雙低劑量CT掃描及迭代重建技術對肺癌早期檢出和定性的可行性研究*

廣東省東莞市人民醫(yī)院放射科(廣東 東莞 523000)

杜賀欽 張鎮(zhèn)滔 吳玉儀張旭升 張玉蘭

雙低劑量CT掃描及迭代重建技術對肺癌早期檢出和定性的可行性研究*

廣東省東莞市人民醫(yī)院放射科(廣東 東莞 523000)

杜賀欽 張鎮(zhèn)滔 吳玉儀張旭升 張玉蘭

目的探討低X線劑量及低碘含量對比劑及迭代重建技術CT掃描應用于早期肺癌檢出的可行性。方法 選取2014年1月至2016年12月行胸部CT平掃及增強掃描96例早期肺癌患者。所有患者采用完全隨機分組法平均分為常規(guī)劑量組(常規(guī)輻射劑量+造影劑用量1.5ml/Kg)和雙低劑量組(低輻射劑量+造影劑用量1.0ml/ Kg)，造影劑濃度為270mg/100ml。比較不同組別之間的診斷率、CT值、信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)、圖像噪聲標準差(SD值)、評分值，以及造影劑量、劑量容積CT劑量指數、劑量長度乘積、有效劑量。結果 兩實驗組的診斷率、CT值、信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)、圖像噪聲標準差(SD值)、評分值之間無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)，造影劑量、有效劑量之間有統(tǒng)計學差異(t=13.451、P＞＜0.05;t=32.248、P＜0.05)。結論 雙低劑量CT掃描及迭代重建技術能夠得到滿意的早期肺癌掃描圖像，對于早期肺癌的篩查有很大的臨床意義。

體層攝影術，X線計算機；肺癌；迭代重建；低劑量

在我國，肺癌的發(fā)病率與病死率的上升趨勢引人關注。自2010年我國肺癌的發(fā)病率、死亡率位于各大腫瘤之首，死亡率接近發(fā)病率，并且呈逐年上升。由于早期肺癌臨床癥狀不明顯，病人就診時多已是中晚期，5年生存率不足10%[1]，而通過篩查發(fā)現的早期肺癌病人5年生存率可達80%[1-2]。故早期檢出肺癌對提高患者存活率、降低病死率具有重要的意義。肺癌的早期階段及癌前病變患者無明顯臨床癥狀，也無特異的實驗室檢查指標，為了對肺癌的早期發(fā)現、早期治療，于2012年以來政府啟動了肺癌、乳腺癌的“兩癌篩查”計劃。但胸部X線檢查對肺癌特別是早期肺癌顯示有限，常因病變較小或位于隱蔽的部位表現為陰性漏診；或因未能顯示特異性征象而誤診為其他良性病變。本研究通過比較低劑量造影劑結合低管電流與常規(guī)劑量造影劑結合常規(guī)管電流進行胸部CT掃描所得的圖像質量評價其臨床的可行性。

1 材料與方法

1.1 研究對象選取2014年1月至2016年12月行胸部CT平掃及增強掃描96例早期肺癌患者。所有患者采用完全隨機分組法平均分為造影劑常規(guī)劑量組(造影劑用量1.5ml/Kg)和低劑量組(造影劑用量1.0ml/ Kg)，造影劑濃度為270mg/100ml。常規(guī)劑量組48例，其中男32例，女16例；年齡32～73歲，平均(54±13)歲；體重46.7～81.5kg，平均(65.2±17.4)kg。低劑量組48例，其中男27例，女21例；年齡36～69歲，平均(55±16)歲；體重44.2～83.5kg，平均68.2～16.5kg。檢查前患者均簽署知情同意書，本研究經醫(yī)院倫理委員會審核同意。

1.2 儀器與方法采用Philips 256排螺旋CT機，患者取仰臥位，掃描定位像后常規(guī)行全肺容積平掃，然后行增強掃描。多層螺旋CT肺部常規(guī)輻射劑量組：管電壓120Kv，管電流250mAs；低輻射劑量組：管電壓80Kv，管電流25mAs。常規(guī)劑量組：常規(guī)造影劑量+常規(guī)輻射劑量；雙低劑量組：低造影劑量+低輻射劑量，見表1。

