低劑量CT掃描結(jié)合自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建對于體模磨玻璃結(jié)節(jié)檢測的敏感性及清晰度研究①

聶遠(yuǎn)方，馬遠(yuǎn)航，周俊良

(1.河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像中心, 河南 洛陽 471000；2.洛陽仁大醫(yī)院CT室, 河南 洛陽 471000)

磨玻璃結(jié)節(jié)(GGN)是指肺內(nèi)有局灶性結(jié)節(jié)樣密度增高影，但是其密度又不能夠完全掩蓋走形在其中的支氣管血管束。研究表明，GGN性質(zhì)不明，有可能是癌前病變，也可能是原位肺腺癌或者浸潤性肺腺癌[1]。對于首次發(fā)現(xiàn)的肺部GGN，如果CT檢查的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)不典型或者強(qiáng)化不明顯導(dǎo)致其病變性質(zhì)無法確定，則需要定期隨訪[2]。低劑量CT(LDCT)對于直徑大于4mm的微小結(jié)節(jié)具有很高的檢出率，是目前臨床上常用的肺結(jié)節(jié)性質(zhì)判定和隨訪的主要方法[3]。但是，LDCT對于GGN的診斷敏感性及清晰度及相關(guān)影響因素尚不明確?；诖?，本研究通過Revolution CT結(jié)合自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建(ASIR)技術(shù)對肺部體模進(jìn)行掃描，探討LDCT聯(lián)合ASIR對GGN的診斷敏感性并對敏感性和清晰度的相關(guān)影響因素進(jìn)行分析。

1 材料與方法

1.1 材料

使用COP-1C型胸部仿真體模進(jìn)行掃描研究。此體模的胸壁、胸骨、肋骨、肺部、心臟、肌肉軟組織和脊椎等部位大小與人體一致，而且此體?？梢赃M(jìn)行器官劑量的實(shí)時(shí)監(jiān)測，且X線衰減性能與我國男性等效。本研究中隨機(jī)放置于肺部上、中、下層面的6個(gè)磨玻璃結(jié)節(jié)(GGN)直徑分別為4mm、5mm、6mm、8mm、10mm和12mm。CT值為-800HU(低密度GGN)和-630HU(高密度GGN)。

1.2 方法

本研究使用GE Revolution CT對胸部體模進(jìn)行掃描，掃描模式設(shè)置為8cm螺旋探測器，以0.5s/rot的轉(zhuǎn)速和1.531:1的螺距進(jìn)行掃描，噪聲指數(shù)固定為14，層厚設(shè)置為5mm，調(diào)整電流的前置ASIR分別為0%、20%、40%和60%，掃描范圍包括胸廓入口到膈肌，共得到4組圖像。

1.3 圖像分析和圖像質(zhì)量評估

1.3.1 圖像分析

由我科圖像分析經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)師利用GE AW 4.6工作站對圖像進(jìn)行重建，測量每個(gè)GGN在矢狀位和冠狀位最大截面的長徑和短徑，并計(jì)算不同權(quán)重和不同輻射劑量掃描時(shí)的長短徑誤差和失圓度，長短徑誤差=(長徑-GGN實(shí)際直徑)+(短徑-GGN實(shí)際直徑)，失圓度=(GGN最大徑-GNN最小徑)/2。

1.3.2 圖像質(zhì)量評估

由我科2名具有十余年工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師利用盲法4分法對GGN的清晰度和失真度進(jìn)行評估。清晰度[4]：4分，結(jié)節(jié)邊緣光滑；3分，可見結(jié)節(jié)，但邊緣欠平滑；2分，結(jié)節(jié)可見，但輪廓模糊；1分，結(jié)節(jié)不可見。失真度[5]：4分，結(jié)節(jié)清晰可見，呈規(guī)則圓形；3分，結(jié)節(jié)輕度模糊，為不規(guī)則圓形；2分，結(jié)節(jié)非常模糊，呈不規(guī)則圓形；1分，結(jié)節(jié)呈不規(guī)則形。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 不同前置ASIR權(quán)重對有效輻射劑量的影響

當(dāng)前置ASIR權(quán)重分別為0%、20%、40%和60%時(shí)，有效輻射劑量(ED)分別為7.65 mSv、5.82 mSv、3.67 mSv和2.11mSv，隨著權(quán)重的增高而逐漸降低。與0%的前置ASIR權(quán)重相比，20%、40%和60%前置ASIR權(quán)重的ED分別降低16.31%、54.50%、81.22%，見表1。

表1 不同前置ASIR權(quán)重對有效輻射劑量的影響

2.2 不同輻射劑量對GGN長短徑誤差和失圓度的影響

結(jié)果表明，不同輻射劑量的長短徑誤差和與失圓度之間均具有顯著差異(P<0.05)；與0%的前置ASIR權(quán)重相比，60%和40%條件下的長短徑誤差和與失圓度顯著大于0%條件下的，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；60%條件下的長短徑誤差和顯著大于20%條件下的，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表2。在不同輻射劑量掃描條件下，LDCT對GGN的診斷敏感度均為100%，沒有發(fā)現(xiàn)假陽性GNN。

