低剂量CT联合全模型迭代重建对肺磨玻璃结节的诊断价值研究

低剂量CT联合全模型迭代重建对肺磨玻璃结节的诊断价值研究
邵胜超J沈玉英J蔡庆1，丁信园2，陈双庆J刘运练1，陈倩1，刘晨鹭J赵春华3
南京医科大学附属苏州医院1.放射科;2.药剂科;3.科教科江苏苏州215001
$摘要】目的探讨低剂量CT联合全迭代重建算法对肺磨玻璃结节的诊断能力。

方法回顾性分析经病理证实的肺磨玻璃结节患者100例，在行低剂量扫描(40mAs,120KeV)后分别进行混合迭代算法iDose4重建和全模型迭代算法(Iterative model reconstruction,IMR)重建,分别在右肺上、中、下叶外侧带、支气管分叉层面升主动脉内、膈肌层面降主动脉内测量噪声值，并取平均值。

对比分析i D osc4和IMR图像噪声值、肺磨玻璃结节各个征象的显示效能。

结果IMR图像5个感兴趣区域的平均噪声值均低于iDose4图像，P值均＜0.05,差异有统计学意义;在iDose4图像上纯磨玻璃结节显示39枚,I MR图像显示68枚，P值＜0.05,差异有统计学意义。

在iOose4图像上瘤-肺界面清晰显示74枚,I MR图像显示119枚,P值=0.001(在iDose4图像上肿瘤微血管口型显示27例,IMR图像显示54例，P值＞0.01,差异有统计学意义。

结论低剂量联合IMR算法较iDose4算法具有更低的噪声(IMR算法对于纯磨玻璃结节的检出、瘤-肺界面及肿瘤微血管征:D型的显示优于iDose4算法。

低剂量联合全迭代重建在肺磨玻璃结节诊断中具有较高的应用价值。

$关键词】全迭代重建;体层摄影术,X线计算机;低剂量
中图分类号:R814.42&R734.1文献标识码:A文章编号:1006-9011(2021)01-029-04
Appl nca hnon of low dos3CT comb nn3d w nhh nh3ra hnv3mod3lr3cons hruc hnon nn pulmonary noduls
SHAO Shengchao',SHEN Yuying1,CAI Qing',DING Xinyyan2,CHEN Shuangqing',LI Yunlian,CHEN Qian',LI Chee-lu1,ZHAOChunhua3
'.Department oORadiology,The Afiliated Suzhou Hospital if'Nanjing Medical University,Suzhoo215001,P.R.China
2.Department o'Pharmacy,The AHiated Suzhou Hospital if'Nanjing Medical University,Suzhoo215001,P.R.China
3.Department f Science and Education,The AHiated Suzhou Hospital f Nanjing Medical University,Suzhof215001,P.R.CO u
na
*Abstract]Objective To study the diaanostic abiUtu of low-dose CT combined with full iterative reconstruction alyorithm for puluonae ground glass nodules.Methods We reWospectively analysed100patients with gmund-oUs s nodules of lung.After low-dose scanning(40mAs,120Kev),iDose4alyorithm reconstruction and iterative model reconstruction reconstruction were petormed respectively.Noise wlues were measured and compared in the lateral zone of the upper,middle and lower lobes of the right lung,in the ascending aorta at the level of branching bronchus and in the descending aorta at the diaphragmatic level.We catcutaied iheaeeeayenoiseeatueot5aeeas,anatyeed and compaeed ihe ima ye noise ea tue o tiDose4,IMR,and ihedisptaye t i-ciencc of wrious signs of pulmonae ground glass nodules.R espUs The averaye noise value of five reaions of interest in IMR im-ayewastoweeihan iDose4imaye P＜0.05,ihedi t eeencewassiaiisiica t y siyniticani;In iDose4imaye,39pueeyeound yta s nod-uaesweeedispaayed,68IMRimayesshowed,P=0.048,ihedi t eeencewassiaiisiica a ysiyniticani.In iDose4imaye,74aesions weeecaeaeaydispaayed on iumoeaunyinieetace,119aesionsweeedispaayed on IMRimaye(P=0.001),ihedi t eeencewassiaiis-Wcall y significant.In iDose4imaae,27cases showed tumor microvascular sign type',54cases showed IMR imaae(P=
0.023),the dDference w as statisticaay significant.Conclssion The low dose combined IMR alaorithm has lower noise than
iDose4alaorithm.IMR alaorithm is better than iDose4alaorithm in the detection of pure ground glass nodules,tumor lung interface
and tumor microvascular sign type'.Low dose combined with full iterative reconstruction has application value in the detection of puamonaeynoduaes.
*Key words]Iterative model econstoruction;Tomoaephy,X-ray computer;Low-dose
基金项目：国家自然青年科学基金项目（编号= 81902320）'江苏省苏州市民生科技关键技术应用研究（编号:SS201747）
作者简介:邵胜超（1993-）,男，江苏无锡人，在读硕士研究生，主要从事医学影像学诊断工作
通信作者:沈玉英主任医师，教授，硕士研究生导师E-mail：s—031022@163-com
29
肺癌早诊断早治疗可明显提高肺癌患者的生存率，早期肺癌征象之一的磨玻璃结节(ground-glass noduia,GGN)。

