個性化肺部低劑量CT掃描在體檢篩查中的研究

董九龍 徐新娟

【摘 要】目的：探討不同體重指數(shù)（Body Mass Index，BMI）下肺部個性化低劑量CT掃描方案在體檢篩查及降低輻射劑量中的作用。材料和方法：隨機將2017年8月-12月健康體檢者分成兩組，A組CT 檢查管電壓固定100KV，管電流視患者 BMI 不同，給予相應(yīng)的掃描方案（低體重指數(shù)組：BMI<20，20mA；中體重指數(shù)組：20≤BMI≤25，30mA；高體重指數(shù)組：BMI>25，40mA）；B組行常規(guī)低劑量肺部CT檢查，管電壓固定100KV，管電流固定40mA；對比2組患者的有效輻射劑量、圖像質(zhì)量及結(jié)節(jié)檢出率。結(jié)果：所有體檢圖像主觀評分均>3分，滿足診斷要求；A組圖像主觀評分為4.6±0.7，B組圖像主觀評分4.5±0.5，2組圖像主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；A組有效劑量0.47±0.07msv，B組有效劑量0.52±0.09msv，A組有效劑量明顯低于B組（P<0.05）。A組有34例發(fā)現(xiàn)陽性結(jié)節(jié)（34/157，21.2%），其中老年組20例，吸煙組22例；B組有37例存在陽性結(jié)節(jié)（37/162，22.8%），其中老年組23例，吸煙組27例；2組患者在結(jié)節(jié)檢出率及結(jié)節(jié)檢出分布情況無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05）。結(jié)論：以BMI為基礎(chǔ)的個性化肺部低劑量 CT 掃描在肺部結(jié)節(jié)篩查中能降低輻射劑量，且不影響圖像質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 低劑量；肺部；體重指數(shù)；CT；體檢篩查；結(jié)節(jié)

[Abstract] Objective：To explore the effect of personalization low-dose muhislice spiral CT scanning based on BMI in Medical screening. Methods： Healthy controls were involved this study from April to June 2016， which were divided into two groups randomly. In A group， the patients were performed 100KV fixed tube voltage， personalization tube current according to different BMI（low BMI group： BMI < 20， 20 mA； intermediate BMI group： 20≤BMI≤25， 30mA； high BMI group： BMI>25， 40mA）. In B group， the patients were performed conventional low-dose muhislice spiral CT scanning fixed 100KV fixed tube voltage and 40 mA tubes current. The effective dose， image quality and nodule detection rate were compared between two groups. Results： The subjective scores of image quality were > 3 point， which all met the diagnostic need. The image quality subjective scoring were 4.6±0.7， compared to 4.5±0.5 in B group， there was were not statistically significant between two group（P>0.05）. The effective dose in A group was 0.47±0.07msv， compared to 0.52±0.09msv in B group， there were was statistically significant between two group（P<0.05）. 34 positive nodules （34/157，21.2%） were detected in group A， in which 20 cases were in the elderly group and 22 in the smoking group. 37 positive nodules in group B （37/162，22.8%）were detected in group B， in which 23 cases were in the elderly group and 27 were in the smoking group. There was no statistically significant difference between two groups（P<0.05）. Conclusion： Personalization low-dose muhislice spiral CT scanning based on BMI in Medical screening not only reduce effective dose， but also guaranteeing image quality.

[Key words] Low dose； Lungs； Body mass index； Computed tomography （CT）； Physical examination screening； Tuberosity

【中圖分類號】R445.3 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-6851（2018）05-00-01

隨著人們生活質(zhì)量提高，低劑量掃描已廣泛應(yīng)用于肺部健康篩查，大大提高早期肺癌的診斷率，降低高危人群死亡率[1]。目前最常見降低掃描有效劑量的方法在于篩選適宜的管電流及重建方法[2]。對于不同體重指數(shù)（Body Mass Index BMI）低劑量研究主要集中在頭頸或者冠狀動脈CTA掃描，以BMI為基礎(chǔ)的個性化肺部低劑量 CT 掃描方案研究較少[2-4]。因此，本研究以體重指數(shù)為標準，給予不同患者個性化掃描劑量，探討以BMI為基礎(chǔ)的個性化肺部低劑量 CT 掃描在肺部結(jié)節(jié)篩查中應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

收集2016年4月-6月我院行胸部CT健康體檢患者。病例納入標準：①患者知情同意，并符合道德規(guī)范；②無胸部外傷、手術(shù)史；③無胸部腫瘤史。共收集到319例患者，隨機將其分為2組：A組（以BMI為基礎(chǔ)的個性化低劑量組，157例），B組（常規(guī)低劑量組，162組）。A組，男116例，女41例，年齡42～73歲，中位年齡52歲，年齡≥50歲94例，吸煙者76例，BMI 16.72～32.85kg/m2；根據(jù)BMI分為3組，BMI<20kg/m2組14人，20≥BMI≤25kg/m2組101人，BMI>25kg/m2組42人。B組，男120例，女42例，年齡41～76歲，中位年齡53.5歲，年齡≥50歲97例，吸煙者87例，BMI 15.48～33.77m/kg2.。2組患者在男女性別比、中位年齡、老年組（≥50歲）及吸煙者比例方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義，具有可比性。

