应用低剂量 CT 评估微小肺磨玻璃密度结节的体模研究

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. 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. 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. 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

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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。

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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。

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。