冉姍姍，綦維維，張 淼，張卓璐，陳 雷，洪 楠

(北京大學(xué)人民醫(yī)院放射科，北京 100044)

肺癌是全球發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤，與傳統(tǒng)胸片相比，低劑量胸部CT篩查可降低肺癌患者死亡率，并較常規(guī)CT顯著降低輻射劑量[1-2]。近年來，低劑量胸部CT越來越多地應(yīng)用于早期肺癌篩查。但國內(nèi)外對低劑量胸部CT的具體掃描方案尚未達(dá)成共識[3-4]。本研究旨在探討MSCT在低管電流(17 mAs)設(shè)置下，其他參數(shù)設(shè)置對低劑量胸部CT掃描圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響，探討低劑量胸部CT掃描不同方案的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2014年4月—2016年5月于本院接受低劑量胸部CT篩查的200名志愿者，隨機(jī)分為4組，每組各50名。A組男32名，女18名，年齡43～69歲，平均(57.3±6.6)歲，體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)(24.84±3.19)kg/m2；B組男21名，女29名，年齡41～68歲，平均(57.8±7.0)歲，BMI(23.83±3.00)kg/m2；C組男18名，女32名，年齡40～68歲，平均(54.9±7.4)歲，BMI(23.98±2.84)kg/m2；D組男19名，女31名，年齡40～70歲，平均(57.8±7.8)歲，BMI(24.40±2.69)kg/m2。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡40～70歲，無臨床癥狀；②吸煙史：每天吸煙的包數(shù)×年數(shù)≥10，包括曾經(jīng)吸煙，但戒煙時間不到10年者；③被動吸煙者；④職業(yè)暴露者(石棉、鈹、鈾、氡等接觸者)；同時滿足①和②～④中至少1項(xiàng)者可入組。排除標(biāo)準(zhǔn)：①曾診斷為肺癌；②胸部曾接受放化療等治療；③已懷孕或計劃半年內(nèi)懷孕者；④有嚴(yán)重的內(nèi)外科疾病。本研究經(jīng)相關(guān)倫理委員會批準(zhǔn)，所有受檢者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips 256層iCT掃描儀，各組管電流均為17 mAs，管電壓及是否自動控制設(shè)置為：A組為120 kV，自動曝光控制(DoseRight)掃描；B組為100 kV，DoseRight掃描；C組為120 kV，固定管電流掃描；D組為100 kV，固定管電流掃描。余掃描參數(shù)4組相同：探測器準(zhǔn)直寬度128×0.625 mm，螺距0.9，旋轉(zhuǎn)時間0.5 s， FOV 350 mm。受檢者取仰臥位，上肢舉過頭頂，于吸氣相掃描，掃描范圍自胸廓入口至肺底。對所有掃描圖像分別采用混合迭代重建(hybird iterative reconstruction, HIR：iDose4)和全模型迭代重建(iterative model reconstruction, IMR)，層厚1.0 mm，層間距0.5 mm。

1.3 圖像評價

1.3.1 主觀評價 由2名經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師對所有圖像單獨(dú)進(jìn)行評價，采用肺窗(窗寬1 500 HU，窗位-600 HU)和縱隔窗(窗寬380 HU，窗位40 HU)分別觀察胸鎖關(guān)節(jié)層面及肺動脈層面，并采用5分法對圖像質(zhì)量進(jìn)行評分：1分(差)，圖像噪聲較大，偽影較重，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，完全不能滿足診斷要求；2分(較差)，圖像噪聲較大，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能滿足診斷要求；3分(一般)，圖像噪聲較大，部分組織結(jié)構(gòu)顯示欠佳，基本可滿足診斷要求；4分(良好)，圖像噪聲尚可，結(jié)構(gòu)顯示清楚，完全能滿足診斷要求；5分(優(yōu)秀)，圖像噪聲小，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對比良好，完全可滿足診斷要求。以圖像質(zhì)量最差層面評分為最終結(jié)果，取2名醫(yī)師評分的均值。≥3分的圖像為臨床診斷可接受。

1.3.2 客觀評價 在各組縱隔窗重建圖像上，選擇并測量升主動脈根部ROI(面積約200 mm2)的CT值和噪聲值，計算SNR：SNR=CT值/噪聲值。

1.4 輻射劑量 記錄劑量長度乘積(dose length product, DLP)，估算有效劑量(effective dose, ED)：ED=0.014×DLP[5]。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 21.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，同一組不同重建方法圖像質(zhì)量的比較采用配對樣本t檢驗(yàn)，多組比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。采用Kappa檢驗(yàn)觀察不同醫(yī)師間評分結(jié)果的一致性(Kappa值0～0.20一致性極低，0.21～0.40一致性一般，0.41～0.60一致性中等，0.61～0.80一致性較高，0.81～1.0一致性高)。