1.2 檢查設(shè)備及方法

設(shè)備采用西門子64排CT（SOMATOM Definition AS）；檢查方法：患者取仰臥位，頭先進模式，上肢舉過頭頂。于吸氣相掃描，掃描范圍從胸廓入口至肺底層面。

A組掃描參數(shù)及重建算法：掃描視野（FOV）360×360mm，矩陣512×512，螺距0.984：1，管電壓100kv，管電流量視患者 BMI 不同，給予相應(yīng)的掃描劑量（低體重組：BMI<20，20 mAs；中體重組：20≤BMI≤25，30mAs；高體重組：BM>25，40 mAs），掃描后行肺算法及標準算法重建，縱隔窗重建層厚5mm，肺窗重建層厚1.25mm；B組行CT（GE revolution）掃描，掃描視野（FOV）360×360mm，掃描層厚5mm，矩陣512×512，掃描視野（FOV）360×360mm，螺距1.375：1，轉(zhuǎn)速0.8s/圈，準直器寬度20mm，管電壓100kv，固定管電流40 mA，掃描后行肺算法及標準算法重建，縱隔窗重建層厚5mm，肺 窗重建層厚1.25mm。

1.3 圖像質(zhì)量評價及結(jié)節(jié)判定

圖片質(zhì)量評價由2名高年資主治醫(yī)師，在隱藏掃描參數(shù)信息、患者信息的條件下，用標準肺窗（窗位-500Hu，窗寬1600Hu）對圖像質(zhì)量進行評分，若不一致，請示上級副主任醫(yī)師后決定。圖像質(zhì)量評價方法采用Kalra方法[5]：主要觀察支氣管血管束，縱隔內(nèi)血管、心包、淋巴結(jié)及胸壁結(jié)構(gòu)的對比度、清晰度及噪聲。綜合以上各結(jié)構(gòu)的顯示情況，以5分制對圖像質(zhì)量進行評分：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，但基本能滿足診斷要求；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，完全能滿足診斷要求。臨床認為≥3分的圖像可用于診斷，得分越高質(zhì)量越好；<3 分的圖像質(zhì)量較差，不能滿足診斷要求。

結(jié)節(jié)分析只允許在圖像質(zhì)量≥3分的病例中進行。陽性結(jié)節(jié)判定標準為：至少檢出1 個直徑≥5mm 的非鈣化實性或亞實性結(jié)節(jié)；<5mm 的結(jié)節(jié)為陰性結(jié)節(jié)；未檢出結(jié)節(jié)者為陰性。

1.4 輻射劑量

患者掃描時開啟劑量報告，自動記錄容積CT劑量指數(shù)（CT dose index of volume，CTDIvol）、劑量長度乘積（dose length product，DLP）。有效劑量（effective dose，ED）計算方法：ED=DLP×W，其中w為轉(zhuǎn)換因子，根據(jù)歐洲CT質(zhì)量標準指南規(guī)定，胸部的轉(zhuǎn)換因子為0.014。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

數(shù)據(jù)處理應(yīng)用SPSS18.0軟件進行處理，CTDIvol、DLP及ED以均數(shù)±標準差表述，組間比較采用獨立樣本t檢驗；圖像主觀評分采用Mann-Whitney U檢驗；計數(shù)資料以（n、%）表示，組間比較采用卡方檢驗，以P<0.05認為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量主觀評分組間對比

所有圖像經(jīng)過Standard算法和肺算法后均達到3分以上，均滿足診斷要求。肺窗條件下：A組圖像主觀評分為4.6±0.7，B組圖像主觀評分4.5±0.5，2組圖像主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

2.2 輻射劑量組間對比

A組中CTDIvol、DLP及ED：低體重指數(shù)組<中體重指數(shù)組<高體重指數(shù)組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。A組平均CTDIvol、DLP及ED分別為0.94±0.15、32.29±5.57及0.47±0.07msv，均明顯小于B組，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），詳見表1。

2.3 2組體檢者結(jié)節(jié)檢出率對比

A組有34例存在陽性結(jié)節(jié)（34/157，21.2%），其中老年組20例（20/94，21.3%），吸煙組22例（22/76，28.9%）；B組有37例存在陽性結(jié)節(jié)（37/162，22.8%），其中老年組23例（23/97，23.7%），吸煙組27例（27/87，31.0%）；2組患者在結(jié)節(jié)檢出率及結(jié)節(jié)檢出分布情況無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P>0.05）。

