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(shù)對(duì)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(xiàn)劑量及低碘含量對(duì)比劑及迭代重建技術(shù)CT掃描應(yīng)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(qiáng)掃描96例早期肺癌患者。所有患者采用完全隨機(jī)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(duì)比噪聲比(CNR)、圖像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差(SD值)、評(píng)分值，以及造影劑量、劑量容積CT劑量指數(shù)、劑量長(zhǎng)度乘積、有效劑量。結(jié)果 兩實(shí)驗(yàn)組的診斷率、CT值、信噪比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)、圖像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差(SD值)、評(píng)分值之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，造影劑量、有效劑量之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=13.451、P＞＜0.05;t=32.248、P＜0.05)。結(jié)論 雙低劑量CT掃描及迭代重建技術(shù)能夠得到滿(mǎn)意的早期肺癌掃描圖像，對(duì)于早期肺癌的篩查有很大的臨床意義。

體層攝影術(shù)，X線(xiàn)計(jì)算機(jī)；肺癌；迭代重建；低劑量

在我國(guó)，肺癌的發(fā)病率與病死率的上升趨勢(shì)引人關(guān)注。自2010年我國(guó)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(shí)多已是中晚期，5年生存率不足10%[1]，而通過(guò)篩查發(fā)現(xiàn)的早期肺癌病人5年生存率可達(dá)80%[1-2]。故早期檢出肺癌對(duì)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(wú)明顯臨床癥狀，也無(wú)特異的實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)，為了對(duì)肺癌的早期發(fā)現(xiàn)、早期治療，于2012年以來(lái)政府啟動(dòng)了肺癌、乳腺癌的“兩癌篩查”計(jì)劃。但胸部X線(xiàn)檢查對(duì)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(xiàn)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(guò)比較低劑量造影劑結(jié)合低管電流與常規(guī)劑量造影劑結(jié)合常規(guī)管電流進(jìn)行胸部CT掃描所得的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)其臨床的可行性。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象選取2014年1月至2016年12月行胸部CT平掃及增強(qiáng)掃描96例早期肺癌患者。所有患者采用完全隨機(jī)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(shū)，本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審核同意。

1.2 儀器與方法采用Philips 256排螺旋CT機(jī)，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(qiáng)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(jiàn)表1。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)估由2名有相關(guān)診斷經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)職稱(chēng)醫(yī)師(副主任或主任醫(yī)師)對(duì)圖像(預(yù)先不告知患者的臨床資料)做出評(píng)價(jià)，對(duì)于意見(jiàn)不一致者經(jīng)協(xié)商后解決。對(duì)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(mǎn)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(mǎn)足診斷要求；1分為差，肺紋理或病灶輪廓及邊緣無(wú)法分辨，有大量噪聲或偽影，無(wú)法滿(mǎn)足診斷要求，見(jiàn)表2。

1.4 圖像后處理所有入選受檢查者原始圖像隨機(jī)均采用迭代重建算法idose4-4進(jìn)行圖像重建，將重建后的圖像傳至Philips星云太空工作站進(jìn)行圖像后處理。記錄兩實(shí)驗(yàn)組的CT值、噪聲值并計(jì)算相應(yīng)信噪比(SNR)、對(duì)比信噪比(CNR)。①血管CT值為增強(qiáng)后左主干與右冠狀動(dòng)脈近段ROI的平均值；血管周?chē)M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(dòng)脈左主干層面降主動(dòng)脈ROI的標(biāo)準(zhǔn)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?chē)M織CT值的差值除以圖像噪聲，見(jiàn)表3。記錄掃描完成后兩期增強(qiáng)時(shí)的劑量容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)及劑量長(zhǎng)度乘積(DLP，mGy*cm)，并計(jì)算有效劑量(ED)：ED=DLpx0.015[3]，見(jiàn)表4。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法各組圖像的診斷準(zhǔn)確率、CT值、信噪比(SNR)、對(duì)比噪聲比(CNR)、圖像噪聲標(biāo)準(zhǔn)差(SD值)、評(píng)分值，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組之間的造影劑量、劑量容積CT劑量指數(shù)、劑量長(zhǎng)度乘積、有效劑量，采用非參數(shù)檢驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用Spss15.0軟件，設(shè)P＜0.05有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1常規(guī)劑量組與雙低劑量組對(duì)于肺癌的確診率之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.189，P＜0.05)。兩實(shí)驗(yàn)組之間的比較：對(duì)于同一部位CT值、SD值、SNR、CNR、評(píng)分值等指標(biāo)之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(jì)學(xué)意義(t=13.451、32.248，P＜0.05)，見(jiàn)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(rèn)[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(rèn)識(shí)其征象。不幸的是，常規(guī)CT掃描輻射劑量為普通X線(xiàn)檢查的數(shù)百倍，射線(xiàn)輻射為人體損害、導(dǎo)致基因突變、致癌的危險(xiǎn)性逐步得到認(rèn)識(shí)；而且增強(qiáng)掃描通過(guò)顯示組織的血供狀態(tài)，對(duì)腫瘤的定性診斷至關(guān)重要，目前實(shí)質(zhì)器官?gòu)?qiáng)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(yán)重者可導(dǎo)致肝腎功能衰竭或過(guò)敏性休克而危及生命[7]。當(dāng)造影劑用量超過(guò)100ml時(shí)，腎毒性的發(fā)生率會(huì)顯著增高[8]。

