低劑量容積數據高分辨率CT應用于肺部體檢的參數優化

吳偉軍，申敏，趙志宇，蔡恩明，蔣蘊毅

(上海市嘉定區安亭醫院放射科，上海 201805)

低劑量容積數據高分辨率CT應用于肺部體檢的參數優化

吳偉軍，申敏，趙志宇，蔡恩明，蔣蘊毅

(上海市嘉定區安亭醫院放射科，上海 201805)

目的 探討低劑量容積數據高分辨率CT(VHRCT)應用于肺部體檢掃描的最佳參數。方法將本院2013年10月至2015年7月500名肺部健康體檢者簡單隨機化分成5組，各組100名，管電流分別為常規劑量220 mA和低劑量35 mA、30 mA、25 mA、20 mA，管電壓均為120 kV掃描，容積數據進行薄層高分辨率算法重組，以能顯示肺小葉水平上的細微結構和病變以及大血管的邊界為保證診斷質量的圖像。記錄各組受檢者的照射劑量，對不同低劑量管電流和常規劑量的VHRCT圖像進行統計學分析。結果35 mA、30 mA、25 mA、20 mA低劑量與常規劑量220 mA相比，受檢者的照射劑量分別下降85.64%、87.86%、90.24%、92.53%。35 mA、30 mA、25 mA和220 mA常規劑量VHRCT圖像比較差異均無統計學意義(P＜0.05)，20 mA和常規劑量比較差異有統計學意義(P＜0.05)。結論25 mA的管電流可作為低劑量容積數據高分辨率CT應用于肺部體檢的參考條件。

低劑量；容積數據高分辨率CT；肺部；體檢

肺癌是我國城市癌癥死亡率第一位的惡性腫瘤，多數肺癌早期無明顯臨床癥狀，約75%的肺癌患者在確診時已屬晚期，5年生存率約為15.6%[1]，僅有不到25%的患者適合手術治療[2]。早期發現無癥狀肺癌及其他肺部疾病的有效方法是對人群的肺部體檢。CT與X線胸片相比，明顯提高了肺部疾病的檢出能力；但其X線輻射量也明顯高于胸片。高分辨率CT (HRCT)是診斷肺部疾病的“金標準”，傳統HRCT是在常規多層螺旋CT掃描基礎上重新選擇掃描參數，再行大矩陣、高電壓、薄層及骨算法重組圖像，增加了掃描時間和輻射量。本研究通過對常規多層螺旋CT (MSCT)容積數據進行薄層、高分辨率算法重組圖像可以減少掃描時間和輻射量，同時選擇適合體檢的低劑量管電流的MSCT容積數據進行重組圖像，可以最大程度降低受檢者的輻射量[3-4]。

1 資料與方法

1.1 一般資料 將我院2013年10月至2015年7月500名肺部健康體檢志愿者隨機分成5組，各100名，年齡25～78歲，平均49.8歲，其中男性312名，女性188名。

1.2 設備及檢查方法 掃描設備采用GE公司Lightspeed 8層螺旋CT機。各組掃描參數中管電壓均為120 kV，管電流分別為常規劑量220 mA和低劑量35 mA、30 mA、25 mA、20 mA，層厚10 mm，層距10 mm。對掃描所得原始數據分別進行薄層高分辨率算法重建圖像，1.25 mm層厚、層距重建，將掃描后生成的曝光劑量CTDIvol予以記錄。

1.3 圖像分析 選擇兩位高年資醫師分別以肺窗和縱膈窗對圖像質量作出評價(肺窗：窗寬1 000～1 500 HU、窗位-400～-600 HU；縱膈窗：窗寬300～500 HU、窗位30～60 HU)，以能顯示肺小葉水平上的細微結構和病變以及大血管的邊界為保證診斷質量的圖像。觀察低劑量VHRCT圖像噪聲和偽影情況，圖像質量按完全不影響診斷(2分)、稍差但不影響診斷(1分)和差且影響診斷(0分)進行評價。

1.4 統計學方法 在SPSS22.0上進行不同低劑量管電流和常規劑量(220 mA)VHRCT圖像質量之間的統計學分析，應用Wilcoxon符號等級檢定，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 不同管電流VHRCT受檢者所接受射線的照射劑量比較 與常規劑量比較，各低劑量組管電流的CTDIvol分別降低85.64%、87.86%、90.24%、92.53%，見表1。

表1 不同管電流VHRCT受檢者所接受射線的照射劑量情況

2.2 不同管電流的VHRCT圖像評分比較 35mA、30 mA、25 mA低曝光劑量VHRCT重組圖像和常規曝光劑量圖像間的評分比較差異均無統計學意義(P＞0.05)，20 mA低劑量VHRCT重組圖像和常規劑量圖像間的評分比較差異有統計學意義(P＜0.05)，見表2、圖1～圖4。

表2 不同管電流的VHRCT圖像評分比較

圖1 右肺上葉微小結節(箭頭所示)

圖2 右肺中葉微小結節(箭頭所示)

圖3 右肺上葉炎癥

圖4 評分為0分圖像

3 討論

低劑量多層螺旋CT用于肺癌篩查自20世紀90年代由Naidich等[5]提出。近年來隨著CT設備和技術的不斷更新完善，為低劑量CT掃描及容積數據的采集奠定了技術基礎。多層螺旋CT所采集的容積數據基本可以達到各向同性，通過具有各向同性的容積數據所進行的圖像重組基本接近或等于軸面圖像的質量[5]。容積數據薄層高分辨率重組是由多層螺旋CT采集容積數據后進行薄層、高空間分辨率算法重組得到的CT圖像，有研究者稱其為“容積高分辨率CT”(VHRCT)[6]，其最大的優點是不需要進行高電壓掃描，從而減少了受檢者的輻射量。

