肺磨玻璃結(jié)節(jié)CT檢查技術(shù)應(yīng)用

郭慶伍，朱林麗，徐志廣，沙茹玉，梅光寶

皖南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院 a.放射科；b.超聲科，安徽 蕪湖 241000

引言

肺癌高居我國惡性腫瘤發(fā)病率和死亡率首位，腺癌是其最常見的病理組織學(xué)類型，發(fā)生率約35%～50%[1-2]。據(jù)報道，肺內(nèi)單發(fā)并持續(xù)存在的磨玻璃結(jié)節(jié)可能發(fā)展為早期腺癌，早期腺癌是一個緩慢持續(xù)發(fā)展的過程，CT影像學(xué)表現(xiàn)也相應(yīng)發(fā)生著細(xì)微變化[3-4]。目前，國內(nèi)外相關(guān)指南及研究表明，對肺磨玻璃結(jié)節(jié)常采用的隨訪策略是動態(tài)觀察結(jié)節(jié)三維體積、密度以及病灶邊緣細(xì)節(jié)等變化[5-6]。因此，如何早期發(fā)現(xiàn)、觀察以及準(zhǔn)確測量磨玻璃結(jié)節(jié)是放射醫(yī)師亟須解決的難題。本文旨在對目前常用的CT 檢查技術(shù)對磨玻璃結(jié)節(jié)檢出及測量影響進(jìn)行綜述，以期為磨玻璃結(jié)節(jié)的檢出與早期診斷提供參考。

1 靶掃描和靶重建技術(shù)

靶掃描是一種小視野、窄準(zhǔn)直的CT 掃描技術(shù)。根據(jù)公式，像素=掃描視野/矩陣，該方法通過將掃描視野縮小，進(jìn)而縮小像素來提高圖像分辨率。由于早期磨玻璃肺結(jié)節(jié)體積小、密度淡，采用靶掃描技術(shù)能保證連續(xù)3 層及以上層面顯示病灶結(jié)構(gòu)，使結(jié)節(jié)-肺界面充分顯示，放射醫(yī)師可以從多方位觀察磨玻璃病灶細(xì)微結(jié)構(gòu)，為病灶定位和定性診斷提供幫助。

隨著CT 機(jī)器性能不斷提升，靶掃描技術(shù)也不斷發(fā)展創(chuàng)新。目前，高端CT 機(jī)器重建層厚及層間距達(dá)到0.625 mm，與李惠民等[7]首次提出的2～5 mm 層厚相比有了很大提升。超高分辨率CT 靶掃描（1024×1024矩陣）與傳統(tǒng)高分辨率CT 靶掃描（512×512 矩陣）比較，圖像空間分辨率為后者的4 倍。Kakinuma 等[8]報道，超高分辨率CT 靶掃描能更好地顯示磨玻璃結(jié)節(jié)中的混雜密度成分、結(jié)節(jié)邊緣以及胸膜牽拉征等細(xì)微影像學(xué)征象。近年來，生理通氣技術(shù)輔助超高分辨CT 靶掃描，通過增加肺內(nèi)充氣量，使磨玻璃結(jié)節(jié)非實(shí)性部分充分舒展開，接近或達(dá)到生理性“肺氣腫”水平，使其同時具有高對比分辨率和高空間分辨率，使肺內(nèi)磨玻璃結(jié)節(jié)（尤其是純磨玻璃結(jié)節(jié)）獲得了最佳細(xì)節(jié)顯示[9]。由于靶掃描范圍有限，無法顯示全部肺野，使其應(yīng)用有一定局限性，適用于肺內(nèi)孤立肺磨玻璃結(jié)節(jié)隨訪或重點(diǎn)隨訪結(jié)節(jié)觀察。從輻射劑量角度分析，由于掃描視野小，受檢者實(shí)際接收的總輻射劑量較常規(guī)CT 掃描并未提高[10]。

薄層靶重建技術(shù)基于常規(guī)CT 掃描發(fā)現(xiàn)的肺結(jié)節(jié)進(jìn)行薄層、放大及高分辨觀察。該技術(shù)通過縮小掃描視野、減小采樣范圍以及重建厚度、增加像素，來提高圖像分辨率。常規(guī)CT 掃描3 mm 重建層厚存在容積效應(yīng)，易掩蓋磨玻璃結(jié)節(jié)細(xì)微征象，1 mm 的靶重建層厚更能精準(zhǔn)顯示病灶內(nèi)及周圍細(xì)微結(jié)構(gòu)，對于磨玻璃結(jié)節(jié)的定性診斷準(zhǔn)確率高于常規(guī)CT 靶重建技術(shù)[11]。由于薄層靶重建圖像信息量較常規(guī)CT 掃描大幅增加，放射醫(yī)師工作量和存儲數(shù)據(jù)也大幅增加，因此并不適用于大規(guī)模肺癌篩查實(shí)驗，與靶掃描一樣，對于重點(diǎn)隨訪結(jié)節(jié)可以進(jìn)行靶重建觀察。

