采用迭代算法重建较常规滤波反投影法可明显降低图像噪声，提高图像质量，有效降低受检者的辐射剂量^[1-2]。低剂量胸部CT扫描技术广泛应用于肺癌筛查，且检出的肺内磨玻璃密度结节(ground glass nodule, GGN)明显增多^[3]。肺部GGN可以是不典型腺瘤样增生、原位癌、微浸润性腺癌甚至浸润性腺癌^[4]。以往研究筛查早期肺癌多采用低管电压或低管电流的方法，缺点在于不能根据受检者的体型实现个性化扫描。因此，本研究旨在通过胸部仿真体模探讨CareDose 4D联合Care kV对肺部GGN图像质量和辐射剂量的影响，为临床个性化低剂量CT筛查GGN提供参考。

1.材料：采用成年男性胸部仿真体模[成都剂量人体模型(Chengdu dosimetric phantom，CDP)]，体模由纵隔、肺和骨骼等组织构成。体模内放置6个模拟的GGN。GGN 1~6的最大径分别为5、6、7、8、9、10 mm。6个GGN分布于左肺上、中、下肺层面。

2.扫描方法：采用德国Siemens Definition Flash双源CT扫描仪。采用7种低剂量方案对含有6个GGN的胸部仿真体模行CT扫描。方案1采用CareDose 4D(参考管电流30 mAs)+ Care kV(参考管电压100 kV)。方案2、3、4管电压120 kV，管电流分别为30、20、10 mAs，方案5、6、7管电压100 kV，管电流分别为30、20、10 mAs。其他扫描参数一致，准直器宽度128×0.6 mm，螺距1.0，旋转时间0.33 s/周，扫描视野(SFOV) 500 mm，显示视野(DFOV) 350 mm，扫描范围固定。各方案均采用迭代重建算法(SAFIRE)(Level 5)重建，重建层厚和层间距均为0.5 mm，卷积核I50 f，窗宽1 200 HU，窗位-600 HU。

3.图像质量分析：将原始数据传输至德国Siemens Syngo.Via工作站。由2名资深放射科医师采用盲法对图像质量进行客观评价和主观评分。

(1) 客观评价：分别测量6个GGN的CT值(CT_GGN)，感兴趣区(ROI)面积约为GGN的2/3；并测量6个GGN层面胸前空气区空气的CT值(CT_空气)及标准差(SD)，ROI面积约为129.4 mm²，计算平均CT值和噪声(SD)。计算GGN的对比噪声比(contrast noise ratio, CNR)，CNR=(CT值_GGN－CT值_空气)/SD_空气。

(2) 主观评分：5分，GGN清晰可见，GGN内部结构清晰，边缘锐利，完全满足诊断要求；4分，GGN清晰可见，GGN内部结构比较清晰，边缘比较锐利，能满足诊断要求；3分，GGN可见，GGN内部结构欠清晰，边缘欠锐利，基本满足诊断要求；2分，GGN尚可见，但内部结构模糊，边缘不清，不能满足诊断要求；1分，GGN不可见，不能满足诊断要求。评分≥3分认为图像能满足临床诊断要求。

4.辐射剂量：扫描完成后，由设备自动给出各方案的容积CT剂量指数(volume CT dose index, CTDI_vol)、剂量长度乘积(dose length product, DLP)，并计算有效剂量(effective dose, E)，E=DLP×k，k=0.014mSv·mGy^-1·cm^-1[5]。

5.统计学处理：采用SPSS 18.0软件进行分析。采用Kolmogorov-Smirnov检验评价计量资料是否符合正态分布，符合正态分布的资料用x±s表示。两组计量资料间比较采用t检验，多组计量资料间比较采用单因素方差分析，如差异有统计学意义，则结合LSD法进行组内两两比较。各方案的辐射剂量直接比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

1.图像质量：各方案GGN的CT值差异无统计学意义(P＞0.05)。方案1的SD高于方案2、3、5，低于方案7，而CNR低于方案2、3、5，高于方案7，差异均有统计学意义(t=13.020、9.560、8.120、-5.720、-7.849、-5.192、-4.130、1.361，P＜0.05)。方案1的SD、CNR与方案4、6差异均无统计学意义(P＞0.05)，见表 1。方案1、2、3、5、6各GGN的主观评分均≥3分，方案4、7各有1个GGN的主观评分＜3分。见表 2。

