低剂量CT扫描结合自适应统计迭代重建对于体模磨玻璃结节检测的敏感性及清晰度研究①

聂远方，马远航，周俊良

(1.河南科技大学第一附属医院影像中心, 河南 洛阳 471000；2.洛阳仁大医院CT室, 河南 洛阳 471000)

磨玻璃结节(GGN)是指肺内有局灶性结节样密度增高影，但是其密度又不能够完全掩盖走形在其中的支气管血管束。研究表明，GGN性质不明，有可能是癌前病变，也可能是原位肺腺癌或者浸润性肺腺癌[1]。对于首次发现的肺部GGN，如果CT检查的形态学特点不典型或者强化不明显导致其病变性质无法确定，则需要定期随访[2]。低剂量CT(LDCT)对于直径大于4mm的微小结节具有很高的检出率，是目前临床上常用的肺结节性质判定和随访的主要方法[3]。但是，LDCT对于GGN的诊断敏感性及清晰度及相关影响因素尚不明确。基于此，本研究通过Revolution CT结合自适应统计迭代重建(ASIR)技术对肺部体模进行扫描，探讨LDCT联合ASIR对GGN的诊断敏感性并对敏感性和清晰度的相关影响因素进行分析。

1 材料与方法

1.1 材料

使用COP-1C型胸部仿真体模进行扫描研究。此体模的胸壁、胸骨、肋骨、肺部、心脏、肌肉软组织和脊椎等部位大小与人体一致，而且此体模可以进行器官剂量的实时监测，且X线衰减性能与我国男性等效。本研究中随机放置于肺部上、中、下层面的6个磨玻璃结节(GGN)直径分别为4mm、5mm、6mm、8mm、10mm和12mm。CT值为-800HU(低密度GGN)和-630HU(高密度GGN)。

1.2 方法

本研究使用GE Revolution CT对胸部体模进行扫描，扫描模式设置为8cm螺旋探测器，以0.5s/rot的转速和1.531:1的螺距进行扫描，噪声指数固定为14，层厚设置为5mm，调整电流的前置ASIR分别为0%、20%、40%和60%，扫描范围包括胸廓入口到膈肌，共得到4组图像。

1.3 图像分析和图像质量评估

1.3.1 图像分析

由我科图像分析经验丰富的医师利用GE AW 4.6工作站对图像进行重建，测量每个GGN在矢状位和冠状位最大截面的长径和短径，并计算不同权重和不同辐射剂量扫描时的长短径误差和失圆度，长短径误差=(长径-GGN实际直径)+(短径-GGN实际直径)，失圆度=(GGN最大径-GNN最小径)/2。

1.3.2 图像质量评估

由我科2名具有十余年工作经验的影像科医师利用盲法4分法对GGN的清晰度和失真度进行评估。清晰度[4]：4分，结节边缘光滑；3分，可见结节，但边缘欠平滑；2分，结节可见，但轮廓模糊；1分，结节不可见。失真度[5]：4分，结节清晰可见，呈规则圆形；3分，结节轻度模糊，为不规则圆形；2分，结节非常模糊，呈不规则圆形；1分，结节呈不规则形。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 不同前置ASIR权重对有效辐射剂量的影响

当前置ASIR权重分别为0%、20%、40%和60%时，有效辐射剂量(ED)分别为7.65 mSv、5.82 mSv、3.67 mSv和2.11mSv，随着权重的增高而逐渐降低。与0%的前置ASIR权重相比，20%、40%和60%前置ASIR权重的ED分别降低16.31%、54.50%、81.22%，见表1。

表1 不同前置ASIR权重对有效辐射剂量的影响

2.2 不同辐射剂量对GGN长短径误差和失圆度的影响

结果表明，不同辐射剂量的长短径误差和与失圆度之间均具有显著差异(P<0.05)；与0%的前置ASIR权重相比，60%和40%条件下的长短径误差和与失圆度显著大于0%条件下的，差异具有统计学意义(P<0.05)；60%条件下的长短径误差和显著大于20%条件下的，差异具有统计学意义(P<0.05)，见表2。在不同辐射剂量扫描条件下，LDCT对GGN的诊断敏感度均为100%，没有发现假阳性GNN。