2 低劑量CT掃描技術(shù)

2.1 降低管電流技術(shù)

2023 版中國肺癌低劑量CT 篩查指南推薦使用管電壓為110 kV，管電流為40 mAs，根據(jù)不同體重指數(shù)在一定范圍適當(dāng)調(diào)整[12]。目前臨床科研者面臨的挑戰(zhàn)包括：① 低劑量CT 掃描帶來的圖像噪聲提高是否影響磨玻璃結(jié)節(jié)檢出；② 圖像噪聲提高是否會影響磨玻璃結(jié)節(jié)觀察和準(zhǔn)確測量。

早期研究者通常采用固定管電流（50 mA）技術(shù)進(jìn)行胸部CT 掃描，近年來自動管電流技術(shù)廣泛應(yīng)用于胸部CT 掃描，其有效輻射劑量明顯低于對照組（未使用自動管電流技術(shù)），并且圖像顯示優(yōu)良率無明顯差異[13]。蘇大同等[14]通過仿真實(shí)驗，固定管電壓為120 kV，分別使用7 種不同管電流（10、20、50、80、100、150、350 mA）對肺體模結(jié)節(jié)進(jìn)行CT 掃描，得出對于直徑為5、10 mm的肺體模結(jié)節(jié)，降低管電流對肺結(jié)節(jié)體積測量沒有影響；對于直徑為2.5 mm 的肺體模結(jié)節(jié)，使用7 種不同管電流對其掃描，其體積測量結(jié)果存在較大差異。Funama等[15]研究指出，低劑量CT 掃描時，管電流分別設(shè)置為21、45 mAs，對于CT 值為-800 HU 或更低密度的肺體模結(jié)節(jié)，漏檢率分別為60%、36%；對于CT 值＞-650 HU的體模結(jié)節(jié)，漏檢率分別為17%、8%。有文獻(xiàn)報道[16]，檢出磨玻璃結(jié)節(jié)的管電流最低閾值為20 mAs。杜煜等[17]研究磨玻璃結(jié)節(jié)三維體積測量時，固定管電壓為80 kV，對于10、8、5 和3 mm 的磨玻璃結(jié)節(jié)，管電流分別為50、70、70 和80 mAs 時才能獲得較好的測量一致性。以上研究表明應(yīng)用低劑量CT 能有效減低受檢者輻射劑量，但不同程度降低管電流會影響磨玻璃結(jié)節(jié)檢出與細(xì)節(jié)顯示，放射醫(yī)師需選出重點(diǎn)隨訪結(jié)節(jié)，進(jìn)而針對陽性結(jié)節(jié)確定合適的掃描參數(shù)。對于不同大小、不同密度磨玻璃結(jié)節(jié)的最佳掃描參數(shù)相關(guān)研究尚處于實(shí)驗階段，缺乏大樣本、多中心數(shù)據(jù)，并未達(dá)成相關(guān)共識和制定指南。

2.2 降低管電壓技術(shù)

