ASiR-V迭代重建技術在高危人群肺癌篩查中的應用研究

黃福靈，曾燕沖，周春燚，丁海明，林盛才(通訊作者)

（廣西醫科大學第一附屬醫院放射科 廣西 南寧 530021）

肺癌是當今發病率和死亡率增長最快、對人類健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一。2010年美國肺癌預期死亡病例占癌癥總死亡病例的28%[1]，在我國肺癌的死亡率已居各癌癥死亡率之首[2]，目前肺癌的發病率和死亡率仍有逐年升高的趨勢[3]。而在肺癌的早期，由于患者本身沒有自覺的癥狀而往往耽誤了診治，因此對高危人群進行早期篩查成為了一項行之有效的措施。隨著CT技術的進步，特別是低劑量CT（low-dose spiral/helical computed tomography， LDCT）在肺癌早期篩查方面的優勢進一步凸顯，美國國家肺篩查試驗隨機對照試驗經過數十年的隨訪篩查，證實了LDCT在肺癌篩查上能降低病死率20%以上[4]。而本研究旨在探討多模型自適應統計迭代重建技術（adaptive statistical iterative reconstruction Veo， ASIR-V）在低劑量肺癌篩查中的應用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集我院2018年2月—2018年4月行胸部CT體檢的高危人群90例，根據2015年出版的《低劑量螺旋CT肺癌篩查專家共識》制定入組標準。其中男性55例、女性35例，年齡最小52歲，最大75歲，平均年齡（61.54±1.56）歲。將體檢者隨機均分成常規劑量組A組、低劑量組B組和C組。所有參與者均通過我院倫理委員會批準，并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

所有掃描均使用GE Revolution CT。受檢者仰臥于掃描床上，兩手上舉，于深吸氣末屏氣掃描。A組掃描參數：kV=120，SmartmA=80～100；NI=12.0，探測器覆蓋范圍80mm，螺距0.992∶1，管球轉速0.5s，重建圖像層厚1.25mm，層間隔1.25mm，所得原始數據使用濾波反投影法（filtered back projection，FBP）進行重建，其中肺窗采用肺算法，縱膈窗采用標準算法。B組與C組分別采用SmartmA=40～50和SmartmA=20～30，其他參數與A組一致，采用迭代重建算法ASiR-V進行重建，權重選擇50%。掃描范圍從胸廓入口至肺底。

1.3 圖像分析

1.3.1客觀評價 分別取肺尖部胸鎖關節、主肺動脈窗及右下肺靜脈3個層面進行測量，每個層面左、右兩肺分別取3個感興趣區（ROI），所有ROI都避開血管影，記錄其CT值及標準差（SD），以平均標準差（MSD）來反映圖像的噪聲水平。

1.3.2主觀評價 由兩名經驗豐富的副主任醫師在未知掃描條件的情況下進行獨立閱片，并對圖像質量進行評分。圖像質量評價方法：通過觀察中心肺血管支氣管、周圍肺血管支氣管、主氣管、肺裂的顯示進行綜合評價。上述每個結構分5個等級：5分為邊緣清晰，無偽影；4分為邊緣略模糊，無偽影；3分為邊緣略模糊，有少量偽影；2分為邊緣模糊，中等量偽影；1分為大量偽影，正常結構中斷。3分及以上被認為符合診斷要求。

1.3.3輻射劑量 記錄患者的劑量長度乘積（DLP）值，并計算其有效劑量（ED），ED=DLP×k，根據 2009年歐洲CT質量標準指南，成人胸部k=0.014。

1.4 統計學分析

2 結果

2.1 客觀評價結果

常規劑量A組、低劑量B組及低劑量C組的CT值分別為 -870.27±46.46、-878.18±22.19、-871.81±28.31HU；MSD值分別為105.56±21.13、98.09±13.59、 101.96±9.50，各組間的差異沒有統計學意義（見表1）。

2.2 主觀評價結果

兩位醫師主觀評價評分見表2，兩位醫師評價的一致性較好（Kappa=0.932），所有圖像評分均≥3分，全部符合臨床診斷標準（見表2）。

表1 各組客觀評分比較（±s））

表1 各組客觀評分比較（±s））

注：CT值、MSD值的P值分別為P1、P2。

P1/P2 A組 B組 C組A組 -870.27±46.46 105.56±21.13 0.24/0.11 0.23/0.39 B組 -878.18±22.19 98.09±13.59 0.24/0.11 0.38/0.21 C組 -871.81±28.31 101.96±9.50 0.23/0.39 0.38/0.21組別 CT值 MSD值

表3 各組輻射劑量比較（±s））

表3 各組輻射劑量比較（±s））

注：DLP、ED值的P值分別為P1、P2。

P1/P2 A組 B組 C組A 組 116.57±10.85 1.63±0.15 0.00/0.00 0.00/0.00 B 組 60.04±9.64 0.84±0.13 0.00/0.00 0.00/0.00 C 組 39.62±3.10 0.55±0.04 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00組別 DLP ED值

表2 各組圖像的主觀評分

2.3 輻射劑量

A組、B組及C組的DLP分別為116.57±10.85mGy·cm、60.04±9.64mGy·cm、39.62±3.10mGy·cm；相應的ED值為1.63±0.15mSv、0.84±0.13mSv、0.55±0.04mSv，其中C組的ED值較A組明顯下降達66.26%，各組之間的差異均有統計學意義（見表3）。

3 討論

隨著人們對健康的日益重視，如何降低輻射劑量成為了當前一個研究的熱點。對于CT而言，圖像噪聲的大小不僅與掃描參數有關，還與重建算法有著密切的關系。隨著計算機運算速度的提高，運用迭代算法來彌補低劑量掃描所致高噪聲從而保證圖像質量成為人們研究的方向[5-7]。

ASiR-V是GE公司推出的全模型實時迭代技術，它采用了更為先進的系統噪聲模型、被掃描物體模型和物理模型[8,9]。利用國際醫學成像和技術協會和美國食品藥品管理局所推薦的MITA-FDA IQ體模，ASiR-V可以降低多達82%的劑量。研究表明，在相同劑量條件下，與FBP相比，ASiR-V可以提高多達135%的低對比分辨率[8]。有研究報道[10]，ASiR-V權重增加到一定程度后，圖像出現蠟像狀偽影，主觀評分不再升高反而下降。本研究中，在噪聲方面，A組的平均SD值為105.56±21.13，而C組的平均SD值為101.96±9.50，兩組之間沒有統計學差異。而在主觀評分方面，各組的圖像質量都達到了診斷的要求；本研究在輻射劑量方面，C組的ED為0.55±0.04mSv，較A組的1.63±0.15mSv下降了66.26%，更是明顯低于其他文獻報道的單次胸部常規CT掃描輻射劑量5.1～11.1mSv。

本研究的局限性在于樣本量較小，而且沒有將體重指數等影響圖像質量的個體因素加入進來，在ASiR-V的權重選擇上還有多個百分比沒有納入研究范疇，這也是未來研究的一個方向。

圖1A，B 常規劑量A組掃描圖像，重建算法FBP，A.縱膈窗；B.肺窗

圖2A，B 低劑量B組掃描圖像，重建算法ASiR-V，50%權重，A.縱膈窗；B.肺窗

圖3A，B 低劑量C組掃描圖像，重建算法ASiR-V，50%權重，A.縱膈窗；B.肺窗

綜上所述，在明顯降低輻射劑量的條件下，應用ASiR-V迭代重建技術可以有效提高圖像的質量，為高危人群在肺癌的早期篩查提供了一種可靠、安全的檢查手段。