应用低剂量CT评估微小肺磨玻璃密度结节的体模研究

刘大亮

【摘要】 目的 评价应用不同权重迭代低剂量CT扫描体模中肺纯磨玻璃密度结节的可行性。方法 应用CT在不同迭代（0%、20%、40%、60%、100%）条件下扫描含有大小3mm、5mm磨玻璃密度结节的胸部体模。由两名有经验的诊断医师采用盲法在肺窗对图像质量进行主观评价，测量并比较每次扫描的有效辐射剂量和图像噪声。结果 主观评价80%及100%的迭代主观评分较0、20%、40%、60%低。随迭代权重增加，辐射剂量明显降低;以 0%為参照，分别降低33.3%、59.3%、78.1%、90.4%、97%。不同迭代权重的图像平均噪声均无显著性差异（P>0.05）。结论 随迭代权重增加，辐射剂量明显降低，图像噪声没有明显影响;实验条件下可以在低剂量条件下发现微小磨玻璃密度结节。

关键词：迭代重建;磨玻璃密度结节;辐射剂量;体层摄影术，X 线计算机;

近年来随着低剂量CT的应用，肺磨玻璃密度结节（Ground Glass Nodule，GGN）的检出增多，在高危人群中发现的比例达2.9%～19%[1]。然而GGN 是一种非特异性的影像表现，在良恶性病变中均可发现[2]，对于暂时无法判断良恶性者，定期随访十分必要;但CT辐射的潜在危害日益受到重视[3]，故制定低剂量 CT 扫描方案十分重要。既往研究显示在胸部 CT 检查中采用迭代算法可降低图像噪声、降低辐射剂量，获得满足诊断要求的图像[4，5]。本研究旨在通过扫描仿真胸部体模，探讨应用不同权重迭代在低剂量CT 中评估肺纯磨玻璃密度结节（pure GGN） 的可行性。

1 材料与方法

1.1 实验对象  仿真胸部体模，由胸壁、纵隔、肺血管、主动脉和椎体等组件构成，各部位几何尺寸及材料 X 线吸收率与人体组织近似。体模内含2个大小为3mm、5mm的pGGN，平均CT值为-630HU。

1.2 CT 设备与扫描方法 采用GE Revolution CT，管电压80kVp，扫描NI=15，自动mA;机架旋转时间0.5s，螺距0.992：1，矩阵 512×512，视野350 mm，层厚层间距0.625mm;扫描范围均为450mm。迭代权重分别设定为0、20%、40%、60%、80%、100%。迭代为0表示完全采用传统滤波反投影（Filtered Back Projection， FBP）算法;20%表示图像由20% 迭代与80% FBP算法混合而成，迭代40%、60%、80%、100%依此类推。

1.3辐射剂量计算

记录并计算各扫描条件下的剂量长度乘积（DLP） 及有效剂量（ED）。ED=DLP×0.014;0.014为胸部的转换因子（欧洲CT质量标准指南）。

1.4 图像质量评价

图像均传输至PACS在显示器上读片;肺窗图像窗位-900HU，窗宽1500 HU。

主观评价方法 由2名诊断医师在未知图像参数的前提下评估图像。评估内容包括图像噪声、伪影、结节的形态、边缘以及医师诊断信心等。采用5分法评价图像：5分，肺纹理及软组织结构清晰，无伪影;4分，肺纹理及软组织结构较清晰，轻度噪声或伪影;3分，肺纹理及软组织锐利度降低，中等噪声或伪影;2分，肺纹理及软组织结构模糊，严重的噪声或伪影;1分，无法观察。≥3分的图像被认为可满足诊断要求。

客观观评价方法 在气管分叉层面降主动脉内分别测量不同迭代下SD 值，以SD值评价图像噪声水平。

1.5 统计分析

以方差分析或非参数检验进行不同权重迭代下图像的SD值、有效辐射剂量及图像质量评分的比较，P<0. 05 为有统计学差异。

2 结果

2.1辐射剂量

不同迭代下mA值及ED值见表1，随迭代权重增加，ED明显降低;与FBP比，剂量分别降低了约30%、60%、78.5%、90%、97.5%。

2.2 主观评价

2名医师对图像质量的评分见表2。（图1，2）。对于5mm的pGGN，迭代 20%、40%评分等于0%;迭代 60%、80%时图像评分低于0%，均为4分;迭代100%时图像质量差，评分2分。对于3mm的pGGN，迭代20%、40%、60%评分等于0%，均为4分;迭代80%评分低于0%，为2分;迭代100%时图像质量差，评分1分。

2.3客观评价

不同扫描条件下，平均图像噪声测量结果见表3。结果显示随着迭代比例增加，图像噪声没有明显改变。

讨论

胸部CT肺GGN的首选检查方法，但其存在辐射风险。自1990年Naidich[6]首先提出低剂量 CT 技术以来，国内外学者不断探讨降低辐射剂量的方法，包括降低管电压、增加螺距、降低管电流等。

本研究在实验条件下表明，随迭代权重增加，ED明显降低。但是无限制的降低辐射剂量，将严重影响GGN的检出及定性诊断[7]。李琼等[8]研究表明重建算法明显影响GGN检出率，而且管电流低于25mAs的标准重建图像对GGN检出率明显降低。因此需要进行体模实验研究，进一步探讨合理的扫描参数，设置不同迭代算法，以期在满足诊断要求下更好地降低辐射剂量。《低剂量肺癌筛查中国专家共识》中采用使用100kVp、30mAs作为扫描参数[9]，但未提到如何选择迭代算法权重。本研究显示，如选用80kVp、NI=15、迭代80%（ED=0.26mSv，mA=27-35）扫描条件下，3mm及5mm pGGN 3分，不会漏诊。

本研究存在一定局限性，本研究为体模实验，没有考虑到与实际人体扫描的差距。

总之，采用新一代迭代技术可以降低辐射剂量、保证图像质量，为低剂量CT胸部扫描提供了保证。

参考文献

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，刘士远，于红，范丽. 应用迭代重建技术的低剂量 HRCT 评估肺磨玻璃密度结节可行性的体模研究。临床放射学杂志，2013，32（4）：586-590.

9. 中华医学会放射学分会心胸学组，低剂量肺癌筛查中国专家共识。中华放射学杂志，2015，49（5）：328-335.

图1  5mm pGGN（白箭），80kVp，NI=15，迭代权重 0%， 20%， 40%， 60%， 80%， 100%时主观评分分别为 5、5、5、5、4和 3分。100%权重时图像质量较差。

图2  3mm pGGN（白箭），80kVp，NI=15，迭代权重 0%， 20%， 40%， 60%， 80%， 100%时主观评分分别为 5、4、4、4、3.5和 2分。迭代100%时图像质量差。

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