肺癌是全球男性和女性癌症相关死亡率的主要原因。这主要是因为肺癌患者在早期阶段大部分无症状。在诊所中出现诸如咳嗽或胸痛等症状的患者通常已经患有晚期肺癌，尽管进行了治疗，其存活时间非常有限。因此，早期发现肺癌极为重要。
　　 全国肺部筛查试验，一项包括超过53,000名参与者的大规模随机对照试验，证明低肺癌计算机断层扫描筛查肺癌高危人群，肺癌死亡率降低15-20与胸部X光片相比。全国肺部筛查试验的结果是由几家美国医疗协会，包括美国预防服务工作组翻译成推荐肺癌计算机断层扫描使用高风险人群筛检。
　　 尽管计算机断层扫描肺癌筛查带来了与肺癌相关的死亡率降低的益处，但肺癌筛查的主要缺点是其假阳性筛查结果率高。肺癌筛查中的一个具有挑战性的问题是在计算机断层扫描肺癌筛查中发现的中小型肺结节的高患病率。参加计算机断层扫描肺癌筛查的参与者中，多达66%至少有一个肺结节，其中绝大多数是良性的。在全国肺部筛查试验的所有三轮筛选中，24.2%的参与者获得了阳性筛查结果，其中96.4%为假阳性。虽然大多数结节通过非侵入性随访扫描被归类为良性，但是假阳性筛查结果可能会引起一些参与者的焦虑和不必要的侵入性诊断程序，这可能伴随着并发症和增加的医疗成本。为了降低假阳性率，需要一种准确识别恶性结节的方法。
　　 直径测量广泛用于CT肺癌筛查。由于其简单，它易于应用，并且它是目前世界范围内测量肺结节尺寸的主要方法。许多医学协会已并入直径测量在其推荐的结节管理协议，包括Fleischner社会肺结节建议和肺CT筛查报告和数据系统。随着十多年前薄层CT的出现，以及三维分割软件的可用性，肺结节的半自动体积测量已成为一种有价值的替代选择。荷兰-比利时肺癌筛查试验是第一个基于其结节管理方案的大规模肺癌筛查试验，该试验基于半自动测量的肺结节体积而不是手动测量的直径，以及体积方面的结节生长 - 倍增时间。对不确定的肺结节或体积倍增时间，实施额外筛查结果导致额外的短期计算机断层扫描，导致假阳性率低得多与全国肺部筛查试验相比的比率，可比较的敏感性和显著更高的特异性。
　　 几种结节特征显示与肺癌有关。肺结节边缘也可能有助于恶性与良性结节的分化。Spiculated和分叶状结节具有相比于用光滑余量。然而，结节大小和结节的增长速度被认为是最重要的预测。
　　 在肺癌筛查管理方案中，根据新结节的直径或体积截止值以及现有结节生长或生长速率截止值将结节划分为不同的风险组。准确的结节大小估计对于将结节正确分类到其风险组是必要的。结节的误分类可能导致其癌症的恶性概率，误诊或过度诊断低估或高估，以及不必要的侵入性诊断程序的频率增加。
　　 本综述首先关注两项最大的CT肺癌筛查研究，这些研究使用直径或体积测量来估计肺结节大小。其次，将讨论体积和直径测量的内部和内部读数器变异性研究。第三，将提供最近关于基于体积和直径的测量的准确度和精度的幻影研究的概述。第四，将讨论CT扫描和重建参数对体积测量的影响。最后，将提出关于肺结节测量的未来观点。
　　 在全国肺部筛查试验中，结节管理基于手动测量的最大结节直径，或后续CT上的直径增长。结节≥4毫米或直径增加至少10%的参与者被认为是筛查阳性。然而，对于直径为4 毫米的结节，增加10%意味着0.4 毫米，这在手动测量小结节的95%置信区间内。
　　 为了降低全国肺部筛查试验的高假阳性率，美国放射学院发布了肺部CT筛查报告和数据系统，这是一种用于计算机断层扫描肺癌筛查的分类系统。根据数据系统，肺结节根据圆形结节的最大直径分类，并基于非圆形结节的平均直径测量，而不是仅使用全国肺部筛查试验中的最大直径。良性结节的直径截止值从4毫米增加到6毫米。增加了两个中间类别，也被认为是阳性结果，6-8毫米类别、和8-15毫米类别、。生长被定义为直径增加1.5 毫米，而不是全国肺部筛查试验协议中的10%标准。越来越多的结节将从原来的类别上升到更高的风险类别，需要更加集中的管理。此外，具有额外成像结果的结节，例如毛刺，一年内体积增加一倍的磨玻璃结节，以及淋巴结肿大，可归类为高风险组。
