ASiR-V迭代重建技術(shù)在高危人群肺癌篩查中的應(yīng)用研究

黃福靈，曾燕沖，周春燚，丁海明，林盛才(通訊作者)

（廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科 廣西 南寧 530021）

肺癌是當(dāng)今發(fā)病率和死亡率增長(zhǎng)最快、對(duì)人類健康和生命威脅最大的惡性腫瘤之一。2010年美國(guó)肺癌預(yù)期死亡病例占癌癥總死亡病例的28%[1]，在我國(guó)肺癌的死亡率已居各癌癥死亡率之首[2]，目前肺癌的發(fā)病率和死亡率仍有逐年升高的趨勢(shì)[3]。而在肺癌的早期，由于患者本身沒(méi)有自覺(jué)的癥狀而往往耽誤了診治，因此對(duì)高危人群進(jìn)行早期篩查成為了一項(xiàng)行之有效的措施。隨著CT技術(shù)的進(jìn)步，特別是低劑量CT（low-dose spiral/helical computed tomography， LDCT）在肺癌早期篩查方面的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步凸顯，美國(guó)國(guó)家肺篩查試驗(yàn)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的隨訪篩查，證實(shí)了LDCT在肺癌篩查上能降低病死率20%以上[4]。而本研究旨在探討多模型自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)（adaptive statistical iterative reconstruction Veo， ASIR-V）在低劑量肺癌篩查中的應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集我院2018年2月—2018年4月行胸部CT體檢的高危人群90例，根據(jù)2015年出版的《低劑量螺旋CT肺癌篩查專家共識(shí)》制定入組標(biāo)準(zhǔn)。其中男性55例、女性35例，年齡最小52歲，最大75歲，平均年齡（61.54±1.56）歲。將體檢者隨機(jī)均分成常規(guī)劑量組A組、低劑量組B組和C組。所有參與者均通過(guò)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，并簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法

所有掃描均使用GE Revolution CT。受檢者仰臥于掃描床上，兩手上舉，于深吸氣末屏氣掃描。A組掃描參數(shù)：kV=120，SmartmA=80～100；NI=12.0，探測(cè)器覆蓋范圍80mm，螺距0.992∶1，管球轉(zhuǎn)速0.5s，重建圖像層厚1.25mm，層間隔1.25mm，所得原始數(shù)據(jù)使用濾波反投影法（filtered back projection，F(xiàn)BP）進(jìn)行重建，其中肺窗采用肺算法，縱膈窗采用標(biāo)準(zhǔn)算法。B組與C組分別采用SmartmA=40～50和SmartmA=20～30，其他參數(shù)與A組一致，采用迭代重建算法ASiR-V進(jìn)行重建，權(quán)重選擇50%。掃描范圍從胸廓入口至肺底。

1.3 圖像分析

1.3.1客觀評(píng)價(jià) 分別取肺尖部胸鎖關(guān)節(jié)、主肺動(dòng)脈窗及右下肺靜脈3個(gè)層面進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)層面左、右兩肺分別取3個(gè)感興趣區(qū)（ROI），所有ROI都避開(kāi)血管影，記錄其CT值及標(biāo)準(zhǔn)差（SD），以平均標(biāo)準(zhǔn)差（MSD）來(lái)反映圖像的噪聲水平。

1.3.2主觀評(píng)價(jià) 由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的副主任醫(yī)師在未知掃描條件的情況下進(jìn)行獨(dú)立閱片，并對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法：通過(guò)觀察中心肺血管支氣管、周?chē)窝苤夤堋⒅鳉夤?、肺裂的顯示進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。上述每個(gè)結(jié)構(gòu)分5個(gè)等級(jí)：5分為邊緣清晰，無(wú)偽影；4分為邊緣略模糊，無(wú)偽影；3分為邊緣略模糊，有少量偽影；2分為邊緣模糊，中等量偽影；1分為大量偽影，正常結(jié)構(gòu)中斷。3分及以上被認(rèn)為符合診斷要求。

1.3.3輻射劑量 記錄患者的劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）值，并計(jì)算其有效劑量（ED），ED=DLP×k，根據(jù) 2009年歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南，成人胸部k=0.014。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 客觀評(píng)價(jià)結(jié)果

常規(guī)劑量A組、低劑量B組及低劑量C組的CT值分別為 -870.27±46.46、-878.18±22.19、-871.81±28.31HU；MSD值分別為105.56±21.13、98.09±13.59、 101.96±9.50，各組間的差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見(jiàn)表1）。

