王 燕，常 瑞，楊明杰，張建進，李建文

低劑量CT肺癌篩查是目前國內(nèi)外普遍采用的肺癌早期發(fā)現(xiàn)和診斷的首選方法[1]。CT作為篩查肺結(jié)節(jié)的最優(yōu)化手段，如何精準(zhǔn)檢出肺結(jié)節(jié)的同時，有效降低輻射劑量是今后肺結(jié)節(jié)篩查的新趨勢，也逐漸被胸部CT檢查患者所關(guān)注。作為新一代CT能譜純化技術(shù)(SPS)通過濾過低能級射線，提高射線利用率，明顯降低輻射劑量，消除硬化線束偽影，保證圖像質(zhì)量。本研究擬評估能譜純化技術(shù) Sn100 kV ULDCT與LDCT90 kV胸部CT肺結(jié)節(jié)檢出率，圖像質(zhì)量與輻射劑量之間的差異，旨在研究SPS在肺結(jié)節(jié)篩查的可行性及輻射劑量狀況。

1資料與方法

1.1 一般資料：選取本院2019年2-9月胸部CT檢查發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)患者100例為研究對象，其中男性62例，女38例；年齡24～77歲，平均(48.4±13.3)歲；體重指數(shù)(BMI)(15.79～28.7)kg/m2，平均(22.2±2.92)kg/m2；身高150～188 cm，平均(168.4±6.87)cm；體重46～82 kg，平均(63.1±8.80)kg;胸廓橫徑平均(33.1±2.76)cm,胸廓縱徑平均(21.4±1.99)cm。納入標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)或合并其他肺疾病的患者。所有患者根據(jù)病情(結(jié)節(jié)、炎癥、腫瘤、結(jié)核等)需要在2～4周復(fù)查，初次掃描采用LDCT 90 kV掃描，為對照組；復(fù)查采用Sn 100 kV ULDCT掃描，作為研究組。所有患者均通過本院醫(yī)院倫理委員會同意進行胸部CT掃描及復(fù)查。

1.2 掃描方法及重建參數(shù)：2組方案均采用西門子第三代雙源Force CT掃描，患者取仰臥位，采用閉氣式掃描，掃描范圍從肺尖至肺底，包括全肺野。研究組掃描參數(shù)：管電壓Sn 100 kV，管電流 Care Dose4D技術(shù)，參考值36 mAs，掃描層厚3 mm，準(zhǔn)直192×0.6 mm，螺距(Pitch)2.0，掃描時間0.7 s，延遲6 s掃描，F(xiàn)OV 460 mm；重建參數(shù)：層厚1.5 mm，層間距1 mm，迭代技術(shù)ADMRE 5級，重建窗寬為肺窗，卷積核Br49，軸位及冠狀位重建。對照組掃描參數(shù)：管電壓90 kV，管電流 Care Dose4D技術(shù)，無預(yù)設(shè)管電流，掃描層厚3 mm，準(zhǔn)直192×0.6 mm，螺距(Pitch)1.2，掃描時間3.33 s，延遲6 s掃描，F(xiàn)OV 460 mm；重建參數(shù)：層厚1.5 mm，層間距1 mm，迭代技術(shù)ADMRE 3級，重建窗寬為肺窗，卷積核Br49，軸位及冠狀位重建，同時重建縱隔窗，重建窗寬為軟組織窗，卷積核Br40，余同肺窗。

1.3 輻射劑量：輻射劑量的評估是通過CT機自身的計算機及系統(tǒng)對其自己的參數(shù)統(tǒng)計分析，自動生成輻射劑量表，記錄劑量長度乘積(DLP)數(shù)值。有效輻射劑量ED=DLP×K，單位：mSv，K為轉(zhuǎn)換因子。本研究K=O.014 mSv/(mGy·cm)。

1.4 圖像質(zhì)量評測：圖像質(zhì)量評估包括主觀評估及客觀評估，將掃描所得原始數(shù)據(jù)傳至工作站(Syngo Via)進行軸位、冠狀位及矢狀位多平面重建?？陀^評估由一名高年資技師進行盲評(隱去患者信息及掃描參數(shù))，選取氣管分叉處測量胸廓橫徑及縱徑，選取肺組織(避開較大血管、支氣管及肺內(nèi)病灶)、胸主動脈、皮下脂肪及背景畫圓形ROI(大小均為45～50 mm2，其內(nèi)無鈣化、結(jié)節(jié)及硬化線束偽影)，測量CT值和噪聲，即CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，計算出圖像信噪比(SNR)、肺組織-背景、肺組織-皮下脂肪的對比噪聲比(CNR)[2]。

