超高分辨率同步辐射相位对比CT能够在临床剂量水平下实现肺部微结构的成像

《Respiratory Research》：Ultra-high-resolution synchrotron phase-contrast CT enables microstructural pulmonary imaging at clinical dose levels

超分辨相衬CT通过猪和人肺标本验证，在12mGy辐射剂量下结合AI去噪，显著提升肺小结构与细小气道的可视化效果，病理验证准确，为临床非侵入性肺诊断提供新方法。

　　

摘要

背景

基于超高分辨率传播技术的同步辐射相位对比CT是一种新兴的肺部成像技术。然而，其在与标准临床程序所使用的辐射剂量相当的条件下是否可行以及其诊断潜力尚未得到证实。本研究旨在评估相位对比CT与最先进的高分辨率多层CT和支气管镜检查的性能，并首次使用猪和人类肺部标本从组织学角度验证其诊断准确性。

方法

在意大利同步辐射设施中，使用安装在定制的人体模型胸腔模拟器中的肺部标本进行了相位对比CT实验。成像过程中使用了两种光子计数探测器，并采用了多种采集设置，之后通过基于人工智能的去噪技术进行处理。在甲醛蒸汽固定和组织学解剖之前，依次进行了相位对比CT、多层CT和支气管镜检查。图像质量通过定量指标（对比度噪声比、边缘清晰度、功率谱）和定性指标（基于14项标准的放射学评分）进行了评估。

结果

在接近多层CT全剂量（约12 mGy）的辐射剂量下，相位对比CT的有效像素尺寸分别为0.067毫米（Hydra探测器）和0.038毫米（LAMBDA探测器）。去噪处理提高了对比度，同时并未显著损失边缘清晰度。放射学评分显示，相位对比CT在显示周围气道和细小肺实质结构方面优于多层CT。组织学验证证实了成像的准确性。虽然存在源自光源光斑的局限性（约200微米），但这并未妨碍诊断效果的显著提升。

结论

结合基于人工智能的去噪技术，相位对比CT能够在临床相关的辐射剂量下提供详细的、无创的肺部微结构成像。它补充了多层CT的功能，在高级肺部诊断中具有应用潜力，并可能减少对侵入性活检的依赖。