肺磨玻璃結節CT檢查技術應用

郭慶伍，朱林麗，徐志廣，沙茹玉，梅光寶

皖南醫學院第二附屬醫院 a.放射科；b.超聲科，安徽 蕪湖 241000

引言

肺癌高居我國惡性腫瘤發病率和死亡率首位，腺癌是其最常見的病理組織學類型，發生率約35%～50%[1-2]。據報道，肺內單發并持續存在的磨玻璃結節可能發展為早期腺癌，早期腺癌是一個緩慢持續發展的過程，CT影像學表現也相應發生著細微變化[3-4]。目前，國內外相關指南及研究表明，對肺磨玻璃結節常采用的隨訪策略是動態觀察結節三維體積、密度以及病灶邊緣細節等變化[5-6]。因此，如何早期發現、觀察以及準確測量磨玻璃結節是放射醫師亟須解決的難題。本文旨在對目前常用的CT 檢查技術對磨玻璃結節檢出及測量影響進行綜述，以期為磨玻璃結節的檢出與早期診斷提供參考。

1 靶掃描和靶重建技術

靶掃描是一種小視野、窄準直的CT 掃描技術。根據公式，像素=掃描視野/矩陣，該方法通過將掃描視野縮小，進而縮小像素來提高圖像分辨率。由于早期磨玻璃肺結節體積小、密度淡，采用靶掃描技術能保證連續3 層及以上層面顯示病灶結構，使結節-肺界面充分顯示，放射醫師可以從多方位觀察磨玻璃病灶細微結構，為病灶定位和定性診斷提供幫助。

隨著CT 機器性能不斷提升，靶掃描技術也不斷發展創新。目前，高端CT 機器重建層厚及層間距達到0.625 mm，與李惠民等[7]首次提出的2～5 mm 層厚相比有了很大提升。超高分辨率CT 靶掃描（1024×1024矩陣）與傳統高分辨率CT 靶掃描（512×512 矩陣）比較，圖像空間分辨率為后者的4 倍。Kakinuma 等[8]報道，超高分辨率CT 靶掃描能更好地顯示磨玻璃結節中的混雜密度成分、結節邊緣以及胸膜牽拉征等細微影像學征象。近年來，生理通氣技術輔助超高分辨CT 靶掃描，通過增加肺內充氣量，使磨玻璃結節非實性部分充分舒展開，接近或達到生理性“肺氣腫”水平，使其同時具有高對比分辨率和高空間分辨率，使肺內磨玻璃結節（尤其是純磨玻璃結節）獲得了最佳細節顯示[9]。由于靶掃描范圍有限，無法顯示全部肺野，使其應用有一定局限性，適用于肺內孤立肺磨玻璃結節隨訪或重點隨訪結節觀察。從輻射劑量角度分析，由于掃描視野小，受檢者實際接收的總輻射劑量較常規CT 掃描并未提高[10]。

薄層靶重建技術基于常規CT 掃描發現的肺結節進行薄層、放大及高分辨觀察。該技術通過縮小掃描視野、減小采樣范圍以及重建厚度、增加像素，來提高圖像分辨率。常規CT 掃描3 mm 重建層厚存在容積效應，易掩蓋磨玻璃結節細微征象，1 mm 的靶重建層厚更能精準顯示病灶內及周圍細微結構，對于磨玻璃結節的定性診斷準確率高于常規CT 靶重建技術[11]。由于薄層靶重建圖像信息量較常規CT 掃描大幅增加，放射醫師工作量和存儲數據也大幅增加，因此并不適用于大規模肺癌篩查實驗，與靶掃描一樣，對于重點隨訪結節可以進行靶重建觀察。

2 低劑量CT掃描技術

2.1 降低管電流技術

2023 版中國肺癌低劑量CT 篩查指南推薦使用管電壓為110 kV，管電流為40 mAs，根據不同體重指數在一定范圍適當調整[12]。目前臨床科研者面臨的挑戰包括：① 低劑量CT 掃描帶來的圖像噪聲提高是否影響磨玻璃結節檢出；② 圖像噪聲提高是否會影響磨玻璃結節觀察和準確測量。

