第3代雙源CT能譜純化大螺距掃描技術(shù)在肺部結(jié)節(jié)篩查中的運(yùn)用價(jià)值

趙朝祥 余鑫 陸泓宇 鮑婕 王榮品 施輝友 王玉權(quán)

(貴州省人民醫(yī)院放射科/貴州省智能醫(yī)學(xué)影像分析與精準(zhǔn)診斷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550002)

本次研究擬評(píng)估第3代雙源CT能譜純化大螺距掃描技術(shù)與傳統(tǒng)100kV掃描技術(shù)在病灶檢出率、圖像質(zhì)量水平和患者所受輻射劑量間的差異，旨在探究能譜純化大螺距掃描技術(shù)在肺部結(jié)節(jié)篩查中的可行性。

1 資料與方法

1.1對(duì)象 收集2016年1月至2018年1月70例于貴州省人民醫(yī)院進(jìn)行胸部CT檢查后發(fā)現(xiàn)孤立結(jié)節(jié)需定期復(fù)查(隨訪時(shí)間6個(gè)月后)的病例，其中男32例，女38例，年齡16～65歲，平均(43±13)歲，體重指數(shù)(BMI)18～25 kg/m2，平均(21.7±2.1) kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)為既往均無明確肺部疾病病史。初次CT檢查成陽性需定期復(fù)查者做為對(duì)照組，同一患者后期第1次復(fù)查作為研究組。

1.2掃描方法及重建參數(shù) 兩組方案均采用第3代雙源CT掃描，患者取仰臥位。研究組：使用能譜純化大螺距掃描技術(shù)，管電壓Sn100kV，CARE Dose4D[1]開啟(參考管電流96 mAs)，準(zhǔn)直器寬度192×0.6 mm，參考掃描時(shí)間0.4～0.6 s，旋轉(zhuǎn)時(shí)間，0.25 s/r，螺距(Pitch值)3.0，重建算法采用高級(jí)模擬迭代重建(ADMIRE)3級(jí)強(qiáng)度[2-5]，薄層重建層厚1.0 mm，層間距0.7 mm，厚層重建層厚5.0 mm，層間距5.0 mm，肺標(biāo)準(zhǔn)重建算法，卷積核(Kernel)BI57，縱隔窗Br40。受檢者無需屏氣完成整個(gè)胸部掃描，掃描范圍從胸廓入口至肺底層面。對(duì)照組：使用Force CT常規(guī)胸部掃描技術(shù)，管電壓100kV，CARE Dose4D開啟(參考管電流62mAs)，準(zhǔn)直器寬度192×0.6 mm，參考掃描時(shí)間2～3 s，旋轉(zhuǎn)時(shí)間，0.5 s/r，螺距(Pitch值)1.2，ADMIRE 3級(jí)強(qiáng)度迭代重建，薄層重建層厚1.0 mm， 層間距0.7 mm；厚層重建層厚5.0mm，層間距5.0 mm；肺標(biāo)準(zhǔn)重建算法，卷積核BI57，縱隔窗Br40。受檢者屏氣1次完成整個(gè)胸部掃描，掃描范圍從胸廓入口至肺底層面。

1.3輻射劑量 輻射劑量的評(píng)估是通過CT機(jī)自身的計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)對(duì)其自己的參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，主要參數(shù)包括CT容積劑量指數(shù)(CTDIvol)、劑量長度乘積(DLP)、全身有效劑量(ED)，其中ED值根據(jù)2011年美國醫(yī)學(xué)物理師學(xué)會(huì)給出的不同年齡組胸部換算系數(shù)k與DLP乘積估算出來，成人k值為0.014。

1.4客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 所選用圖像均傳至本科室PACS系統(tǒng)，掩蓋患者基本信息及掃描相關(guān)參數(shù)，選擇統(tǒng)一的窗寬窗位，肺窗窗寬1 500 Hu，窗位-600 Hu， 縱隔窗窗寬 350 Hu，窗位80 Hu。由2名5年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科技術(shù)員各自在每幅圖像氣管分叉上方1 cm層面的氣管內(nèi)及肺動(dòng)脈主干最寬層面處分別放置1 cm2及3 cm2的感興趣區(qū)(ROI)進(jìn)行CT值(HU)及標(biāo)準(zhǔn)差(SD)的測(cè)定。計(jì)算公式：信噪比(SNR)SNR=氣管內(nèi)CT值/氣管內(nèi)噪聲，對(duì)比噪聲比(CNR)CNR=(肺動(dòng)脈主干CT值-氣管內(nèi)CT值)/氣管內(nèi)噪聲。

