低劑量能譜CT結(jié)合ASIR重建鑒別孤立性肺結(jié)節(jié)的應(yīng)用研究

肖慧娟　譚紅娜　梁盼　高劍波　劉杰　侯平　王素雅　王博

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·論著·

低劑量能譜CT結(jié)合ASIR重建鑒別孤立性肺結(jié)節(jié)的應(yīng)用研究

肖慧娟譚紅娜梁盼高劍波劉杰侯平王素雅王博

目的探討低劑量能譜CT結(jié)合自適應(yīng)迭代重建技術(shù)(ASIR)在肺結(jié)節(jié)定性診斷中的價值。方法應(yīng)用低劑量能譜CT對56例患者肺結(jié)節(jié)進(jìn)行雙期掃描，所有肺結(jié)節(jié)均經(jīng)病理證實。利用附帶能譜分析軟件，分別測量雙期基物質(zhì)密度圖像上病灶和同層面主動脈的碘基值、水基值，并計算兩期病灶相對于主動脈的標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度值、標(biāo)準(zhǔn)化水濃度、兩期標(biāo)準(zhǔn)化碘含量之差及標(biāo)準(zhǔn)化水含量之差；并計算雙期能譜曲線斜率。采用獨立樣本t檢驗比較良、惡性肺結(jié)節(jié)之間兩期碘基值、水基值、標(biāo)準(zhǔn)化碘水濃度及能譜曲線斜率的差異。結(jié)果入組患者肺結(jié)節(jié)中惡性結(jié)節(jié)36例，良性結(jié)節(jié)20例。惡性結(jié)節(jié)的兩期碘基值、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度之差均高于良性結(jié)節(jié)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.460,2.236,4.501,2.030,3.457,P<0.05)；兩期水基值、標(biāo)準(zhǔn)化水濃度及標(biāo)準(zhǔn)化水濃度之差良惡性結(jié)節(jié)間無統(tǒng)計學(xué)差異(t=0.688,0.412,0.179,0.546,0.828,P>0.05)。惡性結(jié)節(jié)雙期斜率分別為2.371±0.841、2.525±0.838，良性結(jié)節(jié)雙期斜率分別為1.489±0.598、1.662±0.502，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=4.138,4.196,P<0.05)。結(jié)論低劑量能譜CT兩期碘基值、標(biāo)準(zhǔn)化碘含量、標(biāo)準(zhǔn)化碘含量之差及能譜曲線斜率有助于良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別，具有較高的臨床應(yīng)用價值。

能譜CT;肺結(jié)節(jié);體層攝影術(shù);X線計算機；自適應(yīng)性統(tǒng)計迭代重建

能譜CT通過能譜掃描的技術(shù)可得到單能量圖像、物質(zhì)分離圖像、能譜曲線和有效原子序數(shù)等多個掃描參數(shù)[1-2]。自適應(yīng)迭代重建技術(shù)(adaptive statistical iterative reconstruction, ASIR)可降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量[3-5]，第二代能譜結(jié)合ASIR 重建技術(shù)可在低劑量的前提下實現(xiàn)能譜掃描。肺癌為致死率最高的惡性腫瘤之一[6]，對肺癌的早期診斷一直是影像診斷探索的熱點。本研究采用低劑量能譜成像對肺良惡結(jié)節(jié)行雙期掃描，測量碘水基值，并得到相應(yīng)能量衰減曲線，計算標(biāo)準(zhǔn)化碘水濃度及能譜曲線斜率，用以比較肺良惡結(jié)節(jié)的差異，旨在探討低劑量能譜成像所得各參數(shù)在肺良惡性結(jié)節(jié)鑒別診斷中的價值。

材料與方法

一、研究對象

本研究獲得醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)，檢查前所有患者均簽署了知情同意書。收集我院2014年1月至2014年11月間，經(jīng)X線或CT平掃發(fā)現(xiàn)的孤立性肺結(jié)節(jié)的患者58例，行低劑量能譜雙期增強掃描。其中1例未閉氣，1例