1.5 圖像質(zhì)量主觀評價：由兩名高年資影像診斷醫(yī)師分別對肺窗重建的圖像質(zhì)量進行主觀評價(盲評)，重點觀察肺紋理、亞段支氣管及遠端細支氣管、葉間裂、肺部病變及結(jié)節(jié)顯示的清晰程度及邊緣銳利度。采用五分法對圖像質(zhì)量進行評分[2]：1分，圖像噪聲很大、偽影重，肺內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及病變顯示不清，無法用于診斷；2分，圖像噪聲較大，存在偽影，肺內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及病變邊緣模糊，不符合診斷要求；3分，圖像噪聲較小，存在輕度偽影，肺內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及病變邊緣較清，基本滿足診斷要求；4分，圖像噪聲小，無明顯偽影，肺內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及病變邊緣顯示清晰，圖像質(zhì)量良好；5分，圖像噪聲很小，無明顯偽影，肺內(nèi)解剖結(jié)構(gòu)及病變顯示清晰，圖像質(zhì)量優(yōu)。最終取兩名醫(yī)師評分的平均值作為最終評分，≥3分為符合診斷要求。

1.6 肺內(nèi)結(jié)節(jié)的篩查與評估：由兩名高年資影像診斷醫(yī)師應(yīng)用人工智能AI肺結(jié)節(jié)分析及主觀評判，分別對2組圖像的肺內(nèi)結(jié)節(jié)做出診斷分析，記錄結(jié)節(jié)的數(shù)量、大小、性質(zhì)(實性、磨玻璃、混合性)。

2結(jié)果

2.1 2組輻射劑量比較:研究組的CTDLvol、DLP、ED較對照組明顯下降了96.5%，2組患者輻射劑量比較，見表1。

表1 2組患者輻射劑量比較

2.2 圖像質(zhì)量的客觀評價：2組圖像的肺組織、胸主動脈、皮下脂肪、背景的信噪比(SNR)，見表2；2組肺組織-皮下脂肪、肺組織-背景的對比噪聲比(CNR)，見表3；研究組背景的SNR較對照組明顯降低，肺組織、胸主動脈、皮下脂肪SNR及肺組織-皮下脂肪、肺組織-背景的對比噪聲比CNR略降低，但均可以用于診斷篩查結(jié)節(jié)。

表2 2組患者圖像SNR的比較

表3 2組患者圖像CNR的比較

2.3 圖像質(zhì)量的主觀評價：2組均獲得良好的圖像質(zhì)量，均能滿足診斷要求，但研究組評分低于對照組(P<0.05)，見表4。

表4 2組圖像主觀圖像質(zhì)量評分的比較(分，

2.4 2組圖像的肺結(jié)節(jié)檢出分析：研究組病例檢出肺結(jié)節(jié)共221個，其中﹤1 cm的為200個，>1 cm的為21個；實性結(jié)節(jié)為162個，磨玻璃樣結(jié)節(jié)為49個，混合性為10個；對照組病例檢出肺結(jié)節(jié)共230個，其中﹤1 cm的為208個，>1 cm的為22個；實性結(jié)節(jié)為166個，磨玻璃樣結(jié)節(jié)為52個，混合性為12個；其中研究組有9個約﹤0.3 cm的小結(jié)節(jié)未被檢出，1個>1 cm的結(jié)節(jié)存在測量誤差(測量為0.9 cm)，2組病例的肺結(jié)節(jié)檢出率均可以能滿足診斷要求，2組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，見表5。

表5 2組圖像肺結(jié)節(jié)檢出情況[n(%)]