1.3 圖像質量評估由2名有相關診斷經驗的高級職稱醫(yī)師(副主任或主任醫(yī)師)對圖像(預先不告知患者的臨床資料)做出評價，對于意見不一致者經協商后解決。對圖像采用3分制：3分為良，肺紋理或病灶輪廓清晰，邊略模糊，有少量噪聲或偽影，能滿足診斷要求；2分為一般，肺紋理或輪廓、邊緣模糊，有一定噪聲或偽影，能基本滿足診斷要求；1分為差，肺紋理或病灶輪廓及邊緣無法分辨，有大量噪聲或偽影，無法滿足診斷要求，見表2。

1.4 圖像后處理所有入選受檢查者原始圖像隨機均采用迭代重建算法idose4-4進行圖像重建，將重建后的圖像傳至Philips星云太空工作站進行圖像后處理。記錄兩實驗組的CT值、噪聲值并計算相應信噪比(SNR)、對比信噪比(CNR)。①血管CT值為增強后左主干與右冠狀動脈近段ROI的平均值；血管周圍組織CT值為上述血管鄰近脂肪組織的平均值。②圖像噪聲選定為肺動脈左主干層面降主動脈ROI的標準差(standard deviation，SD)。③SNR為血管CT值與血管噪聲的比值。④CNR為血管CT值與血管周圍組織CT值的差值除以圖像噪聲，見表3。記錄掃描完成后兩期增強時的劑量容積CT劑量指數(CTDIvol)及劑量長度乘積(DLP，mGy*cm)，并計算有效劑量(ED)：ED=DLpx0.015[3]，見表4。

1.5 統(tǒng)計學方法各組圖像的診斷準確率、CT值、信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)、圖像噪聲標準差(SD值)、評分值，采用獨立樣本t檢驗。對照組與實驗組之間的造影劑量、劑量容積CT劑量指數、劑量長度乘積、有效劑量，采用非參數檢驗。統(tǒng)計學分析應用Spss15.0軟件，設P＜0.05有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1常規(guī)劑量組與雙低劑量組對于肺癌的確診率之間無統(tǒng)計學差異(P=0.189，P＜0.05)。兩實驗組之間的比較：對于同一部位CT值、SD值、SNR、CNR、評分值等指標之間無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。

2.2造影劑用量及輻射劑量 雙低劑量組造影劑用量及ED均顯著低于常規(guī)劑量組，差異有統(tǒng)計學意義(t=13.451、32.248，P＜0.05)，見表4。

3 討 論

胸部CT掃描為顯示早期肺癌最敏感的方法，并已得到公認[4-6]，CT掃描分辨率高，能顯示微小、隱蔽部位的病變及充分認識其征象。不幸的是，常規(guī)CT掃描輻射劑量為普通X線檢查的數百倍，射線輻射為人體損害、導致基因突變、致癌的危險性逐步得到認識；而且增強掃描通過顯示組織的血供狀態(tài)，對腫瘤的定性診斷至關重要，目前實質器官強化的造影劑用量通常為1.5～2.0ml/Kg，較大劑量的造影劑具有一定的肝臟、腎臟毒性，嚴重者可導致肝腎功能衰竭或過敏性休克而危及生命[7]。當造影劑用量超過100ml時，腎毒性的發(fā)生率會顯著增高[8]。

對于既能降低輻射劑量、又能降低造影劑用量的CT成像條件是臨床上急待解決的問題。CT掃描的傳統(tǒng)算法(FBP-反投影濾過重建算法)，對信息獲取效率低，降低的劑量會明顯影響圖像質量，有漏診的可能，故常規(guī)算法+降低X線劑量圖像并不能滿足診斷要求。Philips iDose4軟件[9]，采取第四代迭代算法重建技術通過在投影空間和圖像空間的雙空間，進行基于噪聲模型系統(tǒng)和解剖模型系統(tǒng)的迭代運算，消除了低光子偽影，降低了圖像噪聲，提升了圖像分辨率，圖像分辨率可提高68%，輻射劑量降80%，實驗證明idose4-4重建方法明顯優(yōu)于FBP法[10-11]，鐘朝輝等[12]在研究iDose4 迭代重建算法在冠狀動脈CT成像中的應用中發(fā)現，在dose4-3、idose4-5、idose4-7四種迭代重建算法之間無統(tǒng)計學差異，鑒于此，我們在實際操作中均選用idose4-4 對各組圖像進行重建，不再進行各種迭代重建算法的對照。因此本研究兩實驗組均使用idose4-4重建方法，不再進行各種重建法之間的對照。270mg/100ml為低碘含量等滲透壓對比劑，明顯降低毒副反應。至2012年以來，“雙低劑量”CT掃描已成為國內外研究的重點，最早用于頭頸部血管成像，近年來主要應用于全身血管成像，對于實質器官，尤其在肺癌的應用，目前尚無類似詳細報道。