表2 不同輻射劑量對GGN長短徑誤差和與失圓度的影響

2.3 不同輻射劑量對LDCT掃描GGN清晰度和失真度的影響及一致性評價(jià)

結(jié)果顯示，輻射劑量可以顯著影響LDCT對GGN的掃描清晰度和失真度，與0%前置ASIR條件下的輻射劑量相比，在40%和60%條件下的輻射劑量顯著降低了LDCT對GGN的掃描清晰度，提高了LDCT對GGN的掃描失真度，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與20%前置ASIR條件下的輻射劑量相比，在60%條件下的輻射劑量顯著降低了LDCT對GGN的掃描清晰度，提高了LDCT對GGN的掃描失真度，差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。0%、20%和40%的前置ASIR條件下，2名醫(yī)師對不同輻射劑量掃描時(shí)GGN的清晰度和失真度的評分均一致性良好(Kappa>0.60)，而在60%的前置ASIR條件下，2名醫(yī)師對不同輻射劑量掃描時(shí)GGN的清晰度的評分均一致性一般(Kappa=0.546)，見表3。

表3 2位醫(yī)師對GGN圖像的主觀評分比較

注：與0%前置權(quán)重ASIR相比，*P<0.05；與20%前置ASIR權(quán)重相比，#P<0.05。

3 討論

低劑量CT(LDCT)已成為臨床中篩選和鑒定肺部GGN性質(zhì)的主要方法。但是，輻射劑量對于CT掃描GGN敏感性和清晰度的影響尚有爭議。研究發(fā)現(xiàn)，LDCT對于肺癌的檢出率顯著高于胸部X線檢查[7]。2012年，美國國立綜合癌癥網(wǎng)推薦使用LDCT進(jìn)行肺癌篩查，其中將常規(guī)劑量的10%～30%作為推薦劑量。隨著LDCT的廣泛應(yīng)用，放射科醫(yī)師發(fā)現(xiàn)降低輻射劑量的同時(shí)，也影響了掃描圖像的質(zhì)量。據(jù)報(bào)道，當(dāng)降低CT的輻射劑量(管電流由45mAs調(diào)整至21mAs和)后，多層螺旋CT(MSCT)對高密度GGN的漏診率由8%提高到17%[8]。由此可見，無限度的降低輻射劑量不利于發(fā)現(xiàn)體模中的GGN。本研究結(jié)果表明，增加前置ASIR權(quán)重能夠降低有效輻射劑量，且前置ASIR權(quán)重為60%時(shí)對于輻射劑量的降低效果最顯著。近年來研究發(fā)現(xiàn)，自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)不僅能夠降低CT輻射劑量，還可以保持CT掃描的圖像質(zhì)量。本研究中所用的GE Revolution CT可以指定前置ASIR權(quán)重，在噪聲指數(shù)固定的條件下通過智能降低管電流而達(dá)到降低輻射劑量的目的。

本研究結(jié)果顯示，前置ASIR權(quán)重為60%即輻射劑量降低81.22%時(shí)，LDCT對于≥4mm的GGN診斷敏感度為100%。本研究還發(fā)現(xiàn)，輻射劑量能夠影響LDCT掃描GGN的長短徑誤差和與失圓度。同時(shí)，在40%和60%條件下的輻射劑量顯著降低了LDCT對GGN的掃描清晰度，提高了LDCT對GGN的掃描失真度；與20%前置ASIR條件下的輻射劑量相比，在60%條件下的輻射劑量顯著降低了LDCT對GGN的掃描清晰度，提高了LDCT對GGN的掃描失真度。這可能是由于較低的輻射劑量可以增強(qiáng)圖像噪聲，降低圖像重建的質(zhì)量。通過增加前置ASIR降低管電流可以減少探測器對光子數(shù)量的接收，得到的數(shù)據(jù)也必然減少，從而出現(xiàn)較多的偽影，降低CT掃描的圖像質(zhì)量[9]。

本研究尚有一些不足之處：首先，僅把LDCT對GGN的診斷納入研究，沒有對其他類型的結(jié)節(jié)進(jìn)行分析；其次，GGN有高密度結(jié)節(jié)和低密度結(jié)節(jié)之分，本研究并沒有考慮結(jié)節(jié)密度對圖像質(zhì)量的影響，也沒有進(jìn)行相關(guān)分析。在以后的工作中，我們將更全面的研究LDCT結(jié)合自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)對各類型肺結(jié)節(jié)的診斷，并深入分析結(jié)節(jié)密度對診斷的影響。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)LDCT對于體模GGN具有很高的診斷敏感性，但是輻射劑量過低會(huì)顯著降低GGN的清晰度，在臨床實(shí)踐中應(yīng)注意輻射劑量的調(diào)節(jié)以呈現(xiàn)更加準(zhǔn)確的影像學(xué)信息。