段海峰，賈永軍，馬光明，張喜榮，3，陳 靜，樊麗華，于 楠*，楊創(chuàng)勃

(1.陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，陜西 咸陽 712000；2.西安交通大學第一附屬醫(yī)院影像科，陜西 西安 710061；3.陜西中醫(yī)藥大學醫(yī)學技術學院，陜西 咸陽 712000)

圖1 含有9個圓球形結節(jié)的仿真男性胸部體模 A.胸部體膜； B.不同密度球形結節(jié)

CT主要依據病灶大小[1]、吸收特征[2]、形態(tài)、邊界、實性成分大小及其比例等診斷和鑒別肺結節(jié)，隨訪中需準確測量肺結節(jié)大小并評價其形態(tài)變化、倍增時間等[3]。目前低劑量CT(low-dose CT, LDCT)越來越多地用于臨床檢查及健康查體[4]，對直徑>4 mm結節(jié)檢出率高[5]，已成為降低肺癌死亡率的有效手段[6]；但對于LDCT是否可能導致肺結節(jié)體積測量誤差增大尚存在爭論[7-8]。本研究采用Revolution CT掃描聯合自適應統計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR)[9]最佳迭代權重(60%)掃描仿真體模觀察LDCT測量肺部不同大小、密度結節(jié)的影響因素。

1 材料與方法

1.1 材料 仿真胸部體模(Chest Phantom N1，Kyoto Kagaku Co., Ltd)，高度45 cm，胸圍94 cm，質量18 kg，胸壁、縱隔、肺、椎體等部位幾何大小及X線衰減性能與男性人體組織等效[10]。結節(jié)直徑8、10、12 mm，CT值：-800 HU(聚氨酯泡沫，低密度磨玻璃結節(jié))、-630 HU(聚氨酯泡沫，高密度磨玻璃結節(jié))、100 HU(聚氨酯和羥基磷灰石，實性結節(jié))，見圖1。

1.2 儀器與方法 采用GE Revolution CT掃描儀，8 cm探測器螺旋掃描模式，轉速0.5 s/rot，螺距1.531∶1，顯示視野36.0 cm，初始層厚5 mm，層間距5 mm，管電壓120 kVp，噪聲指數(noise index, NI)為14，分別以前置ASIR 0、20%、40%、60%調整管電流，60%后置ASIR 重建，共得到4組1.25 mm肺算法圖像。

1.3 數據測量與結節(jié)評價 由1名具有9年工作經驗的放射科醫(yī)師在GE AW 4.6工作站Reformat軟件上測量并記錄肺算法重建軸位圖像上各結節(jié)最大截面長徑和短徑(mm)，窗寬/窗位：1450/-550 HU，并計算長短徑誤差和及失圓度：長短徑誤差和=(長徑-結節(jié)實際直徑)+(短徑-結節(jié)實際直徑)，失圓度=(最大徑-最小徑)/2。由分別具有9年和17年工作經驗的放射科醫(yī)師各1名采用隨機順序盲法4分法對重建圖像內結節(jié)清晰光滑度、失真度進行主觀評分。清晰光滑度[11]：1分，明顯噪聲導致結節(jié)輪廓模糊；2分，噪聲導致結節(jié)邊緣顯示欠清晰；3分，少量噪聲使結節(jié)邊緣欠光滑；4分，噪聲小，結節(jié)邊緣平滑。失真度[12]：1分，失真嚴重，呈明顯不規(guī)則形；2分，失真較嚴重，呈不規(guī)則圓形；3分，輕度失真，呈類圓形；4分，無失真，呈圓形。

1.4 統計學分析 采用SPSS 20.0統計分析軟件。計量資料以±s表示。采用單因素方差分析及LAD-t檢驗比較不同密度、輻射劑量對肺結節(jié)長短徑誤差及失圓度的影響。以Kappa檢驗評價醫(yī)師間主觀評分的一致性，Kappa值0.41～0.60為一致性一般，0.61～0.80為一致性良，0.81～1為一致性優(yōu)。對結節(jié)清晰光滑度、失真度評分行多個相關樣本間Friedman檢驗，對差異有統計學意義則進一步行兩相關樣本Wilcoxon符號秩和檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 輻射劑量 隨前置ASIR迭代權重增大(0～60%)，掃描管電流及輻射劑量逐漸減小。相比常規(guī)劑量(ASIR 0)，20%前置ASIR掃描有效劑量(effective dose, ED)減少約19.10%，40%前置ASIR掃描ED減少約50.61%，60%前置ASIR掃描ED減少約73.72%。見表1。