早期研究者通常采用固定管電流（50 mA）技術進行胸部CT 掃描，近年來自動管電流技術廣泛應用于胸部CT 掃描，其有效輻射劑量明顯低于對照組（未使用自動管電流技術），并且圖像顯示優良率無明顯差異[13]。蘇大同等[14]通過仿真實驗，固定管電壓為120 kV，分別使用7 種不同管電流（10、20、50、80、100、150、350 mA）對肺體模結節進行CT 掃描，得出對于直徑為5、10 mm的肺體模結節，降低管電流對肺結節體積測量沒有影響；對于直徑為2.5 mm 的肺體模結節，使用7 種不同管電流對其掃描，其體積測量結果存在較大差異。Funama等[15]研究指出，低劑量CT 掃描時，管電流分別設置為21、45 mAs，對于CT 值為-800 HU 或更低密度的肺體模結節，漏檢率分別為60%、36%；對于CT 值＞-650 HU的體模結節，漏檢率分別為17%、8%。有文獻報道[16]，檢出磨玻璃結節的管電流最低閾值為20 mAs。杜煜等[17]研究磨玻璃結節三維體積測量時，固定管電壓為80 kV，對于10、8、5 和3 mm 的磨玻璃結節，管電流分別為50、70、70 和80 mAs 時才能獲得較好的測量一致性。以上研究表明應用低劑量CT 能有效減低受檢者輻射劑量，但不同程度降低管電流會影響磨玻璃結節檢出與細節顯示，放射醫師需選出重點隨訪結節，進而針對陽性結節確定合適的掃描參數。對于不同大小、不同密度磨玻璃結節的最佳掃描參數相關研究尚處于實驗階段，缺乏大樣本、多中心數據，并未達成相關共識和制定指南。

2.2 降低管電壓技術

由于人體肺組織含較多氣體，具有較低的X 線吸收率與良好的天然對比，適合通過降低管電壓達到降低劑量輻射的目的[18]。相比120 kV 管電壓，100 kV 管電壓使輻射劑量平均降低約50%[19]。通常，降低管電壓往往都是在幾個固定數值（80、100、110、120、135 kV）中設定，無法進行細微調整。隨著管電壓下降，圖像噪聲也隨之增大，研究者一般采用降低管電壓與創新重建算法相結合，從而提高圖像分辨率。王杰等[20]通過仿真實驗得出，對于直徑為3 mm 的肺體模結節，80 kV聯合各組算法的檢出率均低于100 kV 和120 kV 組；對于CT 值為-800 HU 的肺體模結節，80 kV 聯合各組算法的檢出率均低于100 kV 和120 kV 組。而100 kV 結合SAFIRE 算法（等級1～5）與傳統濾波反投影（Filtered Back Projection，FBP）算法結合120 kV 比較，對于不同密度（-850、650、100 HU）和不同直徑（3、5、8、10、12 mm）肺體模結節檢出率比較均無明顯差異。李艷等[21]指出不同管電壓（80、100、120 kV）對于不同密度（-800 HU、-630 HU）和不同直徑（5、8、10、12 mm）的磨玻璃結節的三維體積測量絕對錯誤率無統計學差異，其原因可能是肺磨玻璃結節本身CT 值很低，對X 線的衰減也較低，超過80 kV 的管電壓并不會顯著影響結節對X 線的衰減，結節邊緣識別和分割準確性也不會明顯改變。李西等[22]報道，對于純磨玻璃小結節（直徑＜3 mm），因其具有更低CT 值和更小直徑，低劑量CT 掃描并不利于其檢出及細節觀察。

以上報道通過試驗不同管電流、管電壓對仿真體模結節的檢出及測量影響，獲得了比較客觀的數據。但并未完全模擬臨床受檢者呼吸活動及心臟搏動對結節影響。同時，肺體模結節密度均勻、邊緣光整，并不能模擬實際工作中密度不均、形態不規則的肺磨玻璃結節。目前國內外相關報道較少，未來研究中需要考慮上述因素對實驗的影響，同時肺內不同部位的磨玻璃結節是否影響實驗結果也需要納入考慮。

2.3 重建算法

常用的CT 算法主要分為兩類：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、成像速度快等優點，但對采集數據完整性要求高。解析算法中，以FBP 最具代表性，但傳統FBP 算法重建的圖像質量較低，一定程度上無法滿足臨床診斷要求[23]。IR 算法通過反復迭代計算，對圖像信息進行不斷檢驗和校正得到最終重建圖像。CT 發展早期就已存在IR 算法，但是受限于計算機技術發展，其在很長一段時間內發展緩慢，近年來，IR 算法重新成為該領域研究熱門話題。