2.2 主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

兩位醫(yī)師主觀評(píng)價(jià)評(píng)分見(jiàn)表2，兩位醫(yī)師評(píng)價(jià)的一致性較好（Kappa=0.932），所有圖像評(píng)分均≥3分，全部符合臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表2）。

表1 各組客觀評(píng)分比較（±s））

表1 各組客觀評(píng)分比較（±s））

注：CT值、MSD值的P值分別為P1、P2。

P1/P2 A組 B組 C組A組 -870.27±46.46 105.56±21.13 0.24/0.11 0.23/0.39 B組 -878.18±22.19 98.09±13.59 0.24/0.11 0.38/0.21 C組 -871.81±28.31 101.96±9.50 0.23/0.39 0.38/0.21組別 CT值 MSD值

表3 各組輻射劑量比較（±s））

表3 各組輻射劑量比較（±s））

注：DLP、ED值的P值分別為P1、P2。

P1/P2 A組 B組 C組A 組 116.57±10.85 1.63±0.15 0.00/0.00 0.00/0.00 B 組 60.04±9.64 0.84±0.13 0.00/0.00 0.00/0.00 C 組 39.62±3.10 0.55±0.04 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00組別 DLP ED值

表2 各組圖像的主觀評(píng)分

2.3 輻射劑量

A組、B組及C組的DLP分別為116.57±10.85mGy·cm、60.04±9.64mGy·cm、39.62±3.10mGy·cm；相應(yīng)的ED值為1.63±0.15mSv、0.84±0.13mSv、0.55±0.04mSv，其中C組的ED值較A組明顯下降達(dá)66.26%，各組之間的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見(jiàn)表3）。

3 討論

隨著人們對(duì)健康的日益重視，如何降低輻射劑量成為了當(dāng)前一個(gè)研究的熱點(diǎn)。對(duì)于CT而言，圖像噪聲的大小不僅與掃描參數(shù)有關(guān)，還與重建算法有著密切的關(guān)系。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高，運(yùn)用迭代算法來(lái)彌補(bǔ)低劑量掃描所致高噪聲從而保證圖像質(zhì)量成為人們研究的方向[5-7]。

ASiR-V是GE公司推出的全模型實(shí)時(shí)迭代技術(shù)，它采用了更為先進(jìn)的系統(tǒng)噪聲模型、被掃描物體模型和物理模型[8,9]。利用國(guó)際醫(yī)學(xué)成像和技術(shù)協(xié)會(huì)和美國(guó)食品藥品管理局所推薦的MITA-FDA IQ體模，ASiR-V可以降低多達(dá)82%的劑量。研究表明，在相同劑量條件下，與FBP相比，ASiR-V可以提高多達(dá)135%的低對(duì)比分辨率[8]。有研究報(bào)道[10]，ASiR-V權(quán)重增加到一定程度后，圖像出現(xiàn)蠟像狀偽影，主觀評(píng)分不再升高反而下降。本研究中，在噪聲方面，A組的平均SD值為105.56±21.13，而C組的平均SD值為101.96±9.50，兩組之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。而在主觀評(píng)分方面，各組的圖像質(zhì)量都達(dá)到了診斷的要求；本研究在輻射劑量方面，C組的ED為0.55±0.04mSv，較A組的1.63±0.15mSv下降了66.26%，更是明顯低于其他文獻(xiàn)報(bào)道的單次胸部常規(guī)CT掃描輻射劑量5.1～11.1mSv。

本研究的局限性在于樣本量較小，而且沒(méi)有將體重指數(shù)等影響圖像質(zhì)量的個(gè)體因素加入進(jìn)來(lái)，在ASiR-V的權(quán)重選擇上還有多個(gè)百分比沒(méi)有納入研究范疇，這也是未來(lái)研究的一個(gè)方向。

圖1A，B 常規(guī)劑量A組掃描圖像，重建算法FBP，A.縱膈窗；B.肺窗

圖2A，B 低劑量B組掃描圖像，重建算法ASiR-V，50%權(quán)重，A.縱膈窗；B.肺窗

圖3A，B 低劑量C組掃描圖像，重建算法ASiR-V，50%權(quán)重，A.縱膈窗；B.肺窗

綜上所述，在明顯降低輻射劑量的條件下，應(yīng)用ASiR-V迭代重建技術(shù)可以有效提高圖像的質(zhì)量，為高危人群在肺癌的早期篩查提供了一種可靠、安全的檢查手段。