基于体重指数的个性化肺部低剂量CT扫描在体检筛查中的应用

邓文林 卢新 农杰淋 黎福明

【摘要】 目的 探討不同体重指数（BMI）下肺部个性化低剂量CT扫描方案在体检筛查及降低辐射剂量中的作用。方法 随机将2018年4～6月健康体检者分成两组，A组CT检查管电压固定100 kV，管电流视体检者BMI（单位：kg/m2）不同，给予相应的扫描方案（低BMI组：BMI<20，20 mA;中BMI组：20≤BMI≤25，30 mA;高BMI组：BMI>25，40 mA）;B组行常规低剂量肺部CT检查，管电压固定100 kV，管电流固定40 mA;对比两组体检者的有效辐射剂量、图像质量及结节检出率。结果 所有体检图像主观评分均>3分，满足诊断要求;A组图像主观评分为（4.6±0.7）分，B组图像主观评分为（4.5±0.5）分，两组差异无统计学意义（P>0.05）;A组有效辐射剂量为（0.47±0.07）msv，B组有效辐射剂量为（0.52±0.09）msv，A组明显低于B组（P<0.05）。A组有34例发现阳性结节（34/157，21.2%），其中老年人20例，吸烟者22例;B组有37例存在阳性结节（37/162，22.8%），其中老年人23例，吸烟者27例;两组在结节检出率及结节检出分布情况无统计学意义（P>0.05）。结论 基于BMI的个性化肺部低剂量CT扫描在肺部结节筛查中能降低辐射剂量，且不影响图像质量。

【关键词】 体重指数;肺部结节;个性化;低剂量;CT检查;体检筛查

中图分类号：R445.3   文献标志码：A   DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.07.009

【Abstract】 Objective To explore the effect of individualized low-dose CT scanning based on different body mass index（BMI） in physical screening and radiation dose reduction.Methods Healthy controls involved in this study from April to June 2018 were divided into two groups randomly.In group A，the voltage of CT tube was fixed at 100 kV，and according to different BMI（unit：kg/m2） of the patients，corresponding scanning schemes of tube current were carried out（low BMI group：BMI<20，20 mA;middle BMI group：20≤BMI≤25，30 mA;high BMI group：BMI> 25，40 mA）.In group B，routine low-dose lung CT examination was performed，tube voltage was fixed at 100 kV，and the tube current was fixed at 40 mA.And then，effective radiation dose，image quality and nodule detection rate were compared between the two groups.Results The subjective scores of all physical examination images were>3 points，which met the diagnostic requirements.The subjective scores of the group A and the group B were（4.6±0.7） and （4.5±0.5） respectively，difference was not statistically significant（P>0.05）.The effective radiation dose of the group A was（0.47±0.07）msv，and that of the group B was（0.52±0.09）msv，and the effective radiation dose of the group A was significantly lower than that of the group B（P<0.05）.Positive nodules were found in 34 cases（34/157，21.2%） in the group A，including 20 elderly people and 22 smokers，and positive nodules were found in 37 cases（37/162，22.8%） in the group B，including 23 elderly people and 27 smokers.There was no statistically significant difference in the detection rate and distribution of nodules between the two groups（P>0.05）.Conclusion Individualized low-dose CT scanning based on BMI can reduce radiation dose in the screening of lung nodules without affecting the image quality.

【Key words】 BMI;lung nodule;individuation;low-dose;CT examination;physical screening

随着人们生活质量提高，低剂量扫描已广泛应用于肺部健康筛查，大大提高早期肺癌的诊断率，降低高危人群死亡率[1]。目前最常见的降低扫描有效剂量的方法在于筛选适宜的管电流及重建方法[2]。对于不同体重指数（Body Mass Index，BMI）低剂量研究主要集中在头颈或者冠状动脉CTA扫描，以BMI为基础的个性化肺部低剂量CT扫描方案研究较少[2～4]。因此，本研究以体重指数为标准，给予不同患者个性化扫描剂量，探讨以BMI为基础的个性化肺部低剂量CT扫描在肺部结节筛查中的应用价值。

