低剂量CT筛查肺结节对图像质量的影响

【摘要】 目的 评价CT低剂量扫描筛查肺结节对胸部图像质量的影响。方法 对26例肺转移瘤患者，分别应用195mAS/6.5mm（剂量/层厚）、195/3.2、50/3.2、30/3.2扫描肺部，分别评价不同剂量条件和扫描层厚下图像噪声大小、肺结构显示的清晰度和患者的身高体重之间的关系。结果 30/3.2组的图像噪声大于50/3.2组，50/3.2组的大于195/3.2组，随扫描剂量的降低，图像清晰度或锐利度下降，50/3.2基本能保证图像质量，对某些结构的显示甚至优越于195/6.5，而30/3.2对身高体重比小于2.513者，图像质量下降影响观察。结论 随扫描剂量的降低，图像质量下降，减薄层厚可以弥补低剂量的不足，50/3.2（剂量/层厚）基本能保证图像质量，可以满足诊断需要，甚至优越于195/6.5，根据身高体重比自动选择扫描剂量有助于提高对图像质量的控制。

关键词 X线计算机 断层 噪声 肺结节 优化方案

The influence of low dose CT screening lung nodule to the quality of image

Ouyang Lin，Xiao Xiangsheng.

Imaging Department of175Hospital，Zhangzhou363000.

【Abstract】 Objective To evaluate the quality of thorax image of CT low-dose scan screening lung nodule.Methods 26patients with lung metastasis were selected to be examined by CT with different schemes，including195mAs/6.5mm（exposing dose/scan thickness），195/3.2，50/3.2，30/3.2.Then evaluate the correlation among ex_ˉposing dose，slice thickness，body height/weight，the clearity of lung-structure displayed and noise of image.Results The noise of30/3.2is bigger than50/3.2，and50/3.2bigger than195/3.2.As the exposing dose decreased，the clearity of image decreased.The quality of50/3.2may satisfy the require of viewing and diagnosis，even is more supe_ˉrio than195/6.5in displaying some structure.Howerer，the quality of30/3.2decreases so greatly than it influences viewing for some objects with body heigh/Weight bigger than2.513.Conclusion As the exposing dose decreased，the quality of image decreases，thin slice thickness may make up the loss of low exposing dose.The quality of image of59/3.2may be ensured，satisfing the require of viewing and diagnosis，even is more superio than which of195/6.5in displaying some structure.It is helpful to auto-select the dose by the body heigh/weight of objects.

Key words x-ray computer tomography noise lung nodule optimizing scheme

近些年，应用低剂量扫描筛查肺结节以提高肺癌的早期检出率是一个研究热点，但是低剂量扫描会增加图像噪声，从而影响噪声质量，怎样在保证图像质量的前提下寻找合理的低剂量扫描方案是本文研究的主要目的。

1 材料与方法

本文中26例研究对象均为肺转移瘤，男14例，女12例;年龄12～70岁，平均44岁。原发癌分别是胃癌8例，结肠癌7例，乳腺癌3例，骨肉瘤2例，肾癌2例，胰腺癌2例，肺癌1例，卵巢癌1例。检查机器为Philips Mx8000多层螺旋CT，选择在患者吸气末扫描，每个研究对象均用以下4种条件扫描，195mAs/6.5mm（管电流×单转曝光时间/层厚）、195/3.2、50/3.2、30/3.2，分别代表方案1、2、3、4，其他条件相同，即固定管电压120kV，螺距取1.25，图像均为50%重叠重建，图像矩阵512×512，过滤方式filter B。另随机选择其中10例测量其身高和体重。运用适当的窗位窗宽观察图像，观察图像时分别测量出各种扫描条件下胸大肌或椎体的CT值及其标准差，以CT值标准差大小来评价图像噪声大小，要求测量的部位、兴趣区大小相同。

2 评价指标和统计方法

检验不同扫描条件下图像噪声的差异时，由于CT值标准差属计量资料，我们应用方差分析，当P值小于或等于0.05表示差异有显著性。在评价不同扫描剂量的图像质量时，我们以195mAs/6.5mm扫描的CT图像为标准，选择肩胛骨区的主动脉弓上缘层面的末梢肺血管、支气管、肺结节边缘、肩胛骨区背部软组织影显示的清晰度为评价内容，包括四个方面:（1）中部胸膜下1cm内末梢肺血管显示的清晰度;（2）同一层面尖后段支气管显示的清晰度;（3）同一层面内肺结节边缘结构显示的清晰度;（4）两侧肩胛骨间软组织显示的清晰度。评价方法是:基础片各种观察指标定为0分，某结构比基础片清晰则+1分，相同则0分，稍次但不影响观察则-1分，显示不清影响观察则-2分;两肩胛骨间区无横行条纹伪影则0分，横行条纹伪影仅出现在肩胛骨间区则-1分，横行条纹伪影波及到肩胛骨间的肺野内影响背侧肺末梢结构观察则-2分，然后评价图像质量与患者身高体重比的关系。评价结果由2名医生读片一致性决定，若二人结果不一致时，则由第三人在两人中决定一结果。