小毫安低劑量CT掃描會使圖像產生一定的噪聲，從而減低圖像的密度分辨率。但肺是人體內的含氣器官，肺內小葉間隔以及肺小血管、縱膈大血管等與肺泡腔內的氣體存在天然極佳的對比度，因此，一定程度的噪聲增加對肺組織細微結構的分辨和顯示并沒有太大的影響，同時含氣組織對X線的吸收率較低，為低劑量CT在肺部的應用奠定了基礎[7-8]。已有研究表明螺旋CT放射線劑量與管電流成線性關系，即在其他參數不變的情況下，管電流降低從而放射劑量也會降低。本研究的實驗設備為8層螺旋CT掃描機，適用于利用固定毫安秒的方法來降低管電流，是指降低的小毫安在整個掃描過程中固定不變，從而實現受檢者輻射量的下降。本研究結果顯示，35 mA、30 mA、25 mA、20 mA低劑量與常規劑量220 mA相比，受檢者的照射劑量分別下降85.64%、87.86%、90.24%、92.53%。即低劑量25 mA時的劑量不足常規劑量的1/10，完全符合放射防護最優化的原則。

劑量的降低勢必會伴隨圖像質量的下降，本研究所采用的低劑量VHRCT所得圖像對診斷均有一定的影響。35 mA、30 mA、25 mA低曝光劑量VHRCT重組圖像和常規曝光劑量圖像間的評分差異均無統計學意義(P均＞0.05)。基本均能顯示包括肺小葉間隔、小葉動脈、小葉支氣管在內的肺小葉水平上的細微結構和病變以及大血管的邊界，以及＞5 mm的結節樣影和磨玻璃樣改變。分析其中個別圖像評分為1分的原因包括受檢者體形寬大、胸壁軟組織較厚以及不能很好配合屏氣所產生的呼吸偽影，另外肺尖部還受到鎖骨、肩胛骨以及脊椎產生的高密度偽影影響，但均不影響診斷。20 mA低劑量VHRCT重組圖像和常規劑量圖像間的評分差異有統計學意義(P＜0.05)，唯一評分為0分的是一名過于肥胖的老年男性，不能配合屏氣，所得圖像影響診斷。

本文旨在通過大樣本的前瞻性研究，在保證影像圖像診斷質量的同時，最大限度降低受檢者的輻射量，即在圖像質量保證診斷的基礎上選取最小管電流(即最小X線輻射量)的掃描方案應用于肺部健康體檢。鑒于20 mA低劑量與常規劑量圖像間有統計學差異，故推薦采用25 mA作為本研究設備針對體檢人群的低劑量肺部VHRCT掃描的參考條件，在實際工作中針對個體差異也可適當調整掃描條件，對肺部病變檢出與過多的輻射曝光加以權衡，以進一步提高低劑量螺旋CT對肺部結節等的檢出率[9]。低劑量螺旋CT掃描因其輻射量較常規螺旋CT掃描明顯降低，對早期肺癌的檢出率明顯優于胸片[10]，同時應用低劑掃描也增加了CT球管的使用壽命，降低CT的檢查成本，從而可在基層醫療機構肺部健康體檢中廣泛應用，對篩查早期無癥狀肺癌、肺部小結節(＞5 mm)和彌漫性肺部病變的早期發現等方面有著廣闊的應用前景。

[1]王辰.呼吸與危重癥醫學(2012-2013)[M].北京:人民衛生出版社, 2012:455-459.

[2]Smith RA,Glynn TJ.Epidemiolgy of lung cancer[J].Radiole Clin NothAm,2000,38(3):453-470.

[3] Nishino M,Kuroki M,Boiselle PM,et al.Coronal reformations of volumetric expiratory high-resolution CT of the lung[J].AJR,2004, 182(4):979-982.

[4]Nishino M,Boiselle PM,Copeland JF,et al.Value of volumetric data acquisition in expiratory high-resolution computed tomography of the lung[J].ComputAssist Tomogr,2004,28(2):209-214.

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

[6] 王振光,馬大慶,陳本東,等.容積數據高分辨率CT重組在彌漫肺疾病中的應用[J].中華放射學雜志,2005,39(11):1153-1156.

[7] 郭丹丹,李春平,郭鈞忠.低劑量螺旋CT在早期肺癌篩查中的研究進展[J].國際醫學放射學雜志,2011,34(5):435-438.

[8]李一鳴,祁吉,尹建忠,等.COPD患者氣道的多層螺旋CT低劑量電影掃描[J].中國CT和MRI雜志,2010,8(3):15-18.

[9]胡鈺,方進,鄧達標,等.低劑量胸部CT對肺癌篩查的研究進展[J].中國醫學影像技術,2015,31(1):146-149.

[10]李永忠.胸部數字化X線攝影與低劑量螺旋CT在肺癌篩查中的應用價值[J].中國慢性病預防與控制,2015,23(6):463-464.

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)

上海市嘉定區科委基金資助項目（編號：2013-KW-15）

吳偉軍。E-mail：wuweijun73@163.com