HRCT的检出率明显提高口--,但HRCT检查的高剂量辐射安全问题又引起了人们的极大关注⑷。

低剂量CT扫描(LDCT)成为了当前的胸部影像学研究热点之一W本文旨在探讨低剂量联合全模型迭代重建(IMR)对图像噪声的影响及肺磨玻璃结节征象显示能力，提高对肺磨玻璃结节的诊断效能。

1资料与方法
1-1临床资料
回顾性分析2017年1月~2020年6月间在我院行肺结节筛查的患者100例，共计134枚磨玻璃结节，均经病理结果证实，男性38例，女性62例，年龄34~67岁，平均年龄(44.4±1.1)岁。

其中原位癌66枚，微浸润腺癌40枚，浸润性腺癌28枚。

纳入标准：1)肺结节密度为磨玻璃结节;2)肺磨玻璃结节长径5~30mm。

1-2检查方法
采用Philips Brillianca128排CT进行胸部平扫,仰卧位，扫描范围从肺尖至肺底，管电流采取40 mAs，管电压120KeV,螺距0.609,F0V420mm,矩阵512x512，扫描层厚及层间隔均为5mm,标准算。

1.3像理
原始图像数据均以iDosX和IMR算法重建，层厚1mm。

IMR算法重建肺窗使用Shao Plus模式,能级模式选用level2 ；重建纵隔窗使用Soft Tissue 模式,能级模式选用level2。

所有薄层重建图像资料传送至PACS工作站。

1.4量
剂量长度乘积(dose length product,DLP)由机器完成扫描后自动生成。

有效辐射剂量(effective dose,ED)计算公式:ED=DLP X(胸部)转换系数(0.014mSv•mGy-•cm-)。

1.5图像分析
对图像进行客观评价，测量5个ROI区域噪声值,在右肺上、中、下叶外侧带、支气管分叉层面升主动脉内、膈肌层面降主动脉内，画一面积为0.5cm2的ROI区域，采取SD值作为噪声值，并计算同一位置R0I区域的平均噪声值，见表1。

