基于體重指數(shù)的個性化肺部低劑量CT掃描在體檢篩查中的應(yīng)用

鄧文林 盧新 農(nóng)杰淋 黎福明

【摘要】 目的 探討不同體重指數(shù)（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。方法 隨機將2018年4～6月健康體檢者分成兩組，A組CT檢查管電壓固定100 kV，管電流視體檢者BMI（單位：kg/m2）不同，給予相應(yīng)的掃描方案（低BMI組：BMI<20，20 mA;中BMI組：20≤BMI≤25，30 mA;高BMI組：BMI>25，40 mA）;B組行常規(guī)低劑量肺部CT檢查，管電壓固定100 kV，管電流固定40 mA;對比兩組體檢者的有效輻射劑量、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）分，B組圖像主觀評分為（4.5±0.5）分，兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）;A組有效輻射劑量為（0.47±0.07）msv，B組有效輻射劑量為（0.52±0.09）msv，A組明顯低于B組（P<0.05）。A組有34例發(fā)現(xiàn)陽性結(jié)節(jié)（34/157，21.2%），其中老年人20例，吸煙者22例;B組有37例存在陽性結(jié)節(jié)（37/162，22.8%），其中老年人23例，吸煙者27例;兩組在結(jié)節(jié)檢出率及結(jié)節(jié)檢出分布情況無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。結(jié)論 基于BMI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】 體重指數(shù);肺部結(jié)節(jié);個性化;低劑量;CT檢查;體檢篩查

中圖分類號：R445.3 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2019.07.009

【Abstract】 Objective To explore the effect of individualized low-dose CT scanning based on different body mass index（BMI） in physical screening and radiation dose reduction.Methods Healthy controls involved in this study from April to June 2018 were divided into two groups randomly.In group A，the voltage of CT tube was fixed at 100 kV，and according to different BMI（unit：kg/m2） of the patients，corresponding scanning schemes of tube current were carried out（low BMI group：BMI<20，20 mA;middle BMI group：20≤BMI≤25，30 mA;high BMI group：BMI> 25，40 mA）.In group B，routine low-dose lung CT examination was performed，tube voltage was fixed at 100 kV，and the tube current was fixed at 40 mA.And then，effective radiation dose，image quality and nodule detection rate were compared between the two groups.Results The subjective scores of all physical examination images were>3 points，which met the diagnostic requirements.The subjective scores of the group A and the group B were（4.6±0.7） and （4.5±0.5） respectively，difference was not statistically significant（P>0.05）.The effective radiation dose of the group A was（0.47±0.07）msv，and that of the group B was（0.52±0.09）msv，and the effective radiation dose of the group A was significantly lower than that of the group B（P<0.05）.Positive nodules were found in 34 cases（34/157，21.2%） in the group A，including 20 elderly people and 22 smokers，and positive nodules were found in 37 cases（37/162，22.8%） in the group B，including 23 elderly people and 27 smokers.There was no statistically significant difference in the detection rate and distribution of nodules between the two groups（P>0.05）.Conclusion Individualized low-dose CT scanning based on BMI can reduce radiation dose in the screening of lung nodules without affecting the image quality.

【Key words】 BMI;lung nodule;individuation;low-dose;CT examination;physical screening

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]。目前最常見的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(biāo)準(zhǔn)，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)篩查中的應(yīng)用價值。

1 資料與方法1.1 一般資料 收集2018年4～6月我院行胸部CT健康體檢者。病例納入標(biāo)準(zhǔn)：①體檢者知情同意，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例體檢者，隨機分為兩組：A組（以BMI為基礎(chǔ)的個性化低劑量組，157人），參照相關(guān)文獻(xiàn)[5]依據(jù)BMI分為3個亞組，<20 kg/m2組14人，20～25 kg/m2組101人，>25 kg/m2組42人;B組（常規(guī)低劑量組，162例）。兩組在男女性別比、中位年齡、老年人（≥50歲）及吸煙者比例方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。見表1。

1.2 檢查設(shè)備及方法 設(shè)備采用西門子公司SOMATOM Definition Flash 64排雙源CT;檢查方法：患者取仰臥位，頭先進(jìn)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）360×360 mm，矩陣512×512，螺距0.984∶1，管電壓100 kV，管電流量視患者BMI不同，給予相應(yīng)的掃描劑量（低BMI組：BMI<20，20 mA;中BMI組：20≤BMI≤25，30 mA;高BMI組：BMI>25，40 mA），掃描后行肺算法及標(biāo)準(zhǔn)算法重建，縱隔窗重建層厚5 mm，肺窗重建層厚1.25 mm;B組行CT（SOMATOM Definition FLash）掃描，掃描視野（FOV）360×360 mm，掃描層厚5 mm，矩陣512×512，掃描視野（FOV）360×360 mm，螺距1.375∶1，轉(zhuǎn)速0.8 s/圈，準(zhǔn)直器寬度20 mm，管電壓100 kV，固定管電流40 mA，掃描后行肺算法及標(biāo)準(zhǔn)算法重建，縱隔窗重建層厚5 mm，肺窗重建層厚1.25 mm。