2 結(jié)果

各組受檢者年齡和BMI差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=1.78、1.20，P=0.15、0.31)。

2.1 圖像質(zhì)量評價

2.1.1 主觀評價 見圖1～3。2名醫(yī)師對4組圖像質(zhì)量評分的一致性較高(Kappa=0.76)，對圖像質(zhì)量的評分見表1。4組肺窗及縱隔窗iDose4、IMR圖像評分差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，A、B組間肺窗iDose4、IMR圖像及縱隔窗IMR圖像評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.713、0.842、0.087)，縱隔窗iDose4A組圖像質(zhì)量評分高于B組(P<0.05)，A、B組圖像質(zhì)量評分均高于C組(P均<0.05)，D組圖像質(zhì)量評分最低，與其余3組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義 (P均<0.05)。C組縱隔窗及D組肺窗、縱隔窗的iDose4重建圖像質(zhì)量評分較低(<3分)，余4組肺窗及縱隔窗iDose4、IMR重建圖像質(zhì)量均滿足臨床診斷要求；其中A組肺窗iDose4、IMR圖像評分間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.083)，縱隔窗IMR圖像評分優(yōu)于iDose4圖像(P<0.01)；余3組肺窗及縱隔窗IMR圖像評分均優(yōu)于iDose4圖像，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。

2.1.2 客觀評價 4組SNR結(jié)果見表2。4組iDose4、IMR圖像的SNR差異均有統(tǒng)計學(xué)意義 (F=13.43、22.01，P均<0.01)，且A、B、C、D組SNR值依次降低，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)。4組IMR圖像的SNR均較iDose4圖像高(P均<0.01)。

2.2 圖像質(zhì)量與輻射劑量 4組的輻射劑量見表3。4組ED差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=132.60，P<0.01)，A組ED最高，與其余3組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，較C組高約41.79%，B組與C組間ED差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.055)，但較C組低約7.46%，D組ED最低，與其余3組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.01)，較C組低約38.81%。4組受檢者肺窗及縱隔窗圖像質(zhì)量評分和ED見圖4、5。

表1 4組受檢者兩種重建方式的肺窗和縱隔窗評分(分，±s)

表1 4組受檢者兩種重建方式的肺窗和縱隔窗評分(分，±s)

組別肺窗iDose4IMRt值P值縱隔窗iDose4IMRt值P值A(chǔ)組4.48±0.654.54±0.61-1.770.0834.18±0.564.66±0.48-6.73<0.01B組4.48±0.684.56±0.64-2.060.0443.98±0.384.74±0.44-11.28<0.01C組3.07±0.463.80±0.41-12.60<0.012.86±0.534.14±0.61-18.23<0.01D組2.40±0.523.40±0.52-3.28<0.012.48±0.613.52±0.65-18.29<0.01F值19.0314.69——123.8752.42——P值<0.01<0.01——<0.01<0.01—-

表2 4組受檢者兩種重建方式的SNR值比較(±s)

表2 4組受檢者兩種重建方式的SNR值比較(±s)

組別iDose4IMRt值P值A(chǔ)組1.29±0.252.77±0.52-28.23<0.01B組1.11±0.262.71±0.50-32.68<0.01C組1.05±0.282.67±0.61-43.05<0.01D組1.00±0.202.53±0.52-27.15<0.01

表3 4組受檢者接受輻射劑量的比較(±s)

表3 4組受檢者接受輻射劑量的比較(±s)

組別DLP(mGy)ED(mSv)A組67.90±14.930.95±0.21B組44.35±11.860.62±0.17C組47.77±3.490.67±0.05D組29.36±1.950.41±0.03

圖1 B組受檢者(男，55歲，BMI=30.78 kg/m2)胸鎖關(guān)節(jié)層面圖像 A.肺窗iDose4重建圖像; B.肺窗IMR重建圖像 圖2 D組受檢者(男，67歲，BMI=29.05 kg/m2)胸鎖關(guān)節(jié)層面圖像 A.縱隔窗iDose4重建圖像; B.縱隔窗IMR重建圖像 圖3 D組受檢者(男，61歲，BMI=24.90 kg/m2)肺窗圖像 A.iDose4重建圖像; B.IMR重建圖像 (箭示右肺上葉磨玻璃小結(jié)節(jié)，均可清晰顯示)