相關研究表明，IR 算法可以明顯降低圖像噪聲，改善圖像質量[24-25]。與傳統FBP 算法相比，IR 算法可使受檢者降低50%的輻射劑量，其最大優勢是有效降低因輻射劑量降低而增加的噪聲，有利于胸部低劑量CT 在臨床推廣應用。目前各個CT 機器生產廠商都推出各自IR 算法，呈現百花齊放之勢。隨著迭代權重不斷增加，圖像噪聲和偽影均減小，圖像質量不斷提高，但過高的迭代權重容易造成噪聲頻率改變和漂移，產生蠟狀偽影[26]。

段海峰等[27]研究指出，固定管電壓為120 kV，增加前置自適應性統計IR（Adaptive Statiatical IR，ASIR）技術，可以有效降低70%輻射劑量，對于≥8 mm 不同密度磨玻璃結節（-800、-630 HU）和實性結節（100 HU）的檢出率均為100%，但對于磨玻璃結節長短徑測量存在誤差和形態失真。蘇大同等[14]報道，對于直徑為5 mm 和10 mm 的肺結節，不同重建算法及迭代權重（FBP 算法、ASIR 算法、ASIR 30%、ASIR 50% 及ASIR 80%）對肺結節三維體積測量無影響；對于直徑2.5 mm 的肺體模結節，不同重建算法之間體積測量誤差較大。近年來，隨著人工智能輔助診斷軟件廣泛應用于臨床，可以提取大量肉眼難以評估的信息，在臨床應用上展現巨大潛力。上述文獻報道均基于放射醫師肉眼檢出和手動測量結節，而不同IR 算法和迭代權重如何影響軟件自動識別和測量準確性，且在不同肺組織背景下（如肺氣腫）影響程度如何，未來有待進一步探究。

2.4 重建層厚

不同重建層厚對于肺磨玻璃結節體積測量具有顯著影響，其主要受部分容積效應影響[28]。因此，放射醫師在臨床實踐中，對于磨玻璃結節，尤其磨玻璃小結節應進行薄層重建，以降低直徑和體積測量誤差。史燕杰等[29]指出，對直徑＞5 mm 的肺磨玻璃結節，1.25 mm和2.50 mm 重建層厚對肺結節檢出率無明顯差異；對直徑＜5 mm 的肺磨玻璃結節，1.25 mm 重建層厚能更好顯示磨玻璃結節病灶邊緣、病灶內部結以及周圍細微結構。但目前國內外文獻關于不同重建層厚對直徑＜5 mm 磨玻璃結節檢出影響報道較少，其原因可能與相關指南將＜5 mm 磨玻璃結節歸為陰性結節，不需要進一步臨床干預有關。孫海寧等[30]推薦對于直徑＜5 mm 的結節，應采用0.625 mm 重建層厚才能獲得較高的測量準確度；對于直徑＞5 mm 的結節，采用0.625 mm 和1.25 mm 重建層厚，對結節三維體積測量結果無顯著差異且均具有較高可重復性。這與Botle 等的觀點相一致[31]。0.625 mm 重建層厚雖然提供更多的數據信息，但其使數據處理時間延長、存儲空間增大、放射醫師工作量大幅增加，目前尚未大規模推廣應用0.625 mm 重建層厚，放射醫師應根據需要選擇合適的重建層厚。

3 總結與展望

肺癌作為我國第一大癌癥，肺內磨玻璃結節的檢出與早期診斷顯得尤為重要，低劑量CT 掃描通過降低管電流、管電壓以及聯合IR 算法均可以有效降低受檢者輻射劑量，適用于大規模肺癌篩查實驗。但目前尚未有指南對不同大小、不同密度的磨玻璃結節列出具體CT掃描參數，其原因可能是：① 如何定義陽性結節至關重要，目前國內外相關指南尚未達成共識且差異較大，若為陰性結節則無長期隨訪必要，無須進一步探究其最佳掃描參數；② 患者肺內不同部位，不同肺組織背景下如何影響結節檢出及測量，缺乏大樣本數據分析；③ 觀察者工作經驗及對圖像的主觀判斷存在差異，尚未有詳細、統一的評分細則評估圖像質量。未來將進一步通過大樣本數據以及模型預測完善指南和圖像評分細則，得出磨玻璃結節最佳CT 掃描方案。

綜上所述，對于陽性磨玻璃結節，CT 掃描方案需要個體化，既要保證圖像質量又要降低長期隨訪中輻射損傷以期獲得準確、客觀的數據，同時，靶重建技術和薄層重建均可以提供更多細微征象，有利于放射醫師準確觀察和測量。