　　 良性结节截止值的增加可能降低恶性结节的敏感性。在一项回顾性研究中，有学者将数据系统标准应用于全国肺部筛查试验方案，发现与全国肺部筛查试验方案相比，数据系统方案显示出更高的特异性。然而，数据系统的肺癌敏感性低于全国肺部筛查试验。在另一项研究中，肺部RADS应用于总共2,180名肺癌高风险筛查受试者，其中577名患者的临床随访无效，已经表明，从阳性到阴性屏幕结果重新分类直径在4 毫米和6 毫米之间的结节不会导致假阴性结果的增加。然而，在这项研究中，重新分类的结节数量仅为152，这是有限的。在全国肺部筛查试验中，这种大小类别的结节对肺癌的阳性预测值为0.5%，并且152个结节中的0.8个预测为假阳性。因此，需要更多的研究来证实这些结果。
　　 荷兰-比利时肺癌筛查试验试验是一项大规模随机对照肺癌筛查试验，研究计算机断层扫描是否可以将肺癌相关死亡率降低25%，而无需10年随访筛查。荷兰-比利时肺癌筛查试验和全国肺部筛查试验之间的主要区别之一是，全国肺部筛查试验使用结节直径作为评估结节大小和生长的指标，荷兰-比利时肺癌筛查试验使用半自动测量的结节体积。与全国肺部筛查试验相比，NSTSON采用黑白方法对结节进行分类，除了阴性屏幕结果外，荷兰-比利时肺癌筛查试验还针对结节具有最高不确定性的结节引入了中间屏幕结果。和正屏幕结果。具有不确定结果的筛选者接受了低剂量胸部CT的短期随访。在短期随访CT中体积增长25%，体积倍增时间小于400天的结节被认为是阳性。尽管仍在等待荷兰-比利时肺癌筛查试验试验的最终结果，但发现与基于直径的方案相比，荷兰-比利时肺癌筛查试验策略导致更高的阳性预测值，具有可比较的肺癌敏感性和阴性预测值。
　　 研究中和研究者之间的变异性研究在开发可靠的诊断工具以及了解肺癌筛查领域筛查结果的可变性方面发挥了重要作用。产生低的内部和内部变异性的测量方法导致一致的治疗建议。为此，测量需要是客观的，并且必须准确表示正在测量的对象的真实大小。因此，与手动直径测量相比，通过半自动体积测量估算结节尺寸是一种优越的方法是合乎逻辑的。由于有限的研究比较了小型肺结节测量的内部和内部变异性，因此还将讨论比较较大病变的体积和直径测量的研究。
　　 在一项研究中，多个放射科医师直接测量了54个实心结节。研究发现，对于内部读数器变异性，1.6 毫米生长截止值可确保检测到真实生长，而对于多个放射科医师而言，1.7 毫米生长截止值可确保检测到真正的生长。该研究使用单次CT扫描进行。众所周知，肺结节很少是对称的或球形的，并且CT扫描期间吸气水平的变化会导致结节在不同的旋转位置被扫描，从而增加了直径测量的附加可变性。“咖啡休息”研究，其中在15分钟内重复CT扫描后评估测量变异性，可以证明激励变异的固有变异性。其他一些因素可能导致本研究中发现的巨大变异。首先，与以前的研究相比，本研究中的肿瘤尺寸要大得多。虽然没有统计学意义，但研究发现，与较小的结节相比，较大的病变往往具有较大的测量变异性。其次，尚未描述这30个肿瘤的形态，因为与平滑结节相比，非光滑病变可能产生更大的测量变化。然而，这些研究的结果质疑肺结节的手动直径测量的可重复性。
　　 评估三名放射科医师的32个病灶[平均大小：37.2 毫米的扫描间和扫描内变异性。放射科医师是盲法的，扫描的顺序是随机的。为了评估测量的可重复性，第一和第二放射科医师在两次重复阅读课程之间有2天，而对于第三位放射科医师，所有读数都在一次完成。与其他放射科医生相比，在一次治疗中完成所有读数的第三位放射科医生没有表现出更好的重复性。
　　 直径测量的可变性受重复扫描的影响。由于鼓励水平的差异，由于结节旋转的差异，不对称肺结节的最大横向直径在两次连续扫描之间可以变化很大。因此，假设结节的体积保持不变是合理的，而重复扫描时最大直径可能不同。在一项研究中。评估了半自动体积测量的观察者间变异性。在另一项研究中，评估肺结节大小，吸气水平和结节形态对15分钟内重复扫描的体积测量变异性的影响，同时使用相同的体积测量软件。对于通过测量软件完全分割的结节，吸气水平仅与测量精度微弱相关。结节形状对测量精度的影响是显着的，考虑到球形结节和非球形结节的一致性限制。有人建议将球形结节的半自动体积测量的生长截止值设定为15%，而将非球形结节设定为30%。然而，非球形结节也可根据结节边缘细分为分叶状，毛刺状和不规则状，每种都可能在不同程度上影响测量的可变性。通过对每个结节形态学类别采用单独的生长截止值，可以实现肺癌筛查中更优化的结节管理。
