低劑量CT胸部體檢中噪聲指數(shù)的設(shè)定

衣 闖 梁 妍 陳志仁

低劑量CT胸部體檢中噪聲指數(shù)的設(shè)定

衣 闖 梁 妍 陳志仁

目的探討自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建（ASIR）技術(shù)在胸部低劑量檢查中噪聲指數(shù)（NI）的最佳值，以減少患者的輻射劑量。資料與方法 根據(jù)NI的不同將1200例中老年健康體檢者隨機(jī)分成4組，每組300例，A組：NI=20；B組：NI=25；C組：NI=30；D組為常規(guī)組NI=14，并結(jié)合ASIR技術(shù)對(duì)軸位圖像質(zhì)量進(jìn)行閱讀、評(píng)價(jià)，根據(jù)圖像質(zhì)量及疾病的顯示滿意程度進(jìn)行評(píng)分，并記錄結(jié)果。結(jié)果各組圖像的主觀評(píng)分分別為A組（3.53±0.43）分、B組（3.28±0.32）分、C組（3.12±0.18）分、D組（5.00±0）分；4組均＞3分，可用于診斷；體重指數(shù)分別為（24.39±3.09）kg/m2、（25.49±2.45）kg/m2、（25.53±3.21）kg/m2、（25.55±2.28）kg/m2； 層 數(shù) 分 別 為60.64±6.38、64.42±5.71、61.77±6.45、62.32±6.15，4組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；有效劑量（ED）分別為（1.66±0.84）mSv、（1.11±0.34）mSv、（0.88±0.30）mSv、（5.99±1.37）mSv，4組間兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；C組ED最低，比D組輻射劑量低85%、比A組低47%、比B組低21%。結(jié)論結(jié)合ASIR技術(shù)，選擇NI=30既能保證圖像質(zhì)量滿足診斷需求，又能有效降低輻射劑量，是一種較好的掃描方案。

胸部；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；迭代重建算法；輻射劑量； 噪聲

近年來，健康體檢越來越受到人們的重視。在胸部篩查中，CT能早于X線片檢測(cè)出小病變，但受檢者承受更多的輻射劑量。既往研究報(bào)道，輻射劑量與癌癥患病率具有一定的相關(guān)性[1-2]。低劑量CT（low dose CT，LDCT）既能保證圖像質(zhì)量，又能降低患者的輻射劑量，成為研究熱點(diǎn)[3]。既往研究多通過降低管電流或管電壓來降低掃描劑量。本研究采用寶石CT的自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技術(shù)，探討噪聲指數(shù)（noise index，NI）的最佳值，以確定胸部低劑量掃描方案。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2012年1月－2014年1月于吉林省人民醫(yī)院行胸部檢查的健康體檢者1200例，既往健康、能屏氣配合完成CT檢查即可入組；排除既往行胸部手術(shù)或既往有重大疾病不能配合完成檢查的患者，隨機(jī)分成4組，每組300例，A組：NI=20；B組：NI=25；C組：NI=30；D組為常規(guī)組：NI=14。記錄患者的身高、體重，并計(jì)算體重指數(shù)（BMI），所有患者BMI為19.1～33.8 kg/m2。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)同意，受檢者均自愿加入本研究并簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery CT 750 HD CT掃描機(jī)。嚴(yán)格按照正位及側(cè)位定位像進(jìn)行定位，于吸氣末行胸廓入口至肺底部掃描。掃描層厚5 mm，螺距0.984∶1。管電壓120 kVp，自動(dòng)管電流，常規(guī)組（NI=14）ASIR選擇30%，其余低劑量組ASIR均選擇50%。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)定

1.3.1 圖像質(zhì)量主觀評(píng)分 對(duì)所得原始數(shù)據(jù)行1.2 mm重建后傳入AW 4.5工作站，由2名副主任醫(yī)師采用雙盲法對(duì)軸位圖像質(zhì)量進(jìn)行閱讀、評(píng)價(jià)，并記錄結(jié)果。受檢者取主動(dòng)脈弓水平、氣管分叉水平及膈頂上緣層面圖像，同時(shí)觀察縱隔窗及肺窗。根據(jù)心臟大血管、軟組織、支氣管血管束及病灶邊緣清晰度和有無偽影等[4]，將圖像評(píng)為0～5分：0分不能顯示正常結(jié)果；1分為偽影明顯，正常結(jié)果顯示不清；2分為偽影較重，結(jié)構(gòu)邊緣模糊；3分為少量偽影，結(jié)構(gòu)邊緣略模糊；4分無偽影，結(jié)構(gòu)邊緣欠清晰；5分為無偽影，結(jié)構(gòu)邊緣清晰。臨床認(rèn)為≥3分的圖像可用于診斷，＜3分的圖像質(zhì)量較差，不能滿足診斷要求。