由于人體肺組織含較多氣體，具有較低的X 線吸收率與良好的天然對比，適合通過降低管電壓達(dá)到降低劑量輻射的目的[18]。相比120 kV 管電壓，100 kV 管電壓使輻射劑量平均降低約50%[19]。通常，降低管電壓往往都是在幾個固定數(shù)值（80、100、110、120、135 kV）中設(shè)定，無法進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。隨著管電壓下降，圖像噪聲也隨之增大，研究者一般采用降低管電壓與創(chuàng)新重建算法相結(jié)合，從而提高圖像分辨率。王杰等[20]通過仿真實(shí)驗得出，對于直徑為3 mm 的肺體模結(jié)節(jié)，80 kV聯(lián)合各組算法的檢出率均低于100 kV 和120 kV 組；對于CT 值為-800 HU 的肺體模結(jié)節(jié)，80 kV 聯(lián)合各組算法的檢出率均低于100 kV 和120 kV 組。而100 kV 結(jié)合SAFIRE 算法（等級1～5）與傳統(tǒng)濾波反投影（Filtered Back Projection，F(xiàn)BP）算法結(jié)合120 kV 比較，對于不同密度（-850、650、100 HU）和不同直徑（3、5、8、10、12 mm）肺體模結(jié)節(jié)檢出率比較均無明顯差異。李艷等[21]指出不同管電壓（80、100、120 kV）對于不同密度（-800 HU、-630 HU）和不同直徑（5、8、10、12 mm）的磨玻璃結(jié)節(jié)的三維體積測量絕對錯誤率無統(tǒng)計學(xué)差異，其原因可能是肺磨玻璃結(jié)節(jié)本身CT 值很低，對X 線的衰減也較低，超過80 kV 的管電壓并不會顯著影響結(jié)節(jié)對X 線的衰減，結(jié)節(jié)邊緣識別和分割準(zhǔn)確性也不會明顯改變。李西等[22]報道，對于純磨玻璃小結(jié)節(jié)（直徑＜3 mm），因其具有更低CT 值和更小直徑，低劑量CT 掃描并不利于其檢出及細(xì)節(jié)觀察。

以上報道通過試驗不同管電流、管電壓對仿真體模結(jié)節(jié)的檢出及測量影響，獲得了比較客觀的數(shù)據(jù)。但并未完全模擬臨床受檢者呼吸活動及心臟搏動對結(jié)節(jié)影響。同時，肺體模結(jié)節(jié)密度均勻、邊緣光整，并不能模擬實(shí)際工作中密度不均、形態(tài)不規(guī)則的肺磨玻璃結(jié)節(jié)。目前國內(nèi)外相關(guān)報道較少，未來研究中需要考慮上述因素對實(shí)驗的影響，同時肺內(nèi)不同部位的磨玻璃結(jié)節(jié)是否影響實(shí)驗結(jié)果也需要納入考慮。

2.3 重建算法

常用的CT 算法主要分為兩類：解析算法和迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）算法。解析算法具有成像分辨率高、成像速度快等優(yōu)點(diǎn)，但對采集數(shù)據(jù)完整性要求高。解析算法中，以FBP 最具代表性，但傳統(tǒng)FBP 算法重建的圖像質(zhì)量較低，一定程度上無法滿足臨床診斷要求[23]。IR 算法通過反復(fù)迭代計算，對圖像信息進(jìn)行不斷檢驗和校正得到最終重建圖像。CT 發(fā)展早期就已存在IR 算法，但是受限于計算機(jī)技術(shù)發(fā)展，其在很長一段時間內(nèi)發(fā)展緩慢，近年來，IR 算法重新成為該領(lǐng)域研究熱門話題。

相關(guān)研究表明，IR 算法可以明顯降低圖像噪聲，改善圖像質(zhì)量[24-25]。與傳統(tǒng)FBP 算法相比，IR 算法可使受檢者降低50%的輻射劑量，其最大優(yōu)勢是有效降低因輻射劑量降低而增加的噪聲，有利于胸部低劑量CT 在臨床推廣應(yīng)用。目前各個CT 機(jī)器生產(chǎn)廠商都推出各自IR 算法，呈現(xiàn)百花齊放之勢。隨著迭代權(quán)重不斷增加，圖像噪聲和偽影均減小，圖像質(zhì)量不斷提高，但過高的迭代權(quán)重容易造成噪聲頻率改變和漂移，產(chǎn)生蠟狀偽影[26]。

段海峰等[27]研究指出，固定管電壓為120 kV，增加前置自適應(yīng)性統(tǒng)計IR（Adaptive Statiatical IR，ASIR）技術(shù)，可以有效降低70%輻射劑量，對于≥8 mm 不同密度磨玻璃結(jié)節(jié)（-800、-630 HU）和實(shí)性結(jié)節(jié)（100 HU）的檢出率均為100%，但對于磨玻璃結(jié)節(jié)長短徑測量存在誤差和形態(tài)失真。蘇大同等[14]報道，對于直徑為5 mm 和10 mm 的肺結(jié)節(jié)，不同重建算法及迭代權(quán)重（FBP 算法、ASIR 算法、ASIR 30%、ASIR 50% 及ASIR 80%）對肺結(jié)節(jié)三維體積測量無影響；對于直徑2.5 mm 的肺體模結(jié)節(jié)，不同重建算法之間體積測量誤差較大。近年來，隨著人工智能輔助診斷軟件廣泛應(yīng)用于臨床，可以提取大量肉眼難以評估的信息，在臨床應(yīng)用上展現(xiàn)巨大潛力。上述文獻(xiàn)報道均基于放射醫(yī)師肉眼檢出和手動測量結(jié)節(jié)，而不同IR 算法和迭代權(quán)重如何影響軟件自動識別和測量準(zhǔn)確性，且在不同肺組織背景下（如肺氣腫）影響程度如何，未來有待進(jìn)一步探究。