　　 其他几项“咖啡休息”研究发现自动结节体积测量的一致性限制相似。与低剂量CT扫描仪文献中报道的值相比，该值的相似性表明，超低剂量的半自动体积测量是可行的，而不会影响体积测量的精度。
　　 一个重点是体积测量与其半自动功能一起工作。通过手动直径测量和半自动测量之间的比较，无法清楚地看到单独的体积测量的好处，因为不知道自动功能参与多少。通过比较半自动直径测量和半自动体积测量，可以显示体积测量的真正好处。有研究人员将半自动直径测量与肺部肿瘤的半自动体积测量进行了比较，他得出结论，基于协议限制的95%的增长截止值，半自动直径测量应设定为8%，而对于半自动体积测量，应设置为15%。由于本研究中平均肿瘤大小的直径从34到37毫米不等，取决于读者，假设肿瘤是一个完美的球体，直径为5%的假想球形肿瘤，直径变化为8%与作者设定的体积测量的15%截止值相比，体积测量变异性约为25%。与文献中发现的其他研究相比，低测量变异性可能指向结节/肿瘤大小与测量变异性之间的关系。两种类型的半自动测量之间的比较的缺点是性能可以在测量软件之间变化。由于不知道上述研究中的两个软件程序与其他商用软件相比如何表现，因此在确定哪种类型的测量具有更好的准确性和精确度时需要谨慎。
　　 到目前为止讨论的研究集中在测量静态肺部病变。对被测试对靶向治疗敏感的肺部病变的研究可以帮助证明在检测病变的大小变化时体积和直径测量的灵敏度和特异性。比较直径和体积测量的灵敏度，检测肺部病变的大小收缩作为对吉非替尼治疗的反应，对于有和没有表皮生长因子受体致敏突变的肺肿瘤。检测对吉非替尼治疗反应的最佳阈值分别确定为直径和体积减小7.0%和24.9%。对于直径测量，检测表皮生长因子受体致敏突变反应的灵敏度为71%，而特异性为78%，而对于体积测量，灵敏度为90%，特异性为89%。虽然该研究的重点是测量肺部肿块而不是肺结节，但体积测量在检测肿瘤大小变化方面的敏感性和特异性的优势表明，类似的性能差异也适用于较小的肺结节。
　　 总之，尽管上述研究的手动直径测量和半自动体积测量的一致性限制在绝对百分比方面处于相同的范围内，但是发现实际的读者间差异的肺结节的百分比与与手动直径测量相比，半自动结节体积测量值低11%，其中读数器间的变异性通常发生。此外，应考虑体积测量的额外尺寸。假设结节为球形，结节直径的变异为20%，这在不同研究中常见，指的是结节体积的变异为72%。
　　 到目前为止，已经讨论了静态和动态肺结节和肿瘤。然而，患者研究的缺点是肺结节的真实大小尚不清楚。CT体模研究虽然在临床环境中CT扫描的代表性较低，但可以将人工结节的CT衍生结节大小评估与其真实大小进行比较。此外，体模研究允许优化CT扫描和重建参数，而不会伤害受辐射暴露的测试对象。
　　 在拟人化体模研究中，将半自动体积测量与手动直径测量进行了比较。据报道，使用半自动方法时，低剂量CT产生的体积测量比使用手动方法更准确。在他们的拟人化研究中，半自动体积测量和手动直径测量得出的体积都显着低估了三种不同密度的结节尺寸。对于实心结节，与手动直径导出体积相比，半自动体积测量具有明显更小的低估。此外，与半自动直径测量相比，手动直径测量具有明显更大的低估。除此之外，与较大的结节相比，较小的实心结节在CT衍生的体积测量和直径测量中具有较大的相对低估。但是，也有从以往的研究结果相矛盾，因为一些报道低估的随结节尺寸，而其他报告随体积尺寸。所谓的部分容积效应被认为是肺结节半自动体积测量中潜在误差的重要因素。大多数软件使用体素计数法计算结节体积。当体素由部分结节组织和部分低密度肺实质组成时，出现问题。结果，结节边缘周围的体素将表现为相对辐射密度的结节组织和实质的平均密度，视为模糊边缘。根据测量软件设置的阈值，这些部分体积体素可以计算为结节体积的一部分，也可以排除，从而导致结节体积过高或过低。