1.3.2 有效劑量（effective dose，ED）的計(jì)算 患者在CT檢查中所受輻射劑量為ED，其反映人體內(nèi)部器官對(duì)輻射劑量的吸收程度。ED（mSv）=DLP×C，其中DLP為劑量長(zhǎng)度乘積，C為人體各部位器官X線換算因子，本研究采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)胸部C=0.014。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 14.0軟件，對(duì)各組的影像結(jié)果和ED分別進(jìn)行兩兩比較，同時(shí)對(duì)兩組的影像質(zhì)量和ED進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組主觀評(píng)分結(jié)果 各組主觀評(píng)分分別為A組（3.53±0.43）分、B 組（3.28±0.32）分、C 組（3.12±0.18）分、D組（5.00±0）分，主觀評(píng)分＞3分，不影響診斷。

2.2 各組劑量、BMI及層數(shù)比較 組間BMI及層數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；4組間ED兩兩比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），C組ED最低，比D組輻射劑量低約85%、比A組低約47%、比B組低約21%。見表1。

表1 各組劑量、BMI及層數(shù)比較（±s）

表1 各組劑量、BMI及層數(shù)比較（±s）

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2.3 各組疾病CT診斷結(jié)果 見表2。低劑量組輻射劑量降低的同時(shí)，伴隨著圖像噪聲升高，圖像質(zhì)量明顯低于常規(guī)組，在肺氣腫的診斷方面，低劑量組NI=25及NI=30組可信度降低，但對(duì)于小結(jié)節(jié)及磨玻璃結(jié)節(jié)的發(fā)現(xiàn)及肺部其他疾病的診斷方面無明顯影響。

表2 各組疾病的CT診斷結(jié)果（例）

3 討論

胸部低劑量篩查主要是針對(duì)早期肺癌的篩查。美國(guó)國(guó)立癌癥研究所發(fā)起的一項(xiàng)大型肺癌篩查隨機(jī)對(duì)照研究證實(shí)，在檢出早期肺癌方面，LDCT的敏感性明顯優(yōu)于X線胸片[5]。美國(guó)國(guó)家肺癌篩查實(shí)驗(yàn)的隨機(jī)對(duì)照研究結(jié)果表明，與X線胸片篩查結(jié)果比較，LDCT能夠降低高危受檢者20.0%的肺癌死亡率，說明LDCT是目前檢出早期肺癌較為有效的影像學(xué)方法[6]。國(guó)內(nèi)研究表明，LDCT篩查對(duì)肺癌的早期診斷率較高[7]。近年來，早期肺癌檢出率明顯增加，提示與CT的廣泛應(yīng)用密切相關(guān)，但CT因輻射劑量較高，在某種程度上限制了其應(yīng)用。近年來，新型CT機(jī)的研發(fā)及成像技術(shù)的進(jìn)步為低劑量CT胸部掃描提供了軟、硬件基礎(chǔ)。

目前胸部低劑量掃描以固定管電壓和固定管電流為最常用的方法。由于CT劑量指數(shù)值固定即單層輻射劑量固定，對(duì)肺尖及膈頂組織密度較高的層面會(huì)加大圖像噪聲，直接影響圖像質(zhì)量，降低疾病的診斷率，易產(chǎn)生漏診。本研究采用固定NI、固定管電壓及自動(dòng)管電流的方法，在降低劑量的同時(shí)，能保證每層圖像質(zhì)量的一致性，同時(shí)結(jié)合ASIR技術(shù)，對(duì)圖像進(jìn)行觀察、分析，減少誤診及漏診。

ASIR技術(shù)的應(yīng)用也是降低輻射劑量的有效方法之一，與傳統(tǒng)的濾波反投影（ filtered-back projection，F(xiàn)BP）算法不同，ASIR技術(shù)利用矩陣代數(shù)，選擇性地識(shí)別并去除圖像噪聲，使圖像噪聲減小。這種方法能在較低劑量的情況下獲得較好的圖像質(zhì)量，對(duì)小結(jié)節(jié)及磨玻璃結(jié)節(jié)的發(fā)現(xiàn)及肺部其他疾病的診斷方面無明顯影響[8-13]。因此，ASIR技術(shù)能夠在保證圖像質(zhì)量條件下降低X線劑量，減少受檢者的輻射劑量及輻射損傷。本研究通過采用ASIR 50%對(duì)圖像進(jìn)行重建代替?zhèn)鹘y(tǒng)的FBP重建，使圖像質(zhì)量明顯改善，減少了偽影，從而降低輻射劑量，與文獻(xiàn)報(bào)道[14]一致。