表1 不同權重前置ASIR掃描輻射劑量比較

2.2 客觀評價 不同輻射劑量ASIR圖像上肺結節(jié)的檢出敏感度為100%，未發(fā)現假陽性結節(jié)。結節(jié)密度影響低劑量掃描結節(jié)長短徑誤差，磨玻璃密度結節(jié)長短徑誤差、失圓度均比實性結節(jié)明顯增大(P均<0.05)。輻射劑量影響各結節(jié)長短徑誤差和及失圓度，隨著輻射劑量減低，各結節(jié)長短徑誤差和及失圓度增大(圖2)，且前置ASIR 40%和60%條件下長短徑誤差和、失圓度與常規(guī)劑量掃描間差異均有統計學意義(P均<0.05)，前置ASIR 60%條件下長短徑誤差和與前置ASIR 20%間差異有統計學意義(P<0.05)。結節(jié)密度及輻射劑量對肺結節(jié)長短徑誤差和、失圓度的影響見表2、3。

表2 不同密度肺結節(jié)長短徑誤差和及失圓度均值比較(±s)

表2 不同密度肺結節(jié)長短徑誤差和及失圓度均值比較(±s)

不同密度肺結節(jié)長短徑誤差和失圓度低密度磨玻璃結節(jié)1.14±0.520.41±0.27高密度磨玻璃結節(jié)0.91±0.39*0.33±0.16實性結節(jié)0.78±0.32*0.32±0.18F值3.3430.848P值0.0430.434

注：*：與低密度磨玻璃結節(jié)比較P<0.05

表3 不同輻射劑量重建各肺結節(jié)長短徑誤差和及失圓度比較(±s)

表3 不同輻射劑量重建各肺結節(jié)長短徑誤差和及失圓度比較(±s)

不同輻射劑量長短徑誤差和失圓度常規(guī)劑量(ASIR 0)0.65±0.320.17±0.17低劑量 前置ASIR 20%0.77±0.260.24±0.20 前置ASIR 40%0.85±0.49*0.32±0.23* 前置ASIR 60%0.92±0.40*#0.42±0.16*F值3.4715.221P值0.0090.001

注：*：與常規(guī)劑量比較P<0.05；#：與前置ASIR 20%比較P<0.05

2.3 主觀評價 前置ASIR 60%條件下，2名醫(yī)師對結節(jié)清晰光滑度評分的一致性一般(Kappa值為0.561)，其余輻射劑量條件下對不同密度結節(jié)邊界噪聲與清晰度、失真度評分一致性均好(Kappa值>0.60)。輻射劑量和結節(jié)密度影響結節(jié)清晰光滑度和失真度；低劑量條件下不同密度磨玻璃結節(jié)噪聲與清晰光滑度、失真度評分減小，且輻射劑量越小評分越低(圖3)。輻射劑量相差≥40%時，各結節(jié)間噪聲與清晰度、失真度評分差異均有統計學意義(P均<0.05)。見表4、5。

圖2 軸位最大層面圖像顯示不同密度肺結節(jié) A～D.分別為前置ASIR 0、20%、40%和60%掃描重建圖像顯示10 mm實性結節(jié)(箭)；E～F.分別為前置ASIR 0、20%、40%和60%掃描重建圖像顯示10 mm低密度磨玻璃結節(jié)(箭)

圖3 不同權重前置ASIR掃描條件下冠狀位重建圖像顯示低密度磨玻璃結節(jié) A～D.分別為前置ASIR 0、20%、40%和60%掃描重建圖像顯示8 mm(長箭)和12 mm(短箭)低密度磨玻璃結節(jié)，隨輻射劑量逐漸降低，結節(jié)清晰度、失真度評分逐漸降低。2名醫(yī)師對4次掃描重建圖像中2枚球形結節(jié)清晰度/失真度評分的一致性：前置ASIR 0 3分/3分；前置ASIR 20% 2分/3分；前置ASIR 40% 2分/2分；前置ASIR 60% 1分/1分

表4 2名醫(yī)師對不同密度肺結節(jié)噪聲與清晰度及失真度主觀評分比較(±s)

表4 2名醫(yī)師對不同密度肺結節(jié)噪聲與清晰度及失真度主觀評分比較(±s)

