肺磨玻璃结节CT检查技术应用

郭庆伍，朱林丽，徐志广，沙茹玉，梅光宝

皖南医学院第二附属医院 a.放射科；b.超声科，安徽 芜湖 241000

引言

肺癌高居我国恶性肿瘤发病率和死亡率首位，腺癌是其最常见的病理组织学类型，发生率约35%～50%[1-2]。据报道，肺内单发并持续存在的磨玻璃结节可能发展为早期腺癌，早期腺癌是一个缓慢持续发展的过程，CT影像学表现也相应发生着细微变化[3-4]。目前，国内外相关指南及研究表明，对肺磨玻璃结节常采用的随访策略是动态观察结节三维体积、密度以及病灶边缘细节等变化[5-6]。因此，如何早期发现、观察以及准确测量磨玻璃结节是放射医师亟须解决的难题。本文旨在对目前常用的CT 检查技术对磨玻璃结节检出及测量影响进行综述，以期为磨玻璃结节的检出与早期诊断提供参考。

1 靶扫描和靶重建技术

靶扫描是一种小视野、窄准直的CT 扫描技术。根据公式，像素=扫描视野/矩阵，该方法通过将扫描视野缩小，进而缩小像素来提高图像分辨率。由于早期磨玻璃肺结节体积小、密度淡，采用靶扫描技术能保证连续3 层及以上层面显示病灶结构，使结节-肺界面充分显示，放射医师可以从多方位观察磨玻璃病灶细微结构，为病灶定位和定性诊断提供帮助。

随着CT 机器性能不断提升，靶扫描技术也不断发展创新。目前，高端CT 机器重建层厚及层间距达到0.625 mm，与李惠民等[7]首次提出的2～5 mm 层厚相比有了很大提升。超高分辨率CT 靶扫描（1024×1024矩阵）与传统高分辨率CT 靶扫描（512×512 矩阵）比较，图像空间分辨率为后者的4 倍。Kakinuma 等[8]报道，超高分辨率CT 靶扫描能更好地显示磨玻璃结节中的混杂密度成分、结节边缘以及胸膜牵拉征等细微影像学征象。近年来，生理通气技术辅助超高分辨CT 靶扫描，通过增加肺内充气量，使磨玻璃结节非实性部分充分舒展开，接近或达到生理性“肺气肿”水平，使其同时具有高对比分辨率和高空间分辨率，使肺内磨玻璃结节（尤其是纯磨玻璃结节）获得了最佳细节显示[9]。由于靶扫描范围有限，无法显示全部肺野，使其应用有一定局限性，适用于肺内孤立肺磨玻璃结节随访或重点随访结节观察。从辐射剂量角度分析，由于扫描视野小，受检者实际接收的总辐射剂量较常规CT 扫描并未提高[10]。

薄层靶重建技术基于常规CT 扫描发现的肺结节进行薄层、放大及高分辨观察。该技术通过缩小扫描视野、减小采样范围以及重建厚度、增加像素，来提高图像分辨率。常规CT 扫描3 mm 重建层厚存在容积效应，易掩盖磨玻璃结节细微征象，1 mm 的靶重建层厚更能精准显示病灶内及周围细微结构，对于磨玻璃结节的定性诊断准确率高于常规CT 靶重建技术[11]。由于薄层靶重建图像信息量较常规CT 扫描大幅增加，放射医师工作量和存储数据也大幅增加，因此并不适用于大规模肺癌筛查实验，与靶扫描一样，对于重点随访结节可以进行靶重建观察。

2 低剂量CT扫描技术

2.1 降低管电流技术

2023 版中国肺癌低剂量CT 筛查指南推荐使用管电压为110 kV，管电流为40 mAs，根据不同体重指数在一定范围适当调整[12]。目前临床科研者面临的挑战包括：① 低剂量CT 扫描带来的图像噪声提高是否影响磨玻璃结节检出；② 图像噪声提高是否会影响磨玻璃结节观察和准确测量。