射線劑量還與掃描層數(shù)及患者BMI有一定的相關(guān)性，掃描層數(shù)越多，劑量則越大，患者BMI越高，劑量則越大，反之劑量越小。本研究在采用ASIR 50%的同時(shí)，對(duì)掃描定位進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范操作，并利用側(cè)定位像來確定肺下界，同時(shí)患者的肥胖程度也作為一項(xiàng)對(duì)比指標(biāo)進(jìn)行組間比較。組間BMI及層數(shù)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；A組與B組、B組與C組、C組與D組之間ED差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），且C組ED最低，比常規(guī)組劑量低約85%、比A組低約47%、比B組低約21%。本研究表明在應(yīng)用ASIR 50%重建以后，圖像NI設(shè)定在NI=30較為合理，雖然圖像相對(duì)較其他組略粗糙、顆粒大，但以篩查為目的的檢查和良性病變的隨訪檢查中，可以允許圖像存在一定數(shù)量的噪聲以進(jìn)一步降低輻射劑量[15]。與以往胸部模型研究高清CT在NI=30和NI=35時(shí)作為低劑量肺癌篩查的結(jié)果[16]一致。既往研究表明，ASIR的輻射劑量比FBP降低32%～65%時(shí)圖像質(zhì)量不會(huì)下降[17]。因此，在輻射劑量相同的情況下，ASIR可提高圖像質(zhì)量，而當(dāng)圖像噪聲保持一致時(shí)，ASIR較FBP可明顯降低輻射劑量，并能保證圖像質(zhì)量[18]。

總之，結(jié)合ASIR技術(shù)，NI=30的設(shè)定將是目前胸部LDCT篩查降低輻射劑量的同時(shí)保證圖像質(zhì)量的一種比較好的方案。后續(xù)研究將逐步優(yōu)化掃描方案，降低受檢者的X線輻射劑量。

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（本文編輯 張曉舟）

Setting of Noise Index in Low-dose Chest CT Examination

YI ChuangLIANG YanCHEN Zhiren

PurposeTo explore the optimal value of noise index (NI) of adaptive statistical iterative reconstruction (ASIR) in low-dose chest examination,so as to reduce the radiation dose of patients.Materials and Methods1200 mid-age and elderly healthy individuals were randomly divided into 4 groups according to the NI difference,with 300 in each group,group A: NI=20; group B: NI=25; group C: NI=30; group D (the normal control group): NI=14.Combined with ASIR technology,the quality of the axial image was reviewed and evaluated,and the score of each subject was given and recorded based on the quality of the image and the matching degree with the disease it indicated.ResultsThe subjective scores of images in each group were: group A (3.53±0.43),group B(3.28±0.32),group C (3.12±0.18) and group D (5.00±0),respectively.The scores of these 4 groups were all above 3,which could be used for diagnosis.The body mass index was (24.39±3.09) kg/m2,(25.49±2.45) kg/m2,(25.53±3.21) kg/m2and (25.55±2.28) kg/m2,respectively.The number of layers was 60.64±6.38,64.42±5.71,61.77±6.45 and 62.32±6.15,respectively,and there was no statistically significant difference between these 4 groups (P＞0.05).The effective dose (ED) was (1.66±0.84) mSv,(1.11±0.34)mSv,(0.88±0.30) mSv and (5.99±1.37) mSv,respectively,and the differences between any two groups were all statistically significant (P＜0.05).ED of group C was the lowest,85% lower than group D,47% lower than group A,and 21% lower than group B.ConclusionUsing ASIR technology,setting NI=30 can ensure that the image quality meet the needs of diagnosis,and also effectively reduce the radiation dose,which is a preferable scanning scheme.

Thorax; Tomography,X-ray computed; Iterative reconstruction algorithm;Radiation dosage; Noise

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.10.010

吉林省人民醫(yī)院放射科 吉林長(zhǎng)春130021

陳志仁

Department of Radiology,Jilin Province

People's Hospital,Changchun 130021,China

Address Correspondence to:CHEN ZhirenE-mail: chenzhiren929@sina.com

R445.3

2017-04-29

修回日期：2017-07-18

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2017年 第25卷 第10期：756-758，760

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (10): 756-758,760