3 结果

3.1 随扫描剂量降低，图像噪声增大 不同曝光剂量间CT值做方差分析，差异无显著性（P=0.9945>0.1），说明机 器校正良好;而对标准偏差（SD）作方差分析时，总的P值及组间P值均小于0.0001，说明不同曝光剂量间的噪声差异有显著性，30/3.2组的图像噪声大于50/3.2组，50/3.2组的大于195/3.2组。见表1。

表1 不同剂量/层厚扫描与CT值标准差的关系方案

3.2 随扫描剂量降低或扫描层厚增加，图像清晰度下降 190mAs/3.2mm组对各项评价指标显示的清晰度均优于参照组190mAs/6.5mm;在50mAs/3.2mm组，在肩胛骨区的软组织均存在横条形伪影，有2例身高体重比分别为2.111和2.290的对象的伪影开始影响到背侧肺末梢结构的显示，而对肺中部末梢肺血管、支气管及结节边缘特征的显示清晰度等同，甚或优于190mAs/6.5mm组;在30mAs/3.2mm组，肩胛骨区的伪影明显加重，并且整体图像的颗粒增粗，7例对象的伪影影响到背侧肺末梢结构的显示，同时这7例的多数的末梢肺血管、支气管显示的清晰度也有不同程度下降，这7例的身高平均为161.929，体重平均为64.429，身高体重比平均为2.513。

4 讨论

近些年，人们普通对应用低剂量扫描筛查肺结节以期提高肺癌的早期发现感兴趣，美国等国家的“早期肺癌行动计划（ELCAP）”已在这方面取得了一些可喜的成绩^[1，2]，国内近2年来也在这方面做了些成功的研究^[3]。在总体上，低剂量扫描在肺结节的检出差异无显著性^[2，4]，但在具体数目上，低剂量对细小结节的检出数比常规剂量少些，其原因主要是伪影的影响，而噪声是引起伪影的主要因素。

CT图像噪声是指在均匀物质影像中，给定区域CT值相对平均值的变异。其大小可用感兴趣区中均质物质的CT值的标准差（standard deviation，SD）来表示。噪声是影响CT图像质量至关重要的因素，它直接影响CT图像低对比分辨率（即密度分辨率），当病变组织与正常组织的衰减系数相差很小时，高噪声CT将无法分辨此病灶。CT图像噪声影响因素很多，包括CT探测器接收到的光子瞬间空间分布，CT系统本身电子的、机械的原因及重建算法等多种原因^[4]。探测器接收的有效光子数与图像噪声呈反比，因此mA值增大，则检测器接受的有效光子数增加，CT图像噪声降低;反之，噪声增大。本研究195mAs、50mAs、30mAs3组间的CT值差异不大，证明CT值校准良好，但3组间的噪声差异有显著性，即30mAs组的噪声明显比50mAs组的大，50mAs组的噪声明显比195mAs组的大。噪声对不同组织结构的图像质量的影响是不一样的，肩胛骨间区的软组织受噪声的影响最大，在50mAs和30mAs的剂量扫描中，10 例对象都存在明显伪影，因为该区的组织密度对比度小，对X线的吸收量大;肺内结构受噪声的影响要小得多，由于肺内空气存在而密度对比度高，故而末梢肺血管影、肺结节边缘毛刺的低剂量扫描下仍显示清晰，所以筛查肺结节受低剂量扫描的影响不大，然而，当扫描剂量减低到一定程度时，噪声会影响到肺内细微结构的显示，包括细小结节也可以被伪影掩盖而不能被发现，本研究的30mAs组中，有7例的背部组织的伪影波及到肺内影响到肺末梢结构的显示，有5例的末梢肺血管显示不佳，2例有末梢支气管影显示不佳，而肺结节的边缘结构仍然清楚，这可能因为其边缘毛刺硬实，密度也就高，与肺组织的密度对比就高，所以受低剂量的影响就小，这也反映了高密度结构比低密度结构易检出。在本研究的50mAs组中，仅有2例的背部组织的伪影波及到肺内影响到背侧肺末梢结构的显示，对其它结构显示的清晰度不亚于标准剂量常规层厚扫描的图像，甚或优于后者，因为薄层扫描从提高空间分