對(duì)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(wèn)題。CT掃描的傳統(tǒng)算法(FBP-反投影濾過(guò)重建算法)，對(duì)信息獲取效率低，降低的劑量會(huì)明顯影響圖像質(zhì)量，有漏診的可能，故常規(guī)算法+降低X線(xiàn)劑量圖像并不能滿(mǎn)足診斷要求。Philips iDose4軟件[9]，采取第四代迭代算法重建技術(shù)通過(guò)在投影空間和圖像空間的雙空間，進(jìn)行基于噪聲模型系統(tǒng)和解剖模型系統(tǒng)的迭代運(yùn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)脈CT成像中的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在dose4-3、idose4-5、idose4-7四種迭代重建算法之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，鑒于此，我們?cè)趯?shí)際操作中均選用idose4-4 對(duì)各組圖像進(jìn)行重建，不再進(jìn)行各種迭代重建算法的對(duì)照。因此本研究?jī)蓪?shí)驗(yàn)組均使用idose4-4重建方法，不再進(jìn)行各種重建法之間的對(duì)照。270mg/100ml為低碘含量等滲透壓對(duì)比劑，明顯降低毒副反應(yīng)。至2012年以來(lái)，“雙低劑量”CT掃描已成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)，最早用于頭頸部血管成像，近年來(lái)主要應(yīng)用于全身血管成像，對(duì)于實(shí)質(zhì)器官，尤其在肺癌的應(yīng)用，目前尚無(wú)類(lèi)似詳細(xì)報(bào)道。

國(guó)內(nèi)在CT輻射低劑量的研究多使用低管電壓[13-14]，而對(duì)管電流的研究相對(duì)較少。本研究同時(shí)使用低管電壓及低管電流，以期進(jìn)一步降低副射劑量。文獻(xiàn)[13]中應(yīng)用300mg/100ml，而本研究中使用更濃度對(duì)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(jié)果發(fā)現(xiàn)兩實(shí)驗(yàn)組之間的診斷準(zhǔn)確率、CT值、SNR、CNR、SD值、評(píng)分值之間均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，說(shuō)明低輻射劑量及低對(duì)比劑用量同時(shí)使用，對(duì)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(jì)學(xué)差異。

本研究沒(méi)有對(duì)更多不同劑量組進(jìn)行對(duì)照，而且樣本相對(duì)較少，可能對(duì)于研究結(jié)果存在一定的不足，以后研究方向希望能夠進(jìn)一步優(yōu)化掃描的低劑量，對(duì)于雙低劑量的掃描能夠在更多的人體組織得到更好的應(yīng)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(chǎng)前景。接受肺癌篩查者有多個(gè)途徑：包括健康體檢、一般門(mén)診、專(zhuān)家門(mén)診、呼吸內(nèi)科和心胸外科等，受檢者量大。肺癌為常見(jiàn)病、多發(fā)病，早期檢出、早期治療對(duì)提高患者的生存率、治愈率起到?jīng)Q定性的作用。“雙低劑量”CT掃描方案通過(guò)本研究證實(shí)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(huì)有更多高危人群愿意進(jìn)行肺癌的早期篩查，使肺癌的早期檢出率明顯增高，及時(shí)切除腫瘤，使生存率、治愈率也相應(yīng)增高。

表1 不同組別的劑量及確診率

表2 CT圖像質(zhì)量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表3 不同組別CT值、SD值、SNR值和CNR值及評(píng)分值的比較

表4 兩組造影劑用量及增強(qiáng)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(jì)劃一般項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2014105 101176)

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.09.024

2017-08-09

杜賀欽