1 资料与方法1.1 一般资料 收集2018年4～6月我院行胸部CT健康体检者。病例纳入标准：①体检者知情同意，并符合道德规范;②无胸部外伤、手术史;③无胸部肿瘤史。共收集到319例体检者，随机分为两组：A组（以BMI为基础的个性化低剂量组，157人），参照相关文献[5]依据BMI分为3个亚组，<20 kg/m2组14人，20～25 kg/m2组101人，>25 kg/m2组42人;B组（常规低剂量组，162例）。两组在男女性别比、中位年龄、老年人（≥50岁）及吸烟者比例方面差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。见表1。

1.2 检查设备及方法 设备采用西门子公司SOMATOM Definition Flash 64排双源CT;检查方法：患者取仰卧位，头先进模式，上肢举过头顶。于吸气相扫描，扫描范围从胸廓入口至肺底层面。A组扫描参数及重建算法：扫描视野（FOV）360×360 mm，矩阵512×512，螺距0.984∶1，管电压100 kV，管电流量视患者BMI不同，给予相应的扫描剂量（低BMI组：BMI<20，20 mA;中BMI组：20≤BMI≤25，30 mA;高BMI组：BMI>25，40 mA），扫描后行肺算法及标准算法重建，纵隔窗重建层厚5 mm，肺窗重建层厚1.25 mm;B组行CT（SOMATOM Definition FLash）扫描，扫描视野（FOV）360×360 mm，扫描层厚5 mm，矩阵512×512，扫描视野（FOV）360×360 mm，螺距1.375∶1，转速0.8 s/圈，准直器宽度20 mm，管电压100 kV，固定管电流40 mA，扫描后行肺算法及标准算法重建，纵隔窗重建层厚5 mm，肺窗重建层厚1.25 mm。

1.3 图像质量评价及结节判定 图片质量评价由2名高年资主治医师，在隐藏扫描参数信息、患者信息的条件下，用标准肺窗（窗位500 Hu，窗宽1600 Hu）对图像质量进行评分，若不一致，请示上级副主任医师后决定。图像质量评价方法采用Kalra方法[6]：主要观察支气管血管束，纵隔内血管、心包、淋巴结及胸壁结构的对比度、清晰度及噪声。综合以上各结构的显示情况，以5分制对图像质量进行评分，1分（差）：图像噪声较大，伪影较重，组织结构显示不清，完全不能满足诊断要求;2分（较差）：图像噪声较大，组织结构显示不清，不能满足诊断要求;3分（一般）：图像噪声较大，部分组织结构显示欠佳，但基本能满足诊断要求;4分（良好）：图像噪声尚可，结构显示清楚，完全能满足诊断要求;5分（优秀）：图像噪声小，组织结构显示清晰，对比良好，完全能满足诊断要求。临床认为≥3分的图像可用于诊断，得分越高质量越好;<3分的图像质量较差，不能满足诊断要求。

结节分析只允许在图像质量≥3分的图片中进行。阳性结节判定标准为：至少检出1个直径≥5 mm的非钙化实性或亚实性结节;<5 mm的结节为阴性结节;未检出结节者为阴性。

1.4 辐射剂量 患者扫描时开启剂量报告，自动记录容积CT剂量指数（CT dose index of volume，CTDIvol）、剂量长度乘积（dose length product，DLP）。有效剂量（effective dose，ED）计算方法：ED=DLP×W，其中W为转换因子，根据欧洲CT质量标准指南规定，胸部的转换因子为0.014。

1.5 统计学方法 数据应用SPSS 16.0软件进行处理，CTDIvol、DLP及ED以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验;图像主观评分采用Mann-Whitney U检验;计数资料以（n，%）表示，组间比较采用卡方检验，检验水准：α=0.05，双侧检验。

2 结  果2.1 图像质量主观评分组间比较 所有图像经过Standard算法和肺算法后均达到3分以上，均满足诊断要求。肺窗条件下：A组图像主观评分为（4.6±07）分，B组图像主观评分（4.5±05）分，两组差异无统计学意义（t=1.472，P=0.142>0.05）。

2.2 辐射剂量组间比较 A组平均CTDIvol、DLP及ED分别为（0.94±0.15）、（32.29±5.57）及（047±007）msv，均明显小于B组，差异有统计学意义（P<0001）。A组中CTDIvol、DLP及ED：低BMI组<中BMI组<高BMI组，差异有统计学意义（P<0.001）。见表2、表3。A组不同体重指数肺部CT典型图像见图1～图3。