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(biāo)準(zhǔn)肺窗（窗位500 Hu，窗寬1600 Hu）對圖像質(zhì)量進(jìn)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[6]：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(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，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(rèn)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分的圖片中進(jìn)行。陽性結(jié)節(jié)判定標(biāo)準(zhǔn)為：至少檢出1個直徑≥5 mm的非鈣化實性或亞實性結(jié)節(jié);<5 mm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(biāo)準(zhǔn)指南規(guī)定，胸部的轉(zhuǎn)換因子為0.014。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 16.0軟件進(jìn)行處理，CTDIvol、DLP及ED以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，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，檢驗水準(zhǔn)：α=0.05，雙側(cè)檢驗。

2 結(jié) ?果2.1 圖像質(zhì)量主觀評分組間比較 所有圖像經(jīng)過Standard算法和肺算法后均達(dá)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±07）分，B組圖像主觀評分（4.5±05）分，兩組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（t=1.472，P=0.142>0.05）。

2.2 輻射劑量組間比較 A組平均CTDIvol、DLP及ED分別為（0.94±0.15）、（32.29±5.57）及（047±007）msv，均明顯小于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0001）。A組中CTDIvol、DLP及ED：低BMI組<中BMI組<高BMI組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.001）。見表2、表3。A組不同體重指數(shù)肺部CT典型圖像見圖1～圖3。

2.3 兩組結(jié)節(jié)檢出情況 A組有34例發(fā)現(xiàn)陽性結(jié)節(jié)（34/157，21.2%），其中老年人20例，吸煙者22例;B組有37例發(fā)現(xiàn)陽性結(jié)節(jié)（37/162，22.8%），其中老年人23例，吸煙者27例;兩組老年人及吸煙者中結(jié)節(jié)檢出率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。見表4。

3 討 ?論 ?隨著多層螺旋CT在肺部體檢中的應(yīng)用，CT檢查所引起的輻射致癌風(fēng)險及相關(guān)安全問題成了臨床及影像科醫(yī)生關(guān)注的熱點[7]。尤其是健康體檢人群，健康意識高，對于輻射風(fēng)險深感恐懼。目前，多數(shù)學(xué)者通過降低管電流或改變重建技術(shù)來實現(xiàn)胸部低劑量篩查[8～10]。本研究中采用40 mA固定管電流標(biāo)準(zhǔn)，低于國內(nèi)低劑量掃描常見使用的固定管電流50 mA標(biāo)準(zhǔn)。其原因基于2個方面：①國外類似研究支持，F(xiàn)raioli等[11]認(rèn)為30～50 mA是肺部掃描最合適的管電流。當(dāng)然，在低管電流情況下，肺尖或肺底的偽影將有所增加，但是通過本研究結(jié)果，我們可以認(rèn)為采用40 mA固定管電流并不會影響肺結(jié)節(jié)的檢出率。②臨床實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)管電流40 mA能滿足多數(shù)肺部掃描的圖像質(zhì)量要求。通過對標(biāo)準(zhǔn)肺窗條件下主觀評分，B組主觀評分均>3分，能達(dá)到診斷標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)一步降低管電流，降低有效輻射劑量。

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[12]?，F(xiàn)有肺部低劑量研究結(jié)果常建議采用某個固定低管電流，作為實際工作標(biāo)準(zhǔn)對所有體檢者進(jìn)行掃描。當(dāng)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(dá)到閱片要求，更重要的是輻射劑量對于低體重人群的風(fēng)險是明顯增加的。實際工作中，即使CT掃描技師通過自身經(jīng)驗，適當(dāng)?shù)卦黾踊驕p少管電流，但是具有較大的隨意性，可操作性較差。因此，本研究目的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(jìn)行個性化、標(biāo)準(zhǔn)化的低劑量掃描方案。本研究中，低體重指數(shù)組體檢者，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(jìn)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(jìn)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。由于低劑量肺部CT掃描采用低管電流、低管電壓，常常會增加噪聲[13]。而噪聲的增加必然會在一定程度上影響肺部陽性結(jié)節(jié)的觀察。在實際工作中，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(xì)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40 mA）相當(dāng)。由此，我們認(rèn)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(jìn)一步研究。

肺部低劑量方面的研究非常多，本研究方向主要集中在不同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(jìn)一步研究。另外，BMI個性化低劑量掃描的分組應(yīng)該進(jìn)一步細(xì)化，尤其是低體重指數(shù)者。最后，低管電流（20～40 mA）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（5.0 mm層厚）及細(xì)節(jié)重建等方法來降低噪聲，但是對其質(zhì)量控制仍然需要進(jìn)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。

參 考 文 獻(xiàn)

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（收稿日期：2019-04-26 修回日期：2019-07-05）

（編輯：潘明志）