3 討論

隨著多層螺旋CT在肺部體檢的應(yīng)用，CT 檢查所引起的輻射致癌風險及相關(guān)安全問題成為了臨床及影像科醫(yī)生關(guān)注的熱點[6]。西方學(xué)者認為，CT檢查被認為是醫(yī)源性輻射的主要來源；一項長期的隨訪表明，美國約有2.0%的癌灶病例與CT掃描存在相關(guān)性[7]。因此，在保證圖像質(zhì)量的同時，盡可能降低輻射劑量一直是國內(nèi)外研究的熱點及難點。尤其是健康體檢人群，健康意識高，對于輻射風險深感恐懼。目前，大量學(xué)者對肺部低劑量成像進行許多最優(yōu)化研究。多數(shù)文獻主要以降低管電流或改變重建技術(shù)來實現(xiàn)[8-11]。由于管電流與圖像噪聲呈負相關(guān)，獲取最優(yōu)化的管電流是多數(shù)研究重點[8，9]。Fraioli 等認為30 mA～50 mA 是肺部掃描最合適的管電流；當管電流進一步下降到20 mA以下時，肺尖或肺底的偽影將明顯增加，干擾圖像讀片，降低陽性結(jié)節(jié)的檢出率[12]。本組低劑量對比組選用40mA固定管電流標準，低于國內(nèi)低劑量掃描常見使用的固定管電流50mA標準。通過對標準肺窗條件下主觀評分，B組主觀評分均>3分，能達到診斷標準。這也提示對于體檢人群，在對有效CT掃描設(shè)備及重建技術(shù)評估的基礎(chǔ)上，可以進一步降低管電流，降低有效輻射劑量。本研究結(jié)果與上述研究是一致的。

低劑量肺部CT圖像質(zhì)量、輻射劑量與體重指數(shù)三者是密切相關(guān)的[13]。現(xiàn)有肺部低劑量研究結(jié)果常建議某個固定低管電流，作為實際工作標準對所有體檢者進行掃描。當患者肥胖（高體重指數(shù)）或偏瘦（低體重指數(shù)）時，圖像質(zhì)量常常不能達到閱片要求，更重要的是輻射劑量對于低體重人群是明顯增加的。實際工作中，即使CT掃描技師通過自己經(jīng)驗，適當?shù)脑黾踊驕p少管電流，部分病例仍然存在上述情況。因此，本研究目的就在于通過測量體重指數(shù)來對體檢人員預(yù)先分類，然后再根據(jù)不同體重指數(shù)進行個性化、標準化的低劑量掃描方案。本研究中，低體重指數(shù)組患者，有效劑量較常規(guī)低劑量掃描減少了50.0%以上，而且保證了圖像質(zhì)量，值得臨床推廣。另外，本研究結(jié)果還提示中體重指數(shù)患者，應(yīng)用以BMI為基礎(chǔ)的個性化低劑量掃描能進一步降低約20.0%的輻射劑量。這在體檢人數(shù)眾多，且多數(shù)人屬于中體重指數(shù)人群的條件下，有一定臨床應(yīng)用價值，可以進一步有效降低受檢人群的總輻射劑量。

CT圖像質(zhì)量是由圖像對比度、空間分辨率、圖像噪聲及圖像偽影決定的，其中圖像噪聲對圖像質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。低劑量肺部CT掃描由于低管電流、低管電壓的應(yīng)用，常常會增加噪聲[14]。而噪聲的增加必然會在一定程度上會影響肺部陽性結(jié)節(jié)的觀察。實際工作中，低劑量肺部CT掃描的落腳點仍然是發(fā)現(xiàn)病灶及評估病變。因此，必要的圖像對比度及圖像細節(jié)顯示的敏感性是必不可少的。本研究表明，采用以BMI為基礎(chǔ)的個性化肺部低劑量 CT 掃描后，對陽性結(jié)節(jié)的識別率與常規(guī)低劑量（固定管電流40mA）相當。由此，我們認為采用以BMI為基礎(chǔ)的個性化肺部低劑量 CT 掃描在降低了有效劑量的同時，對于圖像質(zhì)量影響不大，值得進一步研究。

肺部低劑量方面的研究非常多；本研究研究方向主要集中對于不同BMI人群，給予個性化的管電流預(yù)置方案；對于降低管電壓、縮短掃描時間、增加螺距及噪聲的方案涉及較少，需要進一步研究。另外，BMI個性化低劑量掃描的分組應(yīng)該進一步細化，尤其是低體重指數(shù)組患者。最后，低管電流（20～40mA）條件下，縱隔窗圖像噪聲是增加的。對此我們采用了厚層重建（5.0mm層厚）及細節(jié)重建等方法來降低噪聲，但是對其的質(zhì)量控制仍然需要進一步研究。

總之，以BMI為基礎(chǔ)的個性化肺部低劑量 CT 掃描在肺部結(jié)節(jié)篩查中能明顯降低輻射劑量，且不影響圖像質(zhì)量。

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