表2 不同辐射剂量对GGN长短径误差和与失圆度的影响

2.3 不同辐射剂量对LDCT扫描GGN清晰度和失真度的影响及一致性评价

结果显示，辐射剂量可以显著影响LDCT对GGN的扫描清晰度和失真度，与0%前置ASIR条件下的辐射剂量相比，在40%和60%条件下的辐射剂量显著降低了LDCT对GGN的扫描清晰度，提高了LDCT对GGN的扫描失真度，差异均具有统计学意义(P<0.05)；与20%前置ASIR条件下的辐射剂量相比，在60%条件下的辐射剂量显著降低了LDCT对GGN的扫描清晰度，提高了LDCT对GGN的扫描失真度，差异均具有统计学意义(P<0.05)。0%、20%和40%的前置ASIR条件下，2名医师对不同辐射剂量扫描时GGN的清晰度和失真度的评分均一致性良好(Kappa>0.60)，而在60%的前置ASIR条件下，2名医师对不同辐射剂量扫描时GGN的清晰度的评分均一致性一般(Kappa=0.546)，见表3。

表3 2位医师对GGN图像的主观评分比较

注：与0%前置权重ASIR相比，*P<0.05；与20%前置ASIR权重相比，#P<0.05。

3 讨论

低剂量CT(LDCT)已成为临床中筛选和鉴定肺部GGN性质的主要方法。但是，辐射剂量对于CT扫描GGN敏感性和清晰度的影响尚有争议。研究发现，LDCT对于肺癌的检出率显著高于胸部X线检查[7]。2012年，美国国立综合癌症网推荐使用LDCT进行肺癌筛查，其中将常规剂量的10%～30%作为推荐剂量。随着LDCT的广泛应用，放射科医师发现降低辐射剂量的同时，也影响了扫描图像的质量。据报道，当降低CT的辐射剂量(管电流由45mAs调整至21mAs和)后，多层螺旋CT(MSCT)对高密度GGN的漏诊率由8%提高到17%[8]。由此可见，无限度的降低辐射剂量不利于发现体模中的GGN。本研究结果表明，增加前置ASIR权重能够降低有效辐射剂量，且前置ASIR权重为60%时对于辐射剂量的降低效果最显著。近年来研究发现，自适应统计迭代重建技术不仅能够降低CT辐射剂量，还可以保持CT扫描的图像质量。本研究中所用的GE Revolution CT可以指定前置ASIR权重，在噪声指数固定的条件下通过智能降低管电流而达到降低辐射剂量的目的。

本研究结果显示，前置ASIR权重为60%即辐射剂量降低81.22%时，LDCT对于≥4mm的GGN诊断敏感度为100%。本研究还发现，辐射剂量能够影响LDCT扫描GGN的长短径误差和与失圆度。同时，在40%和60%条件下的辐射剂量显著降低了LDCT对GGN的扫描清晰度，提高了LDCT对GGN的扫描失真度；与20%前置ASIR条件下的辐射剂量相比，在60%条件下的辐射剂量显著降低了LDCT对GGN的扫描清晰度，提高了LDCT对GGN的扫描失真度。这可能是由于较低的辐射剂量可以增强图像噪声，降低图像重建的质量。通过增加前置ASIR降低管电流可以减少探测器对光子数量的接收，得到的数据也必然减少，从而出现较多的伪影，降低CT扫描的图像质量[9]。

本研究尚有一些不足之处：首先，仅把LDCT对GGN的诊断纳入研究，没有对其他类型的结节进行分析；其次，GGN有高密度结节和低密度结节之分，本研究并没有考虑结节密度对图像质量的影响，也没有进行相关分析。在以后的工作中，我们将更全面的研究LDCT结合自适应统计迭代重建技术对各类型肺结节的诊断，并深入分析结节密度对诊断的影响。

综上所述，本研究发现LDCT对于体模GGN具有很高的诊断敏感性，但是辐射剂量过低会显著降低GGN的清晰度，在临床实践中应注意辐射剂量的调节以呈现更加准确的影像学信息。