醫(yī)師噪聲與清晰度低密度磨玻璃結節(jié)高密度磨玻璃結節(jié)實性結節(jié)Z值P值甲3.00±0.773.17±0.71*3.67±0.4918.000<0.001乙3.06±0.733.06±0.80*3.67±0.4915.846<0.001Kappa值0.7390.8291.000--醫(yī)師失真度低密度磨玻璃結節(jié)高密度磨玻璃結節(jié)實性結節(jié)Z值P值甲2.44±1.043.00±0.843.50±0.5123.532<0.001乙2.50±0.993.00±0.843.50±0.5123.000<0.001Kappa值0.7720.8331.000--

注：*：與低密度磨玻璃結節(jié)比較P>0.05，余兩兩比較P<0.05

表5 2名醫(yī)師對不同輻射劑量重建圖像中結節(jié)清晰度及失真度主觀評分比較(±s)

表5 2名醫(yī)師對不同輻射劑量重建圖像中結節(jié)清晰度及失真度主觀評分比較(±s)

醫(yī)師噪聲與清晰度常規(guī)劑量(ASIR 0)前置ASIR 20%前置ASIR 40%前置ASIR 60%Z值P值甲4.00±0.003.78±0.443.44±0.53*3.22±0.44*#14.5000.002乙4.00±0.003.67±0.503.44±0.53*2.89±0.60*#18.000<0.001Kappa值1.0000.7271.0000.561--醫(yī)師失真度常規(guī)劑量(ASIR 0)前置ASIR 20%前置ASIR 40%前置ASIR 60%Z值P值甲3.78±0.443.67±0.503.33±0.50*2.67±0.71*#18.536<0.001乙3.89±0.333.78±0.443.33±0.50*2.67±0.71*#19.918<0.001Kappa值0.6090.7271.0000.625--

注：*：與常規(guī)劑量比較P<0.05；#：與前置ASIR 20%比較P<0.05

3 討論

本研究發(fā)現，增加前置ASIR智能降低管電流、進而降低70%輻射劑量時，LDCT檢出≥8 mm磨玻璃結節(jié)(-800 HU、-630 HU)、實性結節(jié)(100 HU)的敏感性均為100%。結節(jié)密度影響低劑量掃描結節(jié)長短徑誤差和及失圓度。相對于實性結節(jié)，磨玻璃結節(jié)在低劑量條件下更可能變形而致長短徑誤差和、失圓度增加，與KO等[7]的結論相同，原因可能為磨玻璃結節(jié)與正常肺實質之間衰減差異小，確定邊界起止點時的準確性通常不及實性結節(jié)[13]。通過降低固定管電流降低掃描輻射劑量可增大肺結節(jié)體積測量誤差[14]。本研究中輻射劑量影響結節(jié)長短徑誤差和及失圓度，且輻射劑量相差≥40%時各結節(jié)噪聲與清晰度、失真度評分差異均有統計學意義，原因是低劑量掃描導致圖像噪聲增大，導致重建圖像失真[15]。降低管電流后，探測器接收到的光子數量減少,轉換電子數據隨之減少，導致圖像質量下降，出現較為明顯的條紋樣偽跡及顆粒狀斑點、網紋結構、雪花狀噪聲、條紋偽影和部分容積偽影。低劑量導致CT圖像小結構變形的主要原因在于分布復雜的圖像噪聲和部分容積偽影。CT探測器單元具有一定寬度，同一探測器接收的病變邊緣區(qū)域各含有一定比例高、密度投影數據，輸出者則為其均值，導致部分容積偽影，對LDCT的影響較常規(guī)CT更大[16]。

本研究利用X線組織等效吸收仿真胸部體模掃描已知大小及吸收特征的球形結節(jié)，避免了患者體型不同及呼吸等因素的影響。臨床胸部掃描圖像質量受骨骼硬化偽影、呼吸心跳運動干擾，且肺結節(jié)均非標準球形，分布于雙肺各部位，本研究所獲結論是否適用于臨床尚需探討。另外，本研究未對其他大小、形態(tài)(特別是≤8 mm)結節(jié)進行圖像質量評價；亦未對密度及均勻度等進行分析。

總之，通過增加ASIR迭代權重降低約73.72%輻射劑量，胸部LDCT對直徑>8 mm結節(jié)的檢出敏感度為100%；過度降低輻射劑量將導致肺結節(jié)邊界清晰度下降和結節(jié)形態(tài)失真，且對磨玻璃結節(jié)影響更大。