速球管的老化，进而降低图像质量。本组资料显示相同肺部扫描长度(220mm)，低剂量(30mA)螺旋CT扫描的总mAs为550mAs，常规剂量(200mA)扫描为3521mAs，前者仅为后者的15.6 %。由于低剂量扫描总mAs减少，扫描时CT球管发生过热的几率相应减小,利于延长其寿命,从而降低检查成本。

③ 图像的亮度

采用低剂量扫描后，因为X射线的量是与曝光的mA成正比的，mA降低，导致从球管的出射X线量显著降低，从而使图像在同等窗宽窗位下亮度降低，读片的医师在一开始会不适应，习惯后无问题。

[1]Naidich DP,Marshall CH,Gribbin C,et al.Low - dose CT of the lungs: preliminary observation[J].Radiology,1990,175 (3): 729-731.

[2]聂永康,蔡祖龙,赵绍宏.低剂量螺旋CT 筛查早期肺癌的初步研究[J].中华放射学杂志,2002,36 (3): 230 - 234.

[3]Stefan D,Dag W,Michael S,et al.Screening for early lung cancer with low - dose spiral CT: prevalence in 817 asymptomatic smokers[J ].Radiology,2002,222 (3): 773 - 781.

[4]王敏杰,王培军,田建明,等.低剂量与靶螺旋CT 扫描技术在肺结节诊断中的价值[J].临床放射学杂志,2003,22 (7):537 - 540.

[5]王颖,低剂量多层螺旋,- 普查早期肺癌的探讨[J].影像诊断与介入放射学,2006,15(5):238-245.

[6]殷瑞根,多层螺旋CT 肺部低剂量扫描的参数优化[J].实用放射学杂志,2004,8(20): 694-699.

[7]刘庆伟，螺旋CT 肺癌普查最佳条件的研究[J].中国医学影像技术,2002,18(2): 149-155.

[8]Anna C.Pfannenberg,Low dose non-enhanced CT versus standard dose contrast-enhanced CT in combined PET/CT protocols for staging and therapy planning in non-small cell lung cancer[J].European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging,2007,34(1):36-40.

[9]Chin A,Kyung SL,Tae SK,et al.Multidetector CT of bronchiectasis: effect of radiation dose on image quality [J].AJR,2003,181(2):501 - 505.

[10]Samuel GA,Feng L,Maryellen LG,et al.Lung cancer:performance of automated lung nodule detection applied to cancers missed in a CT screening program[J].Radiology,2002,225 (3):685-692.

[11]Li P,Shusuke S,Hiroyuki A,et al.Lung cancers missed at low-dose helical CT screening in a general population: comparison of clinical,histopathologic and imaging findings[J].Radiology,2002,225(10): 673-683.

[12]于红,李惠民,李成州,等.多层螺旋CT 在气道疾病的临床应用价值[J ].中国医学影像技术,2002,18 (2):144 - 146.

[13]Muramatsu Y,Tsuda Y,Nakamura Y,et al.The development and use of a chest phantom for optimizing scanning techniques on a variety of low - dose helical computed tomography device[J].J Computer Assist Tomogr,2003,27 (3): 364 - 374.

[14]Shigeki I,Mitsuru I,Yoshine M,et al.Lung: feasibility of a method for changing tube current during low - dose helical CT[J].Radiology,2002,224 (9): 905 - 912.