早期研究者通常采用固定管电流（50 mA）技术进行胸部CT 扫描，近年来自动管电流技术广泛应用于胸部CT 扫描，其有效辐射剂量明显低于对照组（未使用自动管电流技术），并且图像显示优良率无明显差异[13]。苏大同等[14]通过仿真实验，固定管电压为120 kV，分别使用7 种不同管电流（10、20、50、80、100、150、350 mA）对肺体模结节进行CT 扫描，得出对于直径为5、10 mm的肺体模结节，降低管电流对肺结节体积测量没有影响；对于直径为2.5 mm 的肺体模结节，使用7 种不同管电流对其扫描，其体积测量结果存在较大差异。Funama等[15]研究指出，低剂量CT 扫描时，管电流分别设置为21、45 mAs，对于CT 值为-800 HU 或更低密度的肺体模结节，漏检率分别为60%、36%；对于CT 值＞-650 HU的体模结节，漏检率分别为17%、8%。有文献报道[16]，检出磨玻璃结节的管电流最低阈值为20 mAs。杜煜等[17]研究磨玻璃结节三维体积测量时，固定管电压为80 kV，对于10、8、5 和3 mm 的磨玻璃结节，管电流分别为50、70、70 和80 mAs 时才能获得较好的测量一致性。以上研究表明应用低剂量CT 能有效减低受检者辐射剂量，但不同程度降低管电流会影响磨玻璃结节检出与细节显示，放射医师需选出重点随访结节，进而针对阳性结节确定合适的扫描参数。对于不同大小、不同密度磨玻璃结节的最佳扫描参数相关研究尚处于实验阶段，缺乏大样本、多中心数据，并未达成相关共识和制定指南。

2.2 降低管电压技术

由于人体肺组织含较多气体，具有较低的X 线吸收率与良好的天然对比，适合通过降低管电压达到降低剂量辐射的目的[18]。相比120 kV 管电压，100 kV 管电压使辐射剂量平均降低约50%[19]。通常，降低管电压往往都是在几个固定数值（80、100、110、120、135 kV）中设定，无法进行细微调整。随着管电压下降，图像噪声也随之增大，研究者一般采用降低管电压与创新重建算法相结合，从而提高图像分辨率。王杰等[20]通过仿真实验得出，对于直径为3 mm 的肺体模结节，80 kV联合各组算法的检出率均低于100 kV 和120 kV 组；对于CT 值为-800 HU 的肺体模结节，80 kV 联合各组算法的检出率均低于100 kV 和120 kV 组。而100 kV 结合SAFIRE 算法（等级1～5）与传统滤波反投影（Filtered Back Projection，FBP）算法结合120 kV 比较，对于不同密度（-850、650、100 HU）和不同直径（3、5、8、10、12 mm）肺体模结节检出率比较均无明显差异。李艳等[21]指出不同管电压（80、100、120 kV）对于不同密度（-800 HU、-630 HU）和不同直径（5、8、10、12 mm）的磨玻璃结节的三维体积测量绝对错误率无统计学差异，其原因可能是肺磨玻璃结节本身CT 值很低，对X 线的衰减也较低，超过80 kV 的管电压并不会显著影响结节对X 线的衰减，结节边缘识别和分割准确性也不会明显改变。李西等[22]报道，对于纯磨玻璃小结节（直径＜3 mm），因其具有更低CT 值和更小直径，低剂量CT 扫描并不利于其检出及细节观察。

以上报道通过试验不同管电流、管电压对仿真体模结节的检出及测量影响，获得了比较客观的数据。但并未完全模拟临床受检者呼吸活动及心脏搏动对结节影响。同时，肺体模结节密度均匀、边缘光整，并不能模拟实际工作中密度不均、形态不规则的肺磨玻璃结节。目前国内外相关报道较少，未来研究中需要考虑上述因素对实验的影响，同时肺内不同部位的磨玻璃结节是否影响实验结果也需要纳入考虑。

2.3 重建算法

常用的CT 算法主要分为两类：解析算法和迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）算法。解析算法具有成像分辨率高、成像速度快等优点，但对采集数据完整性要求高。解析算法中，以FBP 最具代表性，但传统FBP 算法重建的图像质量较低，一定程度上无法满足临床诊断要求[23]。IR 算法通过反复迭代计算，对图像信息进行不断检验和校正得到最终重建图像。CT 发展早期就已存在IR 算法，但是受限于计算机技术发展，其在很长一段时间内发展缓慢，近年来，IR 算法重新成为该领域研究热门话题。

