肺磨玻璃结节适应性统计迭代重建技术低常规剂量CT检查的应用研究

张秀明， 白晨光， 乔伟， 李康， 沈文荣

随着高分辨率薄层CT(high resolution CT，HRCT)的广泛应用，肺部磨玻璃结节(ground-glass opacity，GGO)检出率逐年升高[1]，GGO征象可以提示不典型腺瘤样增生或癌性病变不同时期，及时正确判断其形态和性质对于治疗十分重要。常规剂量HRCT检查应用于体检存在着辐射剂量过大的缺点，现体检基本采用100 kV，30～50 mAs低剂量检查，这对于发现病灶无影响，但对于肺磨玻璃结节部分细节情况显示欠佳。如何准确评估GGO性质，同时将受检者所受到的辐射剂量尽量降低，成为影像科医师关注的课题。本文通过前期模拟胸部及磨玻璃结节密度模型扫描，摸索出低常规剂量扫描方案，将其应用于体检人群，筛查出肺磨玻璃结节患者，通过低常规剂量扫描图像与患者后期自身复查的常规扫描图像做对比，验证制定低常规剂量扫描方案的可行性及对其肺磨玻璃结节的显示能力。

1 资料与方法

1.1 临床资料 2017年1月至2018年2月，应用低剂量(100 kV，30～50 mAs)HRCT扫描对江苏省肿瘤医院510名职工开展健康体检，发现肺磨玻璃结节患者37例。后对其中31例患者3～6个月后分别采用常规检查剂量和低常规剂量复查作对比，男5例，女26例，年龄46～79(62.23±10.78)岁，另6例患者拒绝复查。本研究通过江苏省肿瘤医院医学伦理委员会批准，患者已知情同意。

1.2 扫描参数确立 使用GE公司Discovery CT750HDCT扫描机，调整模型扫描参数，管电压为120 kV时，管电流降低对图像质量影响较明显，放射剂量降低至原来40%～60%水平，迭代重建在10%～30%区间时，图像质量可见明显改善，30%～70%区间图像质量稍改善，但图像重建速度减慢。管电压为100 kV时，放射剂量较前降低，约至原剂量10%～25%水平，管电流在60～90 mA时，图像背景噪声较大，纹理模糊，图像分辨率下降，迭代重建图像明显改善区间仍为10%～30%。管电压为80 kV时，所设定管电流范围内图像质量均较差，在有效降低放射剂量且不影响图像质量及细节分辨率的情况下，得出最佳扫描条件为：电压100 kV，管电流100 mAs，适应性统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)比例为30%，模型扫描参数依次为管电压120 kV，管电流由60～130 mAs，每次增加10 mAs，依次搭配ASIR比例10%～70%，每次增加10%。后将管电压降为100 kV及80 kV，再依次按照上述管电流及迭代重建不同数值，分析图像质量及辐射剂量得出最佳低剂量扫描方案。

依据上述调整结果，体检人员行肺低常规剂量扫描，扫描参数为管电压100 kV，管电流100 mAs，ASIR比例30%，层厚5 mm。常规剂量复查扫描参数为管电压120 kV，管电流为自动毫安秒，ASIR比例15%，层厚5 mm。两种检查均采用1.25 mm薄层重建，其中低剂量检查薄层重建采用肺窗算法，肺窗显示窗宽与窗位分别为1 500 Hu，-600 Hu。

1.3 图像观察 由两位高级职称放射科医生采用双盲法对图像进行观察判断，明确GGO数量，选取两种检查的同一层面测量其大小、密度、噪声、形态、瘤-肺界面征(清晰度、分叶、毛刺)、结节内部特征(空泡征或蜂窝征、支气管狭窄或中断)和结节周围情况(血管集束征、胸膜凹陷征)，并比较两种扫描剂量及病灶噪声。

2 结果

2.1 肺GGO数量及形态 31例患者病灶分布于两肺各个肺野，其中多发GGO 5例，单发GGO 26例，GGO直径大小为(0.79±0.42)cm(0.50～2.00 cm)。两种检查方法对肺各部GGO检出数量一致，对病灶同一层面大小及密度测量，差异无统计学意义(P>0.05)，详见表1。

表1 低常规剂量和常规剂量扫描病灶密度和病灶大小比较

低常规剂量和常规剂量扫描病灶形态对比见图1。低常规剂量和常规剂量扫描瘤-肺界面征(清晰度、分叶、毛刺)、结节内部特征(空泡征或蜂窝征、支气管狭窄或中断)和结节周围情况(血管集束征、胸膜凹陷征)情况见表2，差异无统计学意义(均P>0.05)。

图1 低常规剂量和常规剂量扫描CT肺窗图1A：为低常规剂量扫描CT肺窗图；1B：常规剂量扫描CT肺窗图。两种扫描剂量图像均清楚显示右上肺后段斜裂胸膜前方可见一混合密度磨玻璃结节影，约为2.3 cm×1.8 cm，病灶瘤-肺界面清晰，可见小泡征、胸膜牵拉，病灶内或邻近血管增粗，影像诊断为浸润性腺癌，病理结果为周围型结节型腺癌

检查方法分叶毛刺或尖角空泡或蜂窝支气管狭窄或中断胸膜凹陷牵拉血管集束或增粗瘤-肺界面清晰低常规剂量(n=31)7128361229常规剂量(n=31)7128361230 χ2值0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.350 P值1.0001.0001.0001.0001.0001.0000.554

