应用低剂量 CT 评估微小肺磨玻璃密度结节的体模研究

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应用低剂量 CT 评估微小肺磨玻璃密度结节的体模研究

刘大亮

聊城市人民医院 CT 室山东聊城 252000

【摘要】目的评价应用不同权重迭代低剂量CT 扫描体模中肺纯磨玻璃密度结节的可行性。方法应用 CT 在不同迭代(0%、 20%、40%、60%、100% )条件下扫描含有大小 3mm、5mm 磨玻璃密度结节的胸部体模。由两名有经验的诊断医师采用盲法在肺 窗对图像质量进行主观评价,测量并比较每次扫描的有效辐射剂量和图像噪声。结果 主观评价 80%及 100%的迭代主观评分较 0、 20%、 40%、 60% 低。随迭代权重增加,辐射剂量明显降低;以 0%为参照,分别降低 33.3%、 59.3%、 78.1%、 90.4%、 97%。不同 迭代权重的图像平均噪声均无显著性差异(P>0.05)。结论随迭代权重增加,辐射剂量明显降低,图像噪声没有明显影响;实 验条件下可以在低剂量条件下发现微小磨玻璃密度结节。

【关键词】迭代重建;磨玻璃密度结节;辐射剂量;体层摄影术,乂线计算机

近年来随着低剂量 CT 的应用,肺磨玻璃密度结节(Ground Glass Nodule,GGN)的检出增多,在高危人群中发现的比例 达 2.9%

~ 19%。然而GGN 是一种非特异性的影像表现,在 良恶性病变中均可发现,对于暂时无法判断良恶性者,定期 随访十分必要;但CT 辐射的潜在危害日益受到重视,故制定 低剂量 CT 扫描方案十分重要。既往研究显示在胸部 CT 检查 中采用迭代算法可降低图

2 结果

  1. 辐射剂量

不同迭代下mA 值及ED 值见表 1,随迭代权重增加, ED 明显降低;与FBP 比,剂量分别降低了约 30%、60%、 78.5%、90%、97.5%。

表 1 80kVp,NI=15 时 mA 值与 ED 值

像噪声、降低辐射剂量,获得满足 诊断要求的图像。本研究旨在

通过扫描仿真胸部体模,探讨 应用不同权重迭代在低剂量CT 中评

迭代权重

(%) mA

DLP(mGy.

cm)

ED(mSV )

 

剂量降低

估肺纯磨玻璃密度结节 (pure GGN) 的可行性。

  1. 材料与方法
    1. 实验对象 仿真胸部体模,由胸壁、纵隔、肺血管、 主动脉和椎体等组件构成,各部位几何尺寸及材料 X 线吸 收率与人体组织近似。体模内含 2 个大小为 3mm、5mm 的 pGGN,平均 CT 值为-630HU。
    2. CT 设备与扫描方法采用GE Revolution CT,管电压 80kVp, 扫描NI=15,自动mA 机架旋转时间 0.5s,螺距 0.992:1, 矩阵 512x512, 视野 350 mm,层厚层间距 0.625mm;扫描范 围均为 450mm。迭代权重分别设定为 0、20%、40%、60%、 80%、100%。迭代为 0 表示完全采用传统滤波反投影(Filtered Back Projection, FBP)算法; 20%表示图像由 20%迭代与 80% FBP 算法混合而成,迭代 40%、60%、80%、100%依此类推。
    3. 辐射剂量计算

记录并计算各扫描条件下的剂量长度乘积(DLP)及有效 剂量(ED)癊 D=DLPx0.014;0.014 为胸部的转换因子(欧洲 CT 质量标准指南)。

    1. 图像质量评价

图像均传输至PACS 在显示器上读片;肺窗图像窗 位-900HU, 窗宽 1500 HU。

主观评价方法 由 2 名诊断医师在未知图像参数的前提下 评

估图像。评估内容包括图像噪声、伪影、结节的形态、边 缘以及

0 252-440 192.8 2.7 -

20 169-294 128.5 1.8 33.3%

40 106-170 78.5 1.1 59.3%

60 59-65 42.1 0.59 78.1%

80 27-35 18.5 0.26 90.4%

100 10 5.7 0.08 97%

    1. 主观评价
  1. 名医师对图像质量的评分见表 2。(图 1,2)。对于 5mm 的pGGN,迭代 20%、40%评分等于 0%;迭代 60%、 80%时图像评分低于 0%,均为 4 分;迭代 100%时图像质量差, 评分 2 分。对于3mm 的pGGN,迭代 20%、40%、60%评分 等于 0%,均为 4 分;迭代 80%评分低于 0%,为 2 分;迭代 100% 时图像质量差,评分 1 分。

 

表 2 不同扫描条件下图像质量主观评分(分)

 

迭代权重(%)

0 20 40 60 80 100 pGGN

直径 3 5 3 5 3 5 35 35 3 5

(mm)

 