2.3 两组结节检出情况 A组有34例发现阳性结节（34/157，21.2%），其中老年人20例，吸烟者22例;B组有37例发现阳性结节（37/162，22.8%），其中老年人23例，吸烟者27例;两组老年人及吸烟者中结节检出率差异无统计学意义（P>0.05）。见表4。

3 讨  论  随着多层螺旋CT在肺部体检中的应用，CT检查所引起的辐射致癌风险及相关安全问题成了临床及影像科医生关注的热点[7]。尤其是健康体检人群，健康意识高，对于辐射风险深感恐惧。目前，多数学者通过降低管电流或改变重建技术来实现胸部低剂量筛查[8～10]。本研究中采用40 mA固定管电流标准，低于国内低剂量扫描常见使用的固定管电流50 mA标准。其原因基于2个方面：①国外类似研究支持，Fraioli等[11]认为30～50 mA是肺部扫描最合适的管电流。当然，在低管电流情况下，肺尖或肺底的伪影将有所增加，但是通过本研究结果，我们可以认为采用40 mA固定管电流并不会影响肺结节的检出率。②临床实际工作中，我们发现管电流40 mA能满足多数肺部扫描的图像质量要求。通过对标准肺窗条件下主观评分，B组主观评分均>3分，能达到诊断标准。这也提示对于体检人群，在对有效CT扫描设备及重建技术评估的基础上，可以进一步降低管電流，降低有效辐射剂量。

低剂量肺部CT图像质量、辐射剂量与体重指数三者是密切相关的[12]。现有肺部低剂量研究结果常建议采用某个固定低管电流，作为实际工作标准对所有体检者进行扫描。当患者肥胖（高体重指数）或偏瘦（低体重指数）时，图像质量常常不能达到阅片要求，更重要的是辐射剂量对于低体重人群的风险是明显增加的。实际工作中，即使CT扫描技师通过自身经验，适当地增加或减少管电流，但是具有较大的随意性，可操作性较差。因此，本研究目的在于通过测量体重指数来对体检人员预先分类，然后再根据不同体重指数进行个性化、标准化的低剂量扫描方案。本研究中，低体重指数组体检者，有效剂量较常规低剂量扫描减少了50.0%以上，而且保证了图像质量，值得临床推广。另外，本研究结果还提示中体重指数患者，应用以BMI为基础的个性化低剂量扫描能进一步降低约20.0%的辐射剂量。这在体检人数众多，且多数人属于中体重指数人群的条件下，有一定临床应用价值，可以进一步有效降低受检人群的总辐射剂量。

CT图像质量是由图像对比度、空间分辨率、图像噪声及图像伪影决定的，其中图像噪声对图像质量起着关键作用。由于低剂量肺部CT扫描采用低管电流、低管电压，常常会增加噪声[13]。而噪声的增加必然会在一定程度上影响肺部阳性结节的观察。在实际工作中，低剂量肺部CT扫描的落脚点仍然是发现病灶及评估病变。因此，必要的图像对比度及图像细节显示的敏感性是必不可少的。本研究表明，采用以BMI为基础的个性化肺部低剂量CT扫描后，对阳性结节的识别率与常规低剂量（固定管电流40 mA）相当。由此，我们认为采用以BMI为基础的个性化肺部低剂量CT扫描在降低了有效剂量的同时，对于图像质量影响不大，值得进一步研究。

肺部低剂量方面的研究非常多，本研究方向主要集中在不同BMI人群，给予个性化的管电流预置方案;对于降低管电压、缩短扫描时间、增加螺距及噪声的方案涉及较少，需要进一步研究。另外，BMI个性化低剂量扫描的分组应该进一步细化，尤其是低体重指数者。最后，低管电流（20～40 mA）条件下，纵隔窗图像噪声是增加的。对此我们采用了厚层重建（5.0 mm层厚）及细节重建等方法来降低噪声，但是对其质量控制仍然需要进一步研究。

总之，以BMI为基础的个性化肺部低剂量CT扫描在肺部结节筛查中能明显降低辐射剂量，且不影响图像质量。

参 考 文 献

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（收稿日期：2019-04-26 修回日期：2019-07-05）

（编辑：潘明志）