　　 在随后的幻影研究中，评估小的不规则肺结节的半自动体积测量。CT衍生的半自动体积的不规则结节明显小于实际体积。发现不规则结节的低估百分比大于先前研究中评估的球形结节。此外，发现实际结节体积和结节形状显着影响CT衍生体积。然而，发现观察者不影响CT衍生的体积。与较大和球形结节相比，较小且边缘复杂的结节具有较大的测量误差，这可以通过表面积与体积比来解释，因为表面积与体积比比较大的结节受影响较大部分体积效应比表面积与体积比比低的结节如大球形结节。
　　 总之，在幻像研究中发现，半自动体积测量导致更准确地估计结节尺寸作为手动直径测量。然而，两种测量技术都导致低估了实际的结节大小。
　　 优化扫描和重建参数可以提高肺结节测量的准确性。已经研究了几个参数对体积测量精度和精度的影响，包括切片厚度和重建核。
　　 如前所述，部分体积效应会导致体积测量误差，特别是在尺寸较小且边缘复杂的结节中，因为它们具有较大的表面积与体积比。 然而，通过减小CT的切片厚度，可以减小体素尺寸。因此，可以减小部分体积效应的影响并且可以提高测量精度。在许多研究中已经评估了切片厚度对体积测量的影响。有学者已发现在薄和厚切片厚度设置之间肿瘤体积测量值的差异为20%。
　　 在体模研究中，还评估了切片厚度对半自动体积测量的影响。在最近的一项研究中，有人确定对肺结节大小的测量误差有显着贡献的因素。切片厚度×准直以及结节大小和与血管和胸壁的附着被发现是测量误差的主要因素。也有人报道了关于切片厚度的类似发现。体积过高估计与截面厚度直接相关。
　　 在CT成像中，图像细节和图像噪声之间存在折衷。在图像重建期间，应用数学滤波器来改变一些图像特征。选择详细的内核以增强细节，通常以增加的成像噪声为代价，同时选择软内核以减少图像中的噪声。然而，降低噪音通常会增加模糊并降低细节的可见度。像部分体积效应引起的模糊一样，它对结节体积测量有影响，软核也可以通过沿结节边缘引入模糊以类似的方式影响结节体积测量。据报道，硬核或软核的选择对合成结节的测量误差有显着影响。同样，报告的硬核比使用中等核重建的图像产生更好的重复性系数。
　　虽然硬核通常产生更好的测量结果，与软核相比具有更低的测量误差和更好的精度，但图像噪声仍然是一个问题，并且可能影响肺结节可检测性和体积测量。有人一些学者报道，在信号噪声比为1.5和更低的情况下结节检测灵敏度降低，噪音对体积测量没有显着影响。报告低剂量结核测量低估，报告低于5 毫米的结节低估了23.9%。报告结果的差异可能是由于不同切片厚度的选择和重建内核的类型造成的。
　　 有越来越多的证据表明，与直径测量相比，肺结节的体积测量更准确，更可重复。通过优化扫描和重建参数，可以进一步提高测量的准确性和可重复性，甚至更接近肺结节的物理体积。但是，直径测量的情况可能较少。
　　最近，迭代重建已被引入CT成像。与重建核相比,迭代重建旨在降低图像的噪声，同时最小化对图像细节的折衷。这使得可以进行超低剂量CT扫描，产生与计算机断层扫描相当的图像质量和细节的CT图像。据报道，与具有滤波反投影的计算机断层扫描相比，具有迭代重建的超低剂量CT在检测肺结节方面具有更高的灵敏度。此外，当迭代重建与具有滤波反投影的计算机断层扫描进行比较时，未发现结节体积或直径测量值的显着差异。
　　 商业上可获得的软件在测量精度和精度方面可以有很大差异，更不用说由于它们与肺实质的对比度较低而在测量亚固体/部分固体结节的尺寸方面表现不佳。据报道，三种市售体积测量软件的体积测量值存在显着差异，这些测量软件可能会影响结节的大小分类。除此之外，肺结节的半自动体积测量的大变化的主要因素之一是血管和胸膜附着。因此，分割软件的改进以及CT成像参数的标准化是将半自动体积测量实施到临床实践中的重要部分。
　　 在决定在欧洲实施肺癌筛查之前，等待荷兰-比利时肺癌筛查试验试验的最终筛选结果。然而，随着美国肺癌筛查的实施，以及全世界临床护理中偶然检测到的大量结节，使用精确和准确的方法估计结节大小和检测结节生长是非常重要的。先前研究的积极结果表明，在未来的半自动体积测量中可以取代结节直径的手动测量。