3討論

肺結(jié)節(jié)的多層螺旋CT篩查對于40歲以上的人群是非常必要的，但CT輻射劑量控制不容忽視。美國國家肺癌篩查試驗(NLST)的大樣本隨機對照研究結(jié)果顯示，與胸片比較，LDCT篩查可使高危人群肺癌死亡率下降20%[3]。本研究通過改良設(shè)備硬件性能、降低kV、降低mAs、增大螺距、采用不同的迭代重建算法等，可不同程度地減低CT的輻射劑量[4-6]。本研究應(yīng)用第三代雙源CT SPS技術(shù)進行超低劑量的肺結(jié)節(jié)篩查，應(yīng)用能譜純化技術(shù)掃描的研究組的輻射劑量較90 kV的低劑量組明顯降低了96.5%，最低的ED值為0.04 mSv，平均ED為(0.07±0.18)mSv，較一張普通的X胸片(0.03～0.10 mSv)還低，對于結(jié)節(jié)篩查的靈敏度在96%左右，而且診斷錯誤的結(jié)節(jié)在3 mm以下，完全能滿足診斷需要。對于縱隔結(jié)構(gòu)觀察，可以參照對比前次掃描圖像，這樣既對比了病變，患者接受的輻射劑量極低，對于高危人群的患者需要短時間復(fù)查而又能極大減低輻射劑量。葉凱等研究認為對于ULDCT在肺結(jié)節(jié)的篩查中，ULDCT 和 LDCT在肺部結(jié)節(jié)的檢出和實性結(jié)節(jié)體積測量方面差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但較 LDCT 1.16 mSv的平均劑量而言，ULDCT劑量大幅度降低至0.13 mSv，而結(jié)節(jié)的檢出靈敏度僅僅降低了 7%，并且診斷錯誤的結(jié)節(jié)直徑均在5 mm以下[7]。葉凱[7]等研究利用GE Revolution 256-MDCT中基于ASiR-V算法的ULDCT的ED值為0.097 mSv，為既往國內(nèi)文獻報道的最低劑量。

Siemens Force雙源CT(第三代雙源CT)針對 LDCT配有西門子獨有的能譜純化技術(shù)，其原理是利用放置在X線球管前方的特殊錫濾過板選擇性濾過低能級光子，提高X線利用率，從而減少人體的吸收劑量[8]。能譜純化技術(shù)掃描有Sn 100 kV和Sn 150 kV 2種管電壓模式，其中Sn 150 kV較Sn 100 kV具有更高的X線穿透能力，可用于掃查顱底、顳骨等部位，Sn 100 kV穿透能力較弱，適用于肺部掃查。降低照射劑量必然導(dǎo)致圖像噪聲的增加、空間分辨率和圖像質(zhì)量的下降，肺部病變的發(fā)現(xiàn)依賴于病變與周圍正常肺組織的對比和影像的噪聲水平。因此，對于低或等密度病變，其在肺組織中的顯示要比在實質(zhì)性臟器中的顯示明顯，并且不易受影像噪聲的影響，故在肺窗上觀察肺部病變影響甚微[9]。

另外，為了提高圖像質(zhì)量，降低輻射劑量而聯(lián)合應(yīng)用了第三代雙源CT其它一些新的技術(shù)，比如Care Dose 4D技術(shù)、全新ADMIRE算法、全息的光子探測器(Stellar iIlfirlit)、Flash掃描等。Care Dose 4D能在小范圍內(nèi)比較準(zhǔn)確地根據(jù)上一層的掃描數(shù)據(jù)估算下一層應(yīng)有的射線輸出劑量，從而降低受檢者的輻射劑量。ADMIRE算法，它是對原始圖像進行重建，將原始數(shù)據(jù)中的噪聲投射到圖像中，得到的圖像是多次迭代重建后的組合，然后將原始數(shù)據(jù)進行精確的圖像校正，對原始數(shù)據(jù)域進行去噪及去除偽影，最后進行圖像域的校正，隨著迭代次數(shù)的增多，圖像噪聲越來越低，空間分辨率不受影響。本研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用Sn 100 kV掃描時用ADMIRE 5的圖像質(zhì)量較好，噪聲較低；Stellar光子探測器可以降低達40%的圖像噪聲，減少45%高密度物質(zhì)區(qū)域附近的條紋狀偽影。圖像噪聲的降低使得通過全息光子探測器進一步降低輻射劑量成為可能。

本研究有以下不足之處：①選取的研究組BMI均為中等體型，<29 kg/m2，平均(22.2±2.92)kg/m2，未對肥胖患者做研究。②研究組及對照組只對胸部肺窗肺內(nèi)病變進行了評價，而未對縱隔窗縱隔內(nèi)組織進行評價分析。因本研究是針對已做胸部CT后進行復(fù)查的患者使用超低劑量掃描，故縱隔病變結(jié)合前次檢查對比觀察，可能會遺漏一些小的病變。③研究組的肺結(jié)節(jié)數(shù)量較對照組減少13個，且有些微小結(jié)節(jié)性質(zhì)分析欠準(zhǔn)確，是由于結(jié)合人工智能AI系統(tǒng)及主觀評判分析時，有些<2 mm的結(jié)節(jié)被忽略或重建層厚關(guān)系未顯示，微小結(jié)節(jié)性質(zhì)由于醫(yī)師主觀判斷，也有一些不同意見。對于需要復(fù)查的肺內(nèi)病變的患者，我們選取Sn 100 kV超低劑量胸部CT掃描，來滿足臨床疾病的診斷，可以極大地降低患者受輻射的危害。