圖4 4組受檢者肺窗圖像質(zhì)量評分和ED 圖5 4組受檢者縱隔窗圖像質(zhì)量評分和ED

3 討論

低劑量CT可用于早期肺癌的篩查[5]。近年來，隨著自動曝光技術(shù)及重建技術(shù)的發(fā)展，參數(shù)設(shè)置對圖像質(zhì)量與輻射劑量的影響也越來越重要。本研究旨在探討當(dāng)管電流相同時，其他參數(shù)設(shè)置對圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響。本研究的預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定管電流為17 mAs，并選用與本研究4組參數(shù)相同的設(shè)置，發(fā)現(xiàn)4組IMR重建圖像均可滿足臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)。

迭代重建有HIR和基于模型迭代重建(model-based iterative reconstruction, MBIR)兩種類型；HIR算法涉及迭代重建和濾波反投影(filtered back projection, FBP)的組合，是對原始數(shù)據(jù)和圖像域進(jìn)行迭代的算法，目前應(yīng)用較廣泛的算法有iDose4等；而MBIR是使用多模型的完全迭代算法，包括數(shù)據(jù)、圖像統(tǒng)計模型以及系統(tǒng)模型，如全模型迭代重建(iterative model reconstruction, IMR)等[6-9]。有研究[9-11]顯示，在低劑量胸部CT掃描下，肺窗及縱隔窗的IMR圖像在圖像質(zhì)量、圖像噪聲及SNR方面均優(yōu)于iDose4，特別是對于噪聲的抑制，IMR較iDose4更具優(yōu)勢。

本研究中，A組肺窗iDose4與IMR圖像質(zhì)量評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義，A組縱隔窗及余3組肺窗、縱隔窗的IMR圖像質(zhì)量評分均較iDose4圖像好；客觀評價示A、B、C、D各組SNR值依次降低，且4組IMR圖像的SNR均較iDose4圖像高，與既往研究[9-11]結(jié)果基本一致，即IMR算法在較低輻射劑量時可提高圖像質(zhì)量，尤其是縱隔窗的圖像質(zhì)量。所以在ED最低的D組，縱隔窗的IMR評分仍可滿足診斷需要。其中A組肺窗iDose4圖像與IMR圖像質(zhì)量差異無統(tǒng)計學(xué)意義，考慮為肺組織具有良好的天然對比度，較低的輻射劑量即可獲得較滿意的圖像質(zhì)量，因此在ED較高時，iDose4算法可達(dá)到較高的圖像質(zhì)量，此時重建算法的不同對圖像主觀質(zhì)量評價的影響不大。

A組和C組管電壓設(shè)置均為120 kV，B組和D組管電壓設(shè)置均為100 kV，但DoseRight設(shè)置不同，由于DoseRight的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量時17 mAs的圖像質(zhì)量，因此對于體質(zhì)量較高的受檢者，輻射劑量有一定程度增加，且A組、B組實(shí)際管電流均較C組、D組較高，因此A組、B組圖像質(zhì)量分別較C組、D組好；雖然A組管電壓較B組高，但A組、B組肺窗與縱隔窗IMR重建圖像質(zhì)量評分差異無統(tǒng)計學(xué)意意義，考慮肺組織具有良好的天然對比度，較低的輻射劑量即可獲得較滿意的圖像質(zhì)量。

綜合比較4組低劑量胸部CT掃描的參數(shù)設(shè)置、輻射劑量及圖像質(zhì)量評分：采用DoseRight設(shè)置，輻射劑量較高，圖像質(zhì)量較好；降低管電壓，輻射劑量較低，圖像質(zhì)量較差。C組采用常規(guī)管電壓，輻射劑量中等，圖像質(zhì)量一般；A組采用DoseRight設(shè)置，管電壓不變，輻射劑量較高，圖像質(zhì)量較好；D組較C組降低管電壓，采用固定管電流，輻射劑量較低，所得圖像質(zhì)量較差；B組既采用DoseRight設(shè)置，又降低管電壓，輻射劑量與C組無差異，但圖像質(zhì)量明顯好于C組。

綜上所述，對于低劑量CT的掃描參數(shù)選擇，首先考慮圖像質(zhì)量滿足需求，在滿足圖像質(zhì)量的前提下選擇最小輻射劑量的參數(shù)組合；iCT管電流最低標(biāo)準(zhǔn)(17 mAs)設(shè)置下，采用100 kV管電壓、DoseRight掃描及IMR重建方式可獲得較滿意的圖像質(zhì)量和較低的輻射劑量。

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2016.12.08