表 1(Table 1)

表 1 不同扫描方案人体模型磨玻璃密度结节的客观评价指标(x±s) Table 1 Objective indexes for assessing image quality of ground glass nodule of phantom in different scanning schemes(x±s) 方案 扫描参数 CNR CT值(HU) SD(HU) 1 Care Dose 4D+Care kV 11.6±1.6 -638.2±47.2 31.0±2.8 2 120 kV+30 mAs 18.4±3.2a -620.2±46.2 20.8±2.7a 3 120 kV+20 mAs 15.8±2.6a -622.5±41.7 24.3±4.2a 4 120 kV+10 mAs 11.0±2.2 -634.2±45.7 33.4±4.8 5 100 kV+30 mAs 14.7±2.1a -626.1±50.3 25.6±4.4a 6 100 kV+20 mAs 12.4±2.4 -627.4±46.1 30.4±5.3 7 100 kV+10 mAs 9.2±1.9a -635.9±39.3 39.6±7.3a F值 21.014 0.235 19.108 P值 0.000 0.964 0.000 注：GGN.磨玻璃密度结节；CNR.对比噪声比；SD.噪声。a与方案1比较，t=13.020、9.560、8.120、-5.720、-7.849、-5.192、-4.130、1.361，P＜0.05

表 1 不同扫描方案人体模型磨玻璃密度结节的客观评价指标(x±s) Table 1 Objective indexes for assessing image quality of ground glass nodule of phantom in different scanning schemes(x±s)

表 2(Table 2)

表 2 不同扫描方案人体模型磨玻璃密度结节的主观评分 Table 2 Subjective score for ground glass nodule of phantom in different schemes 方案 扫描参数 GGN 1 GGN 2 GGN 3 GGN 4 GGN 5 GGN 6 1 CareDose 4D+Care kV 3 4 4 4 4 4 2 120 kV+30 mAs 4 5 5 5 5 5 3 120 kV+20 mAs 4 4 5 5 5 5 4 120 kV+10 mAs 2 4 4 4 4 4 5 100 kV+30 mAs 4 4 4 5 5 5 6 100 kV+20 mAs 3 4 4 4 4 5 7 100 kV+10 mAs 2 3 4 4 4 4 注：GGN：磨玻璃密度结节。GGN 1~6的最大径分别为5、6、7、8、9、10 mm

表 2 不同扫描方案人体模型磨玻璃密度结节的主观评分 Table 2 Subjective score for ground glass nodule of phantom in different schemes

2.辐射剂量：采用Care Dose 4D+Care kV扫描时，方案1的管电压为100 kV，管电流范围为10~27 mAs，有效管电流为18 mAs。方案1的CTDI_vol、DLP、E均明显低于方案2、3、5、6，而高于方案4、7。其中，方案1的E较方案2、3、5、6分别降低了63.0%、44.4%、38.8%、9.1%，而较方案4、7分别增加了7.1%、76.5%(表 3)。

表 3(Table 3)

表 3 不同扫描方案人体模型的辐射剂量 Table 3 Radiation dose to phantom in different scanning schemes 方案 扫描参数 CTDIvol (mGy) DLP (mGy·cm) E (mSv) 1 CareDose 4D+Care kV 0.75 21.3 0.30 2 120 kV+30 mAs 2.03 57.7 0.81 3 120 kV+20 mAs 1.36 38.7 0.54 4 120 kV+10 mAs 0.69 19.7 0.28 5 100 kV+30 mAs 1.22 34.8 0.49 6 100 kV+20 mAs 0.83 23.6 0.33 7 100 kV+10 mAs 0.42 12.0 0.17 注：CTDIvol.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积；E.有效剂量

表 3 不同扫描方案人体模型的辐射剂量 Table 3 Radiation dose to phantom in different scanning schemes