1.5主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)及運(yùn)動(dòng)偽影 由兩名高年資的影像診斷醫(yī)師采用雙盲法在肺窗及縱膈窗對(duì)兩組的橫截面圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，并以1～5分對(duì)圖像進(jìn)行打分評(píng)估：1分：差，圖像噪聲很大，偽影重、模糊不清，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，完全不能滿足診斷要求；2分：較差，圖像噪聲較大，組織結(jié)構(gòu)顯示欠清楚，不能滿足診斷要求；3分：中等，圖像噪聲較小，組織結(jié)構(gòu)顯示清楚，基本滿足診斷要求；4分：良，圖像噪聲小，組織結(jié)構(gòu)顯示清楚，可以滿足診斷要求；5分：優(yōu)，圖像噪聲很小，組織結(jié)構(gòu)顯示清楚，可以完全滿足診斷要求。評(píng)分3分及以上才符合臨床診斷要求[6-8]。運(yùn)動(dòng)偽影則由2名醫(yī)師協(xié)商打分(0～2分)，包括呼吸運(yùn)動(dòng)偽影及心臟搏動(dòng)偽影，分為無偽影(0分)、輕度偽影(1分)、明顯偽影(2分)。

2 結(jié) 果

2.1輻射劑量 研究組的CTDIvol相比對(duì)照組的下降了87%(P=0.000)；研究組的DLP較對(duì)照組的下降了87%(P=0.000)；研究組的ED相比對(duì)照組的下降了87%(P=0.000)。見表1。

表1 兩組患者輻射劑量比較

2.2客觀圖像質(zhì)量 研究組的SNR為(-14.07±0.73)，對(duì)照組為(-34.14±3.86)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=10.726，P=0.000)；研究組的CNR為(14.70±0.74)，對(duì)照組為(35.72±4.09)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-10.513，P=0.000)。

2.3主觀圖像質(zhì)量 兩組病例肺窗圖像質(zhì)量評(píng)分為(醫(yī)師1：U=2670，P=0.348；醫(yī)師2：U=2746，P=0.210)，研究組圖像質(zhì)量中位評(píng)分為4分(4～5分)，對(duì)照組圖像質(zhì)量中位評(píng)分為4分(4～5分)，圖像質(zhì)量評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且兩組所有圖像均能滿足診斷要求；兩組病例縱隔窗圖像質(zhì)量評(píng)分為(醫(yī)師1：U=4789，P=0.000；醫(yī)師2：U=4813，P=0.000)。見表3。研究組圖像質(zhì)量中位評(píng)分為3分(1～3分)，對(duì)照組圖像質(zhì)量中位評(píng)分為5分(3～5分)，圖像質(zhì)量評(píng)分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，研究組部分圖像質(zhì)量未能滿足診斷要求(評(píng)分1～2分，醫(yī)師1評(píng)分34例，占比48.6%，醫(yī)師2評(píng)分38例，占比54.3%)。兩名高年資的影像診斷醫(yī)師圖像質(zhì)量分級(jí)的一致性檢驗(yàn)：肺窗圖像質(zhì)量，醫(yī)師1、2之間的k=0.883，一致性較好；縱隔窗圖像質(zhì)量，醫(yī)師1、2之間的k=0.801，一致性較好(k>0.75，一致性好，0.75>k>0.4，一致性一般，k<0.4，一致性差)。

表2 兩組患者主觀圖像質(zhì)量評(píng)分比較(n=70)

2.4運(yùn)動(dòng)偽影 呼吸運(yùn)動(dòng)偽影評(píng)分分別為研究組0.057，對(duì)照組0.514(χ2=54.9，P=0.000)；心臟搏動(dòng)偽影評(píng)分分別為研究組0.114，對(duì)照組1.314(χ2=41.6P=0.000)。研究組的呼吸運(yùn)動(dòng)偽影及心臟搏動(dòng)偽影均均明顯低于對(duì)照組，且均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見表3。