2.4 重建層厚

不同重建層厚對于肺磨玻璃結(jié)節(jié)體積測量具有顯著影響，其主要受部分容積效應(yīng)影響[28]。因此，放射醫(yī)師在臨床實(shí)踐中，對于磨玻璃結(jié)節(jié)，尤其磨玻璃小結(jié)節(jié)應(yīng)進(jìn)行薄層重建，以降低直徑和體積測量誤差。史燕杰等[29]指出，對直徑＞5 mm 的肺磨玻璃結(jié)節(jié)，1.25 mm和2.50 mm 重建層厚對肺結(jié)節(jié)檢出率無明顯差異；對直徑＜5 mm 的肺磨玻璃結(jié)節(jié)，1.25 mm 重建層厚能更好顯示磨玻璃結(jié)節(jié)病灶邊緣、病灶內(nèi)部結(jié)以及周圍細(xì)微結(jié)構(gòu)。但目前國內(nèi)外文獻(xiàn)關(guān)于不同重建層厚對直徑＜5 mm 磨玻璃結(jié)節(jié)檢出影響報道較少，其原因可能與相關(guān)指南將＜5 mm 磨玻璃結(jié)節(jié)歸為陰性結(jié)節(jié)，不需要進(jìn)一步臨床干預(yù)有關(guān)。孫海寧等[30]推薦對于直徑＜5 mm 的結(jié)節(jié)，應(yīng)采用0.625 mm 重建層厚才能獲得較高的測量準(zhǔn)確度；對于直徑＞5 mm 的結(jié)節(jié)，采用0.625 mm 和1.25 mm 重建層厚，對結(jié)節(jié)三維體積測量結(jié)果無顯著差異且均具有較高可重復(fù)性。這與Botle 等的觀點(diǎn)相一致[31]。0.625 mm 重建層厚雖然提供更多的數(shù)據(jù)信息，但其使數(shù)據(jù)處理時間延長、存儲空間增大、放射醫(yī)師工作量大幅增加，目前尚未大規(guī)模推廣應(yīng)用0.625 mm 重建層厚，放射醫(yī)師應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的重建層厚。

3 總結(jié)與展望

肺癌作為我國第一大癌癥，肺內(nèi)磨玻璃結(jié)節(jié)的檢出與早期診斷顯得尤為重要，低劑量CT 掃描通過降低管電流、管電壓以及聯(lián)合IR 算法均可以有效降低受檢者輻射劑量，適用于大規(guī)模肺癌篩查實(shí)驗。但目前尚未有指南對不同大小、不同密度的磨玻璃結(jié)節(jié)列出具體CT掃描參數(shù)，其原因可能是：① 如何定義陽性結(jié)節(jié)至關(guān)重要，目前國內(nèi)外相關(guān)指南尚未達(dá)成共識且差異較大，若為陰性結(jié)節(jié)則無長期隨訪必要，無須進(jìn)一步探究其最佳掃描參數(shù)；② 患者肺內(nèi)不同部位，不同肺組織背景下如何影響結(jié)節(jié)檢出及測量，缺乏大樣本數(shù)據(jù)分析；③ 觀察者工作經(jīng)驗及對圖像的主觀判斷存在差異，尚未有詳細(xì)、統(tǒng)一的評分細(xì)則評估圖像質(zhì)量。未來將進(jìn)一步通過大樣本數(shù)據(jù)以及模型預(yù)測完善指南和圖像評分細(xì)則，得出磨玻璃結(jié)節(jié)最佳CT 掃描方案。

綜上所述，對于陽性磨玻璃結(jié)節(jié)，CT 掃描方案需要個體化，既要保證圖像質(zhì)量又要降低長期隨訪中輻射損傷以期獲得準(zhǔn)確、客觀的數(shù)據(jù)，同時，靶重建技術(shù)和薄層重建均可以提供更多細(xì)微征象，有利于放射醫(yī)師準(zhǔn)確觀察和測量。