低剂量CT技术在胸部中的应用进展

1、低剂量CT技术在胸部中的应用进展多层螺旋CT的广泛应用，给患者疾病检查带来方便的同时也存在着一定危害，尤其是CT过度或不当的使用，如何减少CT扫描时的剂量成为了一个亟待解决的问题。本文主要阐述了减少CT扫描剂量的方法及其在临床中的应用。降低辐射剂量的主要方法包括降低管电压、自动调制管电流、缩短扫描长度、增加螺距和自动曝光控制。一般而言，图像噪声与辐射剂量的平方成反比，比如辐射剂量减少75%，相应图像噪声会增加一倍，在图像质量不影响疾病诊断的前提下，多种降低剂量的CT扫描技术应运而生。1.改进图像质量的方法1.1自动管电流调制系统由于图像质量与体重密切相关，因此目前很多CT扫描仪可以根据患者体型

2、自动调整管电流或管电压。但是，使用恒定的管电流并不是一个有效的方法，因为人身体各个部分的衰减值不同，如果管电流是固定的，那么要获得可接受的最差质量的图像，某些部位可能会过度暴露X射线。为解决这一问题，CT机引入了自动管电流调制（automatedtubecurrentmodulation，ATCM）和自动管电压调制（automatedtubevoltageselection，ATVS）技术。ATCM和ATVS可以根据患者体型和检查类型自动选择适宜的管电流或管电压，以尽可能小的辐射剂量生成可供诊断的图像。既往文献报道，ATCM可使儿童体模胸部辐射剂量降低16%39%，ATVS在CT造影中可使胸部

3、剂量减少约77%，在CT平扫中减少约34%。而在成人中，ATCV在保证图像质量的前提下可使胸部整体辐射剂量减少约30.6%，在冠状动脉造影中减少约25.1%。1.2图像滤波器在过去几十年中，滤波反投影法（FBP）因其速度快、算法简单而广泛应用于临床。但其无法处理散射等复杂问题，导致低辐射剂量CT图像噪声增加，从而限制了它的应用。图像滤波器旨在提高低剂量CT图像质量，它可以分为空间域滤波器和原始数据滤波器。原始数据滤波器可以有效减少条纹伪影;空间域滤波器可以减少低剂量图像噪声。1.3迭代重建算法迭代重建（iterativereconstruction，IR）的基本思想是计算图像数据真实地对应于所

4、获取的投影数据。目前IR可大致分为统计和基于模型的迭代算法，前者的目标是迭代优化光子统计物理模型，后者另外考虑到所使用的CT系统技术方面。GE公司在2008年首先推出基于系统统计模型的自适应统计迭代重建（adaptivestatisticaliterativereconstruction，ASIR）技术，扫描剂量较FBP算法下降约50%，且重建图像噪声低，极大地改善了图像质量。随后，新的迭代重建技术如约而至，比如飞利浦的iDose4技术，西门子的图像空间迭代重建（iterativereconstructioninimagingspace，IRIS）技术，东芝公司的适应性迭代剂量减低（adapt

5、iveiterativedosereduction，AIDR）技术以及改进的AIDR3D。继而GE以及西门子又推出了基于模型的迭代重建（model-basediterativereconstructioninimagingspace，MIBR）和基于原始数据迭代重建（sinogram-affirmediterativereconstruction，SAFIRE）技术。多项研究表明上述迭代重建技术可以不同程度的降低图像噪声，从而改善图像质量。2.低剂量CT扫描技术在临床中的应用2.1低剂量扫描技术在肺癌筛查中的应用肺癌是全球癌症死亡的主要原因，占癌症死亡总数的近20%。因此在临床应用实践中，低剂

6、量CT主要用于肺癌的筛查或随访。适当进行低剂量CT肺癌筛查，有可能降低肺癌死亡率，尤其是慢性阻塞性肺气肿患者。美国癌症研究招募了53454名肺癌高危患者，受试者被随机分配接受三次每年一次的低剂量CT或胸片检查。低剂量CT的阳性筛查率为24.2%，三次胸片检查的阳性筛查率为6.9%。低剂量CT组阳性筛查率为96.4%，胸片组为94.5%，均为假阳性。低剂量CT组肺癌发病率为645例/10万人-年，而胸片组组为572例/10万人-年。低剂量CT组每10万人-年有247例肺癌死亡，胸片每10万人-年有309例死亡，这表明低剂量CT筛查20.0%的肺癌死亡率相对降低。与胸片组相比，低剂量CT组任何原因

7、的死亡率降低了6.7%，因此得出结论使用低剂量CT进行筛查可降低肺癌死亡率。文献报道接受进行了低剂量CT和超低剂量CT检查，由两个经验丰富的胸部独立阅读放射科医生以低剂量CT为参考标准，对结节的数量，大小和位置进行了比较。结果放射科医师在低剂量CT报告了199个结节，在超低剂量CT上报告了196个结节，超低剂量CT与MBIR重建具有98.5%的灵敏度和100%的特异度。两者诊断准确性未见明显差异，但两次扫描之间的有效辐射剂量显著不同（低剂量CT为1.67mSv，超低剂量CT为0.13mSv），因此超低剂量CT以及MBIR重建可提供相当于平片的辐射减少10倍的累积辐射暴露。2.2低剂量CT扫描技

8、术在肺动脉中的应用杜晓峰等对68例患者分别使用低管电压（80kV）低剂量对比剂（50ml）行iDose4迭代重建和常规管电压（120kV）对比剂（85ml）行FBP重建。结果发现双低剂量联合iDose4迭代重建可以在保证图像质量的前提下，降低75.76%的有效辐射剂量以及41.18%的碘摄入量。文献报道疑似肺栓塞患者进行低辐射暴露CT肺动脉造影，分别用MIBR、iDose及FBP三种不同重建算法重建数据，结果与FBP相比，iDose可以降低约55%的噪声，MIBR可以降低约85%的噪声，而且MIBR检测肺栓塞的灵敏度为100%，信噪比高于其它两种算法，其可以更好地显示中心动脉及亚节段动脉肺栓塞

9、情况。2.3低剂量扫描CT技术在间质性肺疾病诊断中的应用文献对56例系统性硬化相关间质性肺疾病进行了研究，55名患者均采用双源CT进行胸部CT检查，两份球管都设定为120kV，110mAs。对照组使用标准剂量及FBP算法生成图像，实验组的A球管减少60%的剂量并用SAFIRE重建。结果发现实验组噪声显著低于对照组，且能更好地显示网状结构、支气管扩张。因此作者得出结论，SAFIRE重建技术可使CT辐射剂量降低60%检测出系统性硬化相关间质性肺疾病。另外两项研究比较了MBIR、ASIR和FBP三种不同重建方法在评价间质性肺疾病图像质量特征，结果发现三种重建技术与标准剂量的疾病诊断没有显著差异，MBIR通过降低图像噪声和条纹伪影，提高了图像质量，较ASIR和FBP相比具有较高的图像分辨率。但与HRCT相比，低剂量方案往往会低估网状或蜂窝状改变，而高估磨玻璃密度。2.4低剂量CT扫描技术在其他肺部疾病中的应用研究表明MBIR能显著提高超低