表3 兩組患者運(yùn)動(dòng)偽影評(píng)分比較(n=70)

3 討 論

肺部CT檢查對(duì)于臨床科室對(duì)病人病情的判斷、制定治療方案及手術(shù)計(jì)劃有著極高的價(jià)值其優(yōu)勢(shì)顯著。然而，隨著CT應(yīng)用的日益普及，電離輻射作用于機(jī)體后，會(huì)以直接作用和間接作用使細(xì)胞分子發(fā)生反應(yīng)，造成其損傷。傳統(tǒng)CT相比胸片較高的輻射劑量的危害也引起了人們的關(guān)注，隨著輻射劑量的增加可能會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞損傷、組織癌變等情況[9]使其成為一把雙刃劍。胸片劑量雖然低，但由于胸片對(duì)小結(jié)節(jié)及微小病變檢出能力有限，而CT卻能敏感的檢出肺部小結(jié)節(jié)及其他微小病變。有研究[10]顯示CT的病灶出率比普通X 胸片高3倍。多數(shù)早期肺癌表現(xiàn)為直徑<20 mm的肺部結(jié)節(jié)，而胸部范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)如骨骼、肺血管、心臟及大血管都會(huì)對(duì)胸部X片中結(jié)節(jié)及細(xì)小病灶的診斷造成影響，所以在結(jié)節(jié)及細(xì)小病變的檢出方面很容易漏診。而CT這在這方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，美國國家肺癌篩查試驗(yàn)研究[11]證實(shí)，低劑量 CT 肺癌早期篩查可降低20%的死亡率。本研究中，研究組對(duì)比對(duì)照組劑量減少近87%，ED為(0.16±0.03)mSv相當(dāng)于一張胸片的輻射劑量[12]。因降低管電流會(huì)使輻射劑量明顯下降，但同時(shí)也會(huì)因低劑量而產(chǎn)生一定量的圖像噪聲及空間分辨率和圖像質(zhì)量的下降[13]，但由于肺部病變的發(fā)現(xiàn)依賴于病變與周圍正常肺組織的對(duì)比(肺部內(nèi)基本為空氣)，因此對(duì)于低或等密度病變，其在肺組織中的顯示要比實(shí)質(zhì)性臟器中的顯示明顯。并且應(yīng)用第3代雙源CT掃描時(shí)采用了全新的ADMIRE算法，它是對(duì)原始圖像進(jìn)行重建，將原始數(shù)據(jù)中的噪聲投射到圖像中，得到的圖像是多次迭代重建后的組合，然后將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的圖像校正，對(duì)原始數(shù)據(jù)域進(jìn)行去噪及去除偽影，最后進(jìn)行圖像域的校正，隨著迭代次數(shù)的增多，圖像噪聲越來越低，空間分辨率不受影響[15-16]。

本研究中應(yīng)用到的能譜純化技術(shù)是將X射線等輻射能量頻譜圖中低能量部分等截止能量從30keV提高到50keV，從而使得X射線的能量譜更窄，射線能量更高，更接近CT成像理論要求的X射線光子能量等均一性。其特征是高千伏高毫安條件下的低劑量CT掃描成像。是目前業(yè)界最先進(jìn)的兩種CT低輻射劑量掃描技術(shù)之一。能譜純化技術(shù)目前已運(yùn)用于兒童的胸部檢查、泌尿系虛擬平掃、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤診斷，均能保證圖像質(zhì)量的同時(shí)大幅度降低輻射劑量。

綜上所述，在肺部結(jié)節(jié)篩查方面運(yùn)用能譜純化大螺距掃描技術(shù)可有效的降低輻射劑量的同時(shí)病灶檢出率與常規(guī)胸部CT無明顯差別對(duì)診斷方面沒有明顯影響，并因其快速的掃描時(shí)間最大程度的降低了膈肌運(yùn)動(dòng)、心臟及血管的搏動(dòng)偽影，因此能譜純化大螺距掃描技術(shù)可應(yīng)用于肺部結(jié)節(jié)篩查。