由两位放射科高年资医师进行征象分析，结果一致进行记录;若结果相悖，再与第三位医师讨论决定。

分析包括瘤-肺界面、分叶征、毛刺征、密度、胸膜凹陷征、肿瘤微血管支管,见2。

1.6统计学分析
将数据导入SPSS25-0软件进行统计学处理,对平均噪声值进行两样本t检验，对结节征象的分析采取卡方检验,P值＜0.05为有统计学意义。

2结果
2.1像噪声分析
IMR图像5个感兴趣区域的平均噪声值均低于Dose4图像，差异有统计学意义，见表1(
2.2量
ED(1.68±0.019)mSv。

DLP (119-68±1.38)mGy•cm。

2.3肺
IMR像68,iDose4像显示39枚，P=0-048，差异有统计学意义。

在iDost图像上瘤-肺界面清晰74枚,IMR图像为119枚，P=0.001,差异有统计学意义。

在iDost图像上肿瘤微血管n型显示27例,IMR图像显示54例, P=0-023,差异有统计学意义，见表2、(图1,2)。

3讨论
根据第八版UICC-TNM肺癌分期标准，早期肺癌为0期、T1a期、T1b期、T1c期。

其手术后5年生存率分别为100%、92%、83%、76%。

故早期诊断、早期治疗是提高术后5年生存率的关键。

作为肺腺早期一的,分
表1iDose"与IMR图像在5个不同位置的平均噪声值(HU,X±s,a=100)
iDose4IMR P值上肺噪声35.96±5.2520.87±4.22
P<0.05中肺噪声48.95±6.3928.11±5.69P<0.05肺噪声47.08±5.1726.07±5.31P<0.05支气管分叉层面升主动脉17.65±4.93 5.23±1.14
P<0.01膈肌层面降主动脉22.31±3.17 6.78±1.08P<0.01 30
表2i D osc4与IMR图像对肺磨玻璃结节征象的显示（枚,％）
像现iDre4(n二103)IMR(n=134)2P值
密度
纯磨玻璃结节39(37.86)68(50.75) 3.9020.048
I型混合璃结节21(20.39)24(17.91)0.2320.630
'型混合43(41.75)42(31.34) 2.7410.098
分叶征34(33.01)44(32.84)0.0010.977
毛刺征50(48.54)56(41.79) 1.0740.300
瘤-肺界面清晰74(71.84)119(88.81)11.0820.001
胸膜凹陷征28(27.18)28(20.90) 1.2760.259
肿瘤微血管征
/I
17(16.50)12(10.44) 3.0910.079 '型27(26.21)54(39.71) 5.1360.023（型37(35.92)38(28.36) 1.5400.215）型22(21.36)30(20.90)0.0360.850支管30(29.13)34(25.37)0.4160.519
图1患者左肺上叶一混合磨玻璃结节。

图1vimae4图像,图像噪声较大，瘤-肺界面不清，其内血管误认为实性成分，分为U型混合磨玻璃结节，肿瘤微血管征皿型。

图1'IMR图像，瘤-肺界面清晰，实性成分＜50%，诊断为I型混合磨玻璃结节!肿瘤微血管征W型。

图lc病理结果，微浸润腺癌图2患者右肺上叶一纯磨玻璃结节。

图2vimae4图像!结节显示不清，瘤-肺界面模糊而漏诊。

图2'IMR图像，结节显示较清，瘤-肺界面较清晰，可见单支滋养血管穿行,血管走行正常,管径无增粗、狭窄,诊断为肿瘤微血管征U型。

图2c病理结果,原位癌
节（puw ground-glass nodula,pGGN）和混合磨玻璃结节#mixed ground-glass nodula,mGGN），混合磨玻
性成分，分。

I性成分＜50%的混合，'性成分& 50%的mGGN。

有出，原位癌常常表现：,微或性多表现为混合⑼。

的理肿瘤细胞沿肺泡，肺泡间隔，肺泡壁见，肺泡体减少，致部肺。

混合理肿瘤细胞沿肺泡壁
式，的性成分多为肿瘤、部分塌的肺泡壁或肿瘤中不的成分。

本
中,IMR图像及瘤-肺界面的显示iDose4图像。

IMR重建将X
31
线束建立的多个模型、焦点、X线束、体素和探测器的几何形状均考虑进去，通过前向、后向重建及图像数据域分别进行迭代运算,并采用CT系统模型及统计学模型进行对比校正,减少图像的噪声影响，提高病变组织的信噪比［10］（0x1算法是扫描后获得噪声模型和解剖模型,噪声模型可以提高图像质量,但仅能抑制条带状及偏心状伪影的生成，解剖模型主要是提高算法速度［II］O故IMR图像在显示磨玻璃结节上更具优势,尤其在纯磨玻璃结节及瘤-肺界面的显示上差异有统计学意义。

微小磨玻璃结节（长径5~9mm）的恶性征象,如胸膜凹陷征、毛刺往往显示不明显,而肿瘤微血管征对于研究亚厘米结节的进展具有重要意义［9］（根据肺结节内部是否有滋养血管，血管数量，血管形态、走行等。

本文中肿瘤微血管征n型在IMR图像和iDost图像上显示差异有统计学意义。

微血管征n型表现为一支滋养血管穿过肺结节,血管走行正常，多为原位癌的病理表现之一⑼。

笔者考虑为IMR去除噪声后，提高了结节内滋养血管检出率，从而提高了原位癌的检出。

LDCT扫描较早应用于胸部CT,,响像质量,
算机软件的不断开发，迭代重建技术为低剂量扫描提供新的研究方向，多项研究,12-3-表明，迭代重建技术具有良好的降噪能力，而全迭代重建技术可在极低剂量下,保证图像质量的可诊断性。