國內在CT輻射低劑量的研究多使用低管電壓[13-14]，而對管電流的研究相對較少。本研究同時使用低管電壓及低管電流，以期進一步降低副射劑量。文獻[13]中應用300mg/100ml，而本研究中使用更濃度對比劑(270mg/100ml)，低劑量組平均輻射劑量較常規(guī)劑量組大約降低了34%。結果發(fā)現兩實驗組之間的診斷準確率、CT值、SNR、CNR、SD值、評分值之間均無統(tǒng)計學差異(P＞0.05)，說明低輻射劑量及低對比劑用量同時使用，對于診斷影響不大，而且雙低劑量組的造影劑用量及有效劑量(ED)明顯低于常規(guī)劑量，兩者有統(tǒng)計學差異。

本研究沒有對更多不同劑量組進行對照，而且樣本相對較少，可能對于研究結果存在一定的不足，以后研究方向希望能夠進一步優(yōu)化掃描的低劑量，對于雙低劑量的掃描能夠在更多的人體組織得到更好的應用。

總之，“雙低劑量”CT掃描方案用于早期肺癌的檢出，具有廣闊的市場前景。接受肺癌篩查者有多個途徑：包括健康體檢、一般門診、專家門診、呼吸內科和心胸外科等，受檢者量大。肺癌為常見病、多發(fā)病，早期檢出、早期治療對提高患者的生存率、治愈率起到決定性的作用?！半p低劑量”CT掃描方案通過本研究證實其可行性，得到患者的接受與臨床醫(yī)生的肯定，在降低輻射條件及造影劑用量的情況下，會有更多高危人群愿意進行肺癌的早期篩查，使肺癌的早期檢出率明顯增高，及時切除腫瘤，使生存率、治愈率也相應增高。

表1 不同組別的劑量及確診率

表2 CT圖像質量評分標準

表3 不同組別CT值、SD值、SNR值和CNR值及評分值的比較

表4 兩組造影劑用量及增強兩期圖像輻射劑量比較

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(本文編輯: 劉龍平)

Double Low Dose CT Scanning and Iterative Reconstruction Technique for Lung Cancer Early Detection and the Feasibility of Qualitative Research*

DU He-qin, ZHANG Zhen-tao, WU Yu-yi,et al．, Department of Radiology, Dongguan People's Hospital, Dongguan 523000, Guangdong Province, China

ObjectiveTo discusses the feasibility of CT scanning of low-x and low iodine content in early lung cancer．MethodsCollected January 2014 to December 2016, the chest CT scan was performed and 96 patients were screened for lung cancer． Grouping all of the patients using completely randomly divided into routine dose group (regular doses of radiation and dosage of contrast agent 1．5 ml/Kg) and double low dose group (low doses of radiation and dosage of contrast agent 1．0 ml/Kg), contrast medium concentration of 270mg/100 ml． Comparison between different groups of diagnosis, CT value, signalto-noise ratio (SNR), contrast to noise ratio (CNR), image noise standard deviation (SD), score values, as well as imaging dose and dose volume CT dose index, the length of the product, effective dose． Results Two experimental diagnosis, CT value, signal-to-noise ratio (SNR), contrast to noise ratio (CNR), image noise standard deviation (SD), score values between no statistical difference (P＞0．05), angiography was statistically difference between dose and effective dose (t=13．451, P＞＜0．05, t=0．05, P＜0．05)．ConclusionDouble low-dose CT scans and iterative reconstruction techniques were able to obtain satisfactory early lung cancer scans, which had significant clinical implications for early lung cancer screening．

Tomography, X-ray Computer; Lung Cancer; Iterative Reconstruction; Low Dose

R734.2

A

東莞市醫(yī)療衛(wèi)生科技計劃一般項目(項目編號：2014105 101176)

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.09.024

2017-08-09

杜賀欽