近年来，肺腺癌的发病率逐渐升高，已成为最常见的肺癌类型^[6]。肺内磨玻璃密度结节与早期肺腺癌有一定的相关性^[7]。肺癌如果能在早期阶段(尤其是I期)手术切除，患者预后将明显改善，因此，积极规范地开展低剂量CT筛查早期肺癌意义重大，可明显降低患者病死率^[8]。多项研究显示，采用低管电压或低管电流筛查早期肺癌可获得满意的图像质量，且不影响诊断^[9-10]，但尚缺少个性化的检查方案。因此，本研究主要探讨CareDose 4D联合Care kV在个性化低剂量CT筛查GGN中的应用价值。

自动管电流调制技术(CareDose 4D)可根据人体解剖部位厚度的变化智能调节管电流(mAs)，从而获得各层相同的图像质量，但没有解决射线能量与体厚不匹配的问题。自动管电压(Care kV)调制技术可根据受检者定位像中前后径或左右径以及射线衰减特性，自动选择适合受检者的管电压值，可有效避免体厚过大射线能量穿透性不足，或体厚过小射线能量过大^[11-12]。CareDose 4D和Care kV相结合可一定程度上实现患者的个性化扫描。中华医学会专家共识推荐，有新一代迭代算法的CT设备可使用100~120 kV、低于30 mAs作为低剂量CT筛查方案^[13]。因此，本研究采用CareDose 4D、Care kV时，参考管电流、参考管电压分别设为30 mAs、100 kV。

本文研究显示，在不同的低剂量扫描方案下，GGN的平均CT值差异无统计学意义。方案1的SD高于方案2、3、5，低于方案7，而CNR低于方案2、3、5，高于方案7，差异均有统计学意义。这可能是因为方案1的扫描管电压(100 kV)低于方案2、3，有效管电流(18 mAs)低于方案5，高于方案7。而方案1的SD、CNR与方案4、6差异均无统计学意义。方案1、2、3、5、6各GGN的主观评分均≥ 3分，方案4、6各有1个GGN的主观评分＜3分。赵飞等^[14]研究显示采用双定位像结合CareDose 4D和Care kV行肺部CT扫描可获得诊断要求的图像质量，且有效降低受检者的辐射剂量。刘丹丹和牛延涛^[12]研究显示不同扫描中心结合CareDose 4D和Care kV对CT扫描部位的辐射剂量有很大影响。这一定程度上说明CareDose 4D+Care kV技术在胸部CT扫描中具有一定的价值。本研究的优点在于探讨了CareDose 4D+Care kV技术在低剂量胸部CT扫描中对GGN图像质量的影响。

本研究还显示，采用CareDose 4D+Care kV扫描时，设备自动选择的管电压为100 kV，管电流范围为10~27 mAs，有效管电流为18 mAs，不同层面的管电流有所不同。采用方案1扫描时，尽管图像的客观图像质量低于方案2、3、5、6，但6个GGN主观评分均≥3分，完全满足临床诊断要求，而方案1的CTDI_vol、DLP、E均明显低于方案2、3、5、6，其中，方案1的E较方案2、3、5、6分别降低了63.0%、44.4%、38.8%、9.1%。尽管方案1的CTDI_vol、DLP、E均明显高于方案4、7，但其图像质量要好于方案4、7，此外，方案4、7各有1个GGN的主观评分＜3分。综合考虑，笔者认为采用CareDose 4D联合Care kV在低剂量CT筛查GGN时，可一定程度上实现个性化扫描，且明显降低辐射剂量。此外，本研究低剂量CT筛查方案中的CTDI_vol、有效剂量较以往研究也得到了进一步降低^[9-10]。

本研究的局限性在于：研究为体模研究，未验证CareDose 4D联合Care kV在临床低剂量CT检查中的应用；仅对最大径≥5 mm的GGN进行分析，未对最大径＜5 mm的GGN和肺部实性结节进行研究；是否适用于其他类型的疾病尚不明确。

综上所述，采用CareDose 4D+Care kV筛查GGN时，可一定程度上实现个性化扫描，在保证GGN图像质量的同时，有效降低辐射剂量。