2.2 放射辐射剂量及图像噪声 低常规剂量检查时，CT剂量加权指数(CTDIvol)为(3.16～3.6)mGy，常规剂量扫描CTDIvol为(12.88～24.44) mGy，低剂量组放射线辐射剂量低于常规检查组，差异有统计学意义(P<0.05)。低剂量检查组图像颗粒增粗，噪声增大，以纵隔窗较明显，肺窗肺尖处稍明显，病灶内部噪声值为47～265 Hu，常规剂量扫描图像病灶内部噪声值为14.0～99.4 Hu，低常规剂量检查组图像噪声值高于常规剂量组，差异有统计学意义(P<0.05)。详见表3。

表3 低常规剂量和常规剂量扫描CT加权指数和噪声比较

2.3 病理结果 本文病例中，7例复查后手术，病理结果为不典型腺瘤样增生2例，原位腺癌1例，余4例均为周围型结节型腺癌。术前7例手术患者中1例影像诊断为原位肿瘤，手术结果为不典型腺瘤样增生，余6例患者影像诊断为不典型腺瘤样增生、原位癌及浸润癌均与手术结果相符。

3 讨论

肺GGO是肺结节中一种特殊存在形式，其局灶性密度增高但又不足以全部掩盖经过的支气管血管束，由于密度较淡纵隔窗基本无法显示，主要依靠HRCT 1 mm薄层的肺窗对其特征进行分析[2]。目前，低剂量胸部CT检查已经应用于体检人群，CT检查辐射剂量降低与肺内结节形态显示具有一定相关性[3]。与实性结节不同，GGO低剂量检查不仅要能发现病灶，还要能显示病灶内部细微结构，这就要求其检查剂量不能像实性结节的检出那么低，即在保证剂量降低的同时又不能明显影响病灶的细节显示。这也是本文定义低常规剂量体检扫描条件的意义所在。

降低管电压和管电流是降低辐射剂量的重要方法[4]，管电流不会影响X线的穿透力，单独改变管电流对辐射剂量的降低幅度有限，且噪声增加较明显。本研究在模型扫描期间发现管电流下降到100 mAs以下后，图像质量下降非常明显。降低管电压可以有效降低辐射剂量，但是降低管电压会影响X线穿透力，改变物质CT值。研究表明，管电压降低对水和空气CT值无影响[5]，磨玻璃结节本身密度较淡，CT值在-500 Hu，与空气接近。故我们认为，利用管电压100 kV扫描，并不会较大影响肺组织及GGO的CT值，应用于人体扫描时，结果显示，低常规剂量及常规剂量两种检查方法对于GGO的CT值测定差异无统计学意义，也证实了这一点。在降低管电压时，还可增加管电流以减少噪声，总辐射剂量还是降低[6]。通过模型扫描我们发现，在同样迭代比例条件下，扫描条件为100 kV、100 mAs时图像主观质量评分较120 kV、60 mAs要高，图像平均噪声值降低，且放射剂量较低，故本研究将常规检查的自动管电流改为固定的100 mAs。在剂量降低同时，改进图像重建技术也可较好改善图像质量，使同等图像质量前提下剂量可降得更低。应用传统FBP重建算法时，降低管电压及管电流最主要的后果是图像噪声增加，严重影响图像质量[7]，而适应性统计迭代重建(ASIR)可降低重建图像噪声，改善因管电压及管电流降低而造成的图像噪声增加问题[8]。但是ASIR比例与图像质量并不是完全线性关系，而要根据不同检查剂量适当增加ASIR比例，过高重建比例反而会造成图像失真，影响图像质量[9-10]。本研究在模型扫描时将迭代重建比例加到70%水平，图像质量较30%无明显改善。因此，本次低常规剂量检查方案与常规剂量检查相比，将ASIR比例由15%提高至30%，以降低图像噪声，提高图像质量。

肺GGO作为癌前病变或恶性肿瘤可分为不典型腺瘤样增生、原位腺癌、浸润腺癌[11]。研究表明GGO影像学大小、密度、瘤-肺界面、内部结构及周围征象与病灶的病理分期具有较好的相关性，密度增高、其内合并空泡征或蜂窝征、支气管狭窄或中断、管壁僵硬或厚薄不均、边缘可见毛刺及分叶、周围血管聚拢增粗及胸膜牵拉均提示GGO为原位腺癌或浸润癌[12]。本研究显示，两种检查方法在显示病灶数量、大小、密度(CT值)方面具有良好的一致性，两次检查病灶数量及大小基本一致，CT值差异无统计学意义。在显示瘤-肺界面方面，部分密度非常淡的瘤-肺界面在低常规剂量扫描图像上连续性欠佳，即在常规检查图像上病灶具有完整的连续瘤-肺界面，但在低剂量图像上密度非常低的瘤-肺界面即显示为局部中断，不过31例患者中仅1例出现此种现象。在显示病灶内小泡征方面，部分病灶在常规剂量检查图像上表现为局灶性小结节状密度降低，但不影响局部存在小泡征判断；而在低剂量扫描图像上则表现为对比度较明显小泡征，31例中3例患者出现此种征象。我们认为，出现上述两种现象的原因在于肺窗重建算法及提高ASIR比例均在一定程度上增加图像对比度，而对于密度非常低的瘤-肺界面及小泡征内成分均将其处理为肺组织或空气组织的密度所致。在显示病灶内支气管形态改变、病灶边缘毛刺及分叶、周围血管聚拢增粗及胸膜牵拉这些影像征象则完全一致。

本研究采用的低常规剂量检查方案，其图像噪声的增加与常规剂量检查图像比差异仍有统计学意义，但是平均辐射剂量已至常规剂量的1/6，且对于GGO细节显示并没有产生明显影响，因此，本扫描方案有较大的临床应用价值，可用于常规胸部体检及肺GGO复查患者。