低剂量容积数据高分辨率CT应用于肺部体检的参数优化

吴伟军，申敏，赵志宇，蔡恩明，蒋蕴毅

(上海市嘉定区安亭医院放射科，上海 201805)

低剂量容积数据高分辨率CT应用于肺部体检的参数优化

吴伟军，申敏，赵志宇，蔡恩明，蒋蕴毅

(上海市嘉定区安亭医院放射科，上海 201805)

目的 探讨低剂量容积数据高分辨率CT(VHRCT)应用于肺部体检扫描的最佳参数。方法将本院2013年10月至2015年7月500名肺部健康体检者简单随机化分成5组，各组100名，管电流分别为常规剂量220 mA和低剂量35 mA、30 mA、25 mA、20 mA，管电压均为120 kV扫描，容积数据进行薄层高分辨率算法重组，以能显示肺小叶水平上的细微结构和病变以及大血管的边界为保证诊断质量的图像。记录各组受检者的照射剂量，对不同低剂量管电流和常规剂量的VHRCT图像进行统计学分析。结果35 mA、30 mA、25 mA、20 mA低剂量与常规剂量220 mA相比，受检者的照射剂量分别下降85.64%、87.86%、90.24%、92.53%。35 mA、30 mA、25 mA和220 mA常规剂量VHRCT图像比较差异均无统计学意义(P＜0.05)，20 mA和常规剂量比较差异有统计学意义(P＜0.05)。结论25 mA的管电流可作为低剂量容积数据高分辨率CT应用于肺部体检的参考条件。

低剂量；容积数据高分辨率CT；肺部；体检

肺癌是我国城市癌症死亡率第一位的恶性肿瘤，多数肺癌早期无明显临床症状，约75%的肺癌患者在确诊时已属晚期，5年生存率约为15.6%[1]，仅有不到25%的患者适合手术治疗[2]。早期发现无症状肺癌及其他肺部疾病的有效方法是对人群的肺部体检。CT与X线胸片相比，明显提高了肺部疾病的检出能力；但其X线辐射量也明显高于胸片。高分辨率CT (HRCT)是诊断肺部疾病的“金标准”，传统HRCT是在常规多层螺旋CT扫描基础上重新选择扫描参数，再行大矩阵、高电压、薄层及骨算法重组图像，增加了扫描时间和辐射量。本研究通过对常规多层螺旋CT (MSCT)容积数据进行薄层、高分辨率算法重组图像可以减少扫描时间和辐射量，同时选择适合体检的低剂量管电流的MSCT容积数据进行重组图像，可以最大程度降低受检者的辐射量[3-4]。

1 资料与方法

1.1 一般资料 将我院2013年10月至2015年7月500名肺部健康体检志愿者随机分成5组，各100名，年龄25～78岁，平均49.8岁，其中男性312名，女性188名。

1.2 设备及检查方法 扫描设备采用GE公司Lightspeed 8层螺旋CT机。各组扫描参数中管电压均为120 kV，管电流分别为常规剂量220 mA和低剂量35 mA、30 mA、25 mA、20 mA，层厚10 mm，层距10 mm。对扫描所得原始数据分别进行薄层高分辨率算法重建图像，1.25 mm层厚、层距重建，将扫描后生成的曝光剂量CTDIvol予以记录。

1.3 图像分析 选择两位高年资医师分别以肺窗和纵膈窗对图像质量作出评价(肺窗：窗宽1 000～1 500 HU、窗位-400～-600 HU；纵膈窗：窗宽300～500 HU、窗位30～60 HU)，以能显示肺小叶水平上的细微结构和病变以及大血管的边界为保证诊断质量的图像。观察低剂量VHRCT图像噪声和伪影情况，图像质量按完全不影响诊断(2分)、稍差但不影响诊断(1分)和差且影响诊断(0分)进行评价。

1.4 统计学方法 在SPSS22.0上进行不同低剂量管电流和常规剂量(220 mA)VHRCT图像质量之间的统计学分析，应用Wilcoxon符号等级检定，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 不同管电流VHRCT受检者所接受射线的照射剂量比较 与常规剂量比较，各低剂量组管电流的CTDIvol分别降低85.64%、87.86%、90.24%、92.53%，见表1。

表1 不同管电流VHRCT受检者所接受射线的照射剂量情况

2.2 不同管电流的VHRCT图像评分比较 35mA、30 mA、25 mA低曝光剂量VHRCT重组图像和常规曝光剂量图像间的评分比较差异均无统计学意义(P＞0.05)，20 mA低剂量VHRCT重组图像和常规剂量图像间的评分比较差异有统计学意义(P＜0.05)，见表2、图1～图4。

表2 不同管电流的VHRCT图像评分比较

图1 右肺上叶微小结节(箭头所示)

图2 右肺中叶微小结节(箭头所示)

图3 右肺上叶炎症

图4 评分为0分图像

3 讨论

低剂量多层螺旋CT用于肺癌筛查自20世纪90年代由Naidich等[5]提出。近年来随着CT设备和技术的不断更新完善，为低剂量CT扫描及容积数据的采集奠定了技术基础。多层螺旋CT所采集的容积数据基本可以达到各向同性，通过具有各向同性的容积数据所进行的图像重组基本接近或等于轴面图像的质量[5]。容积数据薄层高分辨率重组是由多层螺旋CT采集容积数据后进行薄层、高空间分辨率算法重组得到的CT图像，有研究者称其为“容积高分辨率CT”(VHRCT)[6]，其最大的优点是不需要进行高电压扫描，从而减少了受检者的辐射量。