中华医学会放射学分会推荐［14］的LDCT的扫描条件为:具备新一代非线性迭代重建算法的CT可使用100-120KeV、低于30mAs作为扫描条件。

但笔者考虑到病例中部分患者BMI指数较高，故将管电流提高至40mAs,提高图像质量，避免客观因素影响诊断结果（本组结果中，该参数的有效剂量（ED）为（1.68±0.019）mSv,明显低于单次常规胸部CT 扫描剂量5.1-11.1mSv,仅高于单次常规胸部X 线片的剂量0.05-0.24mSv［15］o
本文仍存在以下不足:1）没有采用多种扫描参数比较，未比较iDost算法和IMR算法在极低剂量、常量肺的
示效能，以及IMR算法在极低剂量下对于病变的显示能力;2）样本量纳入较少，且病理多为肺腺癌。

综上所述，低剂量联合IMR算法较iDost算法具有更低的噪声值。

IMR算法对于纯磨玻璃结节的检出、瘤-肺界面、肿瘤微血管征n型的显示优于Dost算法，从而提高肺原位癌的检出率。

低剂量联合代重建在肺诊断中有的应用价值。

参考文献：
[1]Siegel Rebecca L,Miller Kimberly D,Jemai Ahmedin.Cancer
statistics,2015[J] -CA:A Cancer Journai for Clinicians,2015,
65(1)：5-29.
[2]Duf fy SW,Oudkerk M,Pedersen JH,et ai.Prospects for popu­
lation screening and diaanosis of lung cancer[J--The Lancet,
2013,382(93):732-741.
[3]张国桢,郑向鹏，李鸣,等•微小肺癌:影像诊断与应对策略
[M]•北京:人民军医出版社,2015.82-89.
[4]Mascalchi M,Mazzoni LN,Falchini M,et ai.Dose exposure in
the ITALUNG teai of lung cancer screening with low-dose CT
[J]-Betish Journai of Radiology,2012,85(16):1134-1139­[5]陈瑜凤，夏没林,冯峰，等.CT低剂量扫描在肺小结节诊断中
价值[J]-中华实用诊断与治疗杂志，2010,24(11):1098-
1100.
[6]李琼，刘士远,于红，等•应用迭代重建技术的低剂量HRCT
评估肺磨玻璃密度结节可行性的体模研究[J]•临床放射学
杂志,2013,32(4)：586-590.
[7-袁如威，王建良-肺部局灶性磨玻璃结节的CT影像特征研究[J]-医学影像学杂志,2017,27(10):2019-2022.
[8]刘颖,豆小建•多层螺旋CT胸部低剂量扫描发现肺结节的临
床效果观察[J]•解放军预防医学杂志，2019,37(10):107-
108.
[9]刘晨鹭，蔡庆，沈玉英，等•微小磨玻璃结节样肺腺癌的HRCT
血管征研究[J] •实用放射学杂志,2018,34(1):31-34-
[10]刘鑫，侯阳•全模型迭代重建技术在低剂量CT检查中的应用
进展]J]-中国医疗设备,2018,33(5):113-116.
[11]唐世龙，刘先凡,周瑜，等•迭代重建算法在儿童头部低剂量
CT扫描中的应用[J]•广东医学,2018,39(3)：417■T20-[12]Ryu Yon Ju,Lee Jeong Kyong,Chang Jung Hyun,et ai.Image
quality assessment ofultra low-dose chest CT using sinogram-ag
firmed iterative wconstwctmn[J] -European Radiology,2014,
24(4):817-826.
[13]Honda Keiichi,Yamashita Yasuyuki,Utsunomiya Daisuke,et
Z..C.inicZ.impZcioomode.-bZsed iypeiieeiiveeeconsieuciion
wiih osieeconsieuciion iimeon imZgequZ.iiyoo.ow-dosesceeen-
ing chest CT[J] -Acta Radiologica,2016,57(3):295-302. [14]中华医会放分会.量CT肺查
专家共识[J]•中华放射学杂志,2015,49(5)：328-335-
[15]Aoyama T,Koyama S,Kawaura C,et parativv evaluation
o O organ and etective doses for paediatec paLents with those for a­
dults io chest and abdominai CT examinations[J]-Betish Jour­
nai of Radiology,2007,80(56):657-667-
(收稿日期:2020-09-29)
32。