相关研究表明，IR 算法可以明显降低图像噪声，改善图像质量[24-25]。与传统FBP 算法相比，IR 算法可使受检者降低50%的辐射剂量，其最大优势是有效降低因辐射剂量降低而增加的噪声，有利于胸部低剂量CT 在临床推广应用。目前各个CT 机器生产厂商都推出各自IR 算法，呈现百花齐放之势。随着迭代权重不断增加，图像噪声和伪影均减小，图像质量不断提高，但过高的迭代权重容易造成噪声频率改变和漂移，产生蜡状伪影[26]。

段海峰等[27]研究指出，固定管电压为120 kV，增加前置自适应性统计IR（Adaptive Statiatical IR，ASIR）技术，可以有效降低70%辐射剂量，对于≥8 mm 不同密度磨玻璃结节（-800、-630 HU）和实性结节（100 HU）的检出率均为100%，但对于磨玻璃结节长短径测量存在误差和形态失真。苏大同等[14]报道，对于直径为5 mm 和10 mm 的肺结节，不同重建算法及迭代权重（FBP 算法、ASIR 算法、ASIR 30%、ASIR 50% 及ASIR 80%）对肺结节三维体积测量无影响；对于直径2.5 mm 的肺体模结节，不同重建算法之间体积测量误差较大。近年来，随着人工智能辅助诊断软件广泛应用于临床，可以提取大量肉眼难以评估的信息，在临床应用上展现巨大潜力。上述文献报道均基于放射医师肉眼检出和手动测量结节，而不同IR 算法和迭代权重如何影响软件自动识别和测量准确性，且在不同肺组织背景下（如肺气肿）影响程度如何，未来有待进一步探究。

2.4 重建层厚

不同重建层厚对于肺磨玻璃结节体积测量具有显著影响，其主要受部分容积效应影响[28]。因此，放射医师在临床实践中，对于磨玻璃结节，尤其磨玻璃小结节应进行薄层重建，以降低直径和体积测量误差。史燕杰等[29]指出，对直径＞5 mm 的肺磨玻璃结节，1.25 mm和2.50 mm 重建层厚对肺结节检出率无明显差异；对直径＜5 mm 的肺磨玻璃结节，1.25 mm 重建层厚能更好显示磨玻璃结节病灶边缘、病灶内部结以及周围细微结构。但目前国内外文献关于不同重建层厚对直径＜5 mm 磨玻璃结节检出影响报道较少，其原因可能与相关指南将＜5 mm 磨玻璃结节归为阴性结节，不需要进一步临床干预有关。孙海宁等[30]推荐对于直径＜5 mm 的结节，应采用0.625 mm 重建层厚才能获得较高的测量准确度；对于直径＞5 mm 的结节，采用0.625 mm 和1.25 mm 重建层厚，对结节三维体积测量结果无显著差异且均具有较高可重复性。这与Botle 等的观点相一致[31]。0.625 mm 重建层厚虽然提供更多的数据信息，但其使数据处理时间延长、存储空间增大、放射医师工作量大幅增加，目前尚未大规模推广应用0.625 mm 重建层厚，放射医师应根据需要选择合适的重建层厚。

3 总结与展望

肺癌作为我国第一大癌症，肺内磨玻璃结节的检出与早期诊断显得尤为重要，低剂量CT 扫描通过降低管电流、管电压以及联合IR 算法均可以有效降低受检者辐射剂量，适用于大规模肺癌筛查实验。但目前尚未有指南对不同大小、不同密度的磨玻璃结节列出具体CT扫描参数，其原因可能是：① 如何定义阳性结节至关重要，目前国内外相关指南尚未达成共识且差异较大，若为阴性结节则无长期随访必要，无须进一步探究其最佳扫描参数；② 患者肺内不同部位，不同肺组织背景下如何影响结节检出及测量，缺乏大样本数据分析；③ 观察者工作经验及对图像的主观判断存在差异，尚未有详细、统一的评分细则评估图像质量。未来将进一步通过大样本数据以及模型预测完善指南和图像评分细则，得出磨玻璃结节最佳CT 扫描方案。

综上所述，对于阳性磨玻璃结节，CT 扫描方案需要个体化，既要保证图像质量又要降低长期随访中辐射损伤以期获得准确、客观的数据，同时，靶重建技术和薄层重建均可以提供更多细微征象，有利于放射医师准确观察和测量。