小毫安低剂量CT扫描会使图像产生一定的噪声，从而减低图像的密度分辨率。但肺是人体内的含气器官，肺内小叶间隔以及肺小血管、纵膈大血管等与肺泡腔内的气体存在天然极佳的对比度，因此，一定程度的噪声增加对肺组织细微结构的分辨和显示并没有太大的影响，同时含气组织对X线的吸收率较低，为低剂量CT在肺部的应用奠定了基础[7-8]。已有研究表明螺旋CT放射线剂量与管电流成线性关系，即在其他参数不变的情况下，管电流降低从而放射剂量也会降低。本研究的实验设备为8层螺旋CT扫描机，适用于利用固定毫安秒的方法来降低管电流，是指降低的小毫安在整个扫描过程中固定不变，从而实现受检者辐射量的下降。本研究结果显示，35 mA、30 mA、25 mA、20 mA低剂量与常规剂量220 mA相比，受检者的照射剂量分别下降85.64%、87.86%、90.24%、92.53%。即低剂量25 mA时的剂量不足常规剂量的1/10，完全符合放射防护最优化的原则。

剂量的降低势必会伴随图像质量的下降，本研究所采用的低剂量VHRCT所得图像对诊断均有一定的影响。35 mA、30 mA、25 mA低曝光剂量VHRCT重组图像和常规曝光剂量图像间的评分差异均无统计学意义(P均＞0.05)。基本均能显示包括肺小叶间隔、小叶动脉、小叶支气管在内的肺小叶水平上的细微结构和病变以及大血管的边界，以及＞5 mm的结节样影和磨玻璃样改变。分析其中个别图像评分为1分的原因包括受检者体形宽大、胸壁软组织较厚以及不能很好配合屏气所产生的呼吸伪影，另外肺尖部还受到锁骨、肩胛骨以及脊椎产生的高密度伪影影响，但均不影响诊断。20 mA低剂量VHRCT重组图像和常规剂量图像间的评分差异有统计学意义(P＜0.05)，唯一评分为0分的是一名过于肥胖的老年男性，不能配合屏气，所得图像影响诊断。

本文旨在通过大样本的前瞻性研究，在保证影像图像诊断质量的同时，最大限度降低受检者的辐射量，即在图像质量保证诊断的基础上选取最小管电流(即最小X线辐射量)的扫描方案应用于肺部健康体检。鉴于20 mA低剂量与常规剂量图像间有统计学差异，故推荐采用25 mA作为本研究设备针对体检人群的低剂量肺部VHRCT扫描的参考条件，在实际工作中针对个体差异也可适当调整扫描条件，对肺部病变检出与过多的辐射曝光加以权衡，以进一步提高低剂量螺旋CT对肺部结节等的检出率[9]。低剂量螺旋CT扫描因其辐射量较常规螺旋CT扫描明显降低，对早期肺癌的检出率明显优于胸片[10]，同时应用低剂扫描也增加了CT球管的使用寿命，降低CT的检查成本，从而可在基层医疗机构肺部健康体检中广泛应用，对筛查早期无症状肺癌、肺部小结节(＞5 mm)和弥漫性肺部病变的早期发现等方面有着广阔的应用前景。

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[5]Naidich DP,Marshall CH,Gribbin C,et a1.Low-dose CT of the lungs: Preliminary observations[J].Radiology,1990,175(3):729-731.

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[7] 郭丹丹,李春平,郭钧忠.低剂量螺旋CT在早期肺癌筛查中的研究进展[J].国际医学放射学杂志,2011,34(5):435-438.

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Optimization of the parameters of low-dose volumetric data with a high-resolution CT algorithm for lung physical examination.

WU Wei-jun,SHEN Min,ZHAO Zhi-yu,CAI En-ming,JIANG Yun-yi.Department of Radiology, Anting Hospital of Jiading District of Shanghai,Shanghai 201805,CHINA

ObjectiveTo study the optimal parameters low-dose volumetric data with a high-resolution CT algorithm(VHRCT)for lung physical examination.MethodsA total of 500 cases of lung physical examinations in our hospital from October 2013 to July 2015 were randomly divided into 5 groups,with 100 cases in each group.The 5 groups were scanned by VHRCT with the different parameters as follows:tube voltage was 120 kV;tube current were respectively regular dose of 220 mA and low-dose of 35 mA,30 mA,25 mA,20 mA;thin-recon-struction of volumetric data with a high-resolution algorithm was used to ensure the quality of diagnostic images to show the small structure and lung lobules level of lesion and the boundary of the great vessels.The radiation dose of each group of subjects was recorded,and the VHRCT images of different low-dose tube currents and conventional doses were analyzed statistically.ResultsCompared with the low-dose of 35 mA,30 mA,25 mA,20 mA,the radiation dose of the conventional dose of 220 mA decreased respectively by 85.64%,87.86%,90.24%,92.53%.There was no significant difference between the low-dose of 35 mA,30 mA,25 mA and conventional dose of 220 mA in the VHRCT image(P＞0.05),while there was significant difference between the low-dose of 20 mA and conventional dose of 220 mA in the VHRCT image(P＜0.05).ConclusionThe 25 mA tube current scan can be used as a reference of low-dose volumetric data with a high-resolution CT algorithm for lungs physical examination.

Low-dose;Volumetric data with a high-resolution computed tomography(VHRCT);Lung;Physical examination

R445

A

1003—6350（2016）22—3690—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.22.027

2016-07-01)

上海市嘉定区科委基金资助项目（编号：2013-KW-15）

吴伟军。E-mail：wuweijun73@163.com