医生

5 5 4 5 4 5 45 44 2 3

1

医生

5 5 4 5 4 5 45 34 2 3

2

医师诊断信心等。采用 5 分法评价图像:5 分,肺纹理及软组织结构清晰,无伪影; 4 分,肺纹理及软组织结构较清 晰,轻度噪声或伪影; 3 分,肺纹理及软组织锐利度降低,中 等噪声或伪影;2

P

Value

    1. 客观评价

分,肺纹理及软组织结构模糊,严重的噪声或伪影;1 分,无法观察。三 3 分的图像被认为可满足诊断要求。

客观观评价方法 在气管分叉层面降主动脉内分别测量不 同迭代下 SD 值,以 SD 值评价图像噪声水平。

1.5 统计分析

以方差分析或非参数检验进行不同权重迭代下图像的 SD 值、有效辐射剂量及图像质量评分的比较, P

不同扫描条件下,平均图像噪声测量结果见表 3。结果显 示随着迭

代比例增加,图像噪声没有明显改变。

表 3 不同扫描条件下的平均图像噪声( Mean SD)

 

 

 

 

 

 

迭代(%)

 

 

 

Mean SD P P2 P3 P4 P5 P6

参考文献

      1. Ichinose J, Kohno T, Fujimori S, et al.Invasiveness and malignant potential of pulmonary lesions presenting as pGGO. Ann Thorac Cardiovasc Surg. 2014; 20(5):347-352.

0 13.5±2.4 * 0.786 0.897 0.757 0.47 0.523

20 12.8±3.8 0.786 * 0.717 0.57 0.49 0.71

40 11.2±3.5 0.897 0.717 * 0.936 0.632 0.475

60 10.3±1.9 0.757 0.576 0.936 * 0.671 0.35

80 10.1±5.4 0.473 0.49 0.632 0.671 * 0.286

100 10.1±6.8 0.523 0.71 0.475 0.358 0.286 *

讨论

胸部CT 肺GGN 的首选检查方法,但其存在辐射风险。自 1990 年 Naidich 首先提出低剂量 CT 技术以来,国内外学者 不断探讨降低辐射剂量的方法,包括降低管电压、增加螺距、 降低管电流等。

本研究在实验条件下表明,随迭代权重增加,ED 明显 降低。但是无限制的降低辐射剂量,将严重影响 GGN 的检 出及定性诊断。李琼等研究表明重建算法明显影响 GGN 检出 率,而且管电流低于25mAs 的标准重建图像对 GGN 检出率明显降低。因此需要进行体模实验研究,进一步探讨合理的 扫描参数,设置不同迭代算法, 以期在满足诊断要求下更好 地降低辐射剂量。《低剂量肺癌筛查中国专家共识》中采用 使用 100kVp、30mAs 作为扫描参数,但未提到如何选择迭代算法权重。本研究显示,如选用 80kVp、NI=15、迭代 80% (ED=0.26mSv, mA=27-35) 扫描条件下, 3mm 及 5mm pGGN 3 分,不会漏诊。

本研究存在一定局限性,本研究为体模实验,没有考虑 到与实际人体扫描的差距。

总之,采用新一代迭代技术可以降低辐射剂量、保证图 像质量,为低剂量 CT 胸部扫描提供了保证。

      1. Moon Y, Sung SW, Lee KY, Park JK.Persistent pulmonary GGO at thin-section CT: histopathologic comparisons. J Thorac Dis. 2016, 8(9):2562-2570.
      2. Kalra MK, Maher MM, Rizzo S, et al. Radiation exposure from chest CT:Issues and strategies.J Korean Med Sci. 2004,19(2):159-166.
      3. Hara AK, Paden RG, Silva AC, et al. Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT: feasibility study. Am J Roentgenol. 2009, 193(3):764-771.
      4. Leipsic J, Nguyen G, Brown J, et al. A prospective evaluation of dose reduction and image quality in chest CT using Adaptive statistical iterative reconstruction. AJR, 2010, 195: 1095-1099.
      5. Naidich PP, Marshall CH, Gribbin C, et al. Low-dose CT of the lung: preliminary observations. Radiology, 1990, 175(3):729- 731.
      6. Pontana F, Pagniez J, Flohr T, et al. Chest CT using iterative reconstruction vs filtered back projection (part 1) : evaluation of image noise reduction in 32 patients.Eur Radiol, 2011; 21: 627-35.
      7. 李琼,刘士远,于红,范丽. 应用迭代重建技术的低剂 量 HRCT 评估肺磨玻璃密度结节可行性的体模研究。临床放 射学杂志,2013,32(4):586-590.
      8. 中华医学会放射学分会心胸学组,低剂量肺癌筛查中 国专家共识。中华放射学杂志,2015,49(5):328-335.

 

 

图 1 5mm pGGN(白箭),80kVp, NI=15,迭代权重 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% 时主观评分分别为 5、5、5、5、4 和 3 分。 100%

权重时图像质量较差。

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图 2 3mm pGGN(白箭),80kVp, NI=15,迭代权重 0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100% 时主观评分分别为 5、4、4、4、3.5 和 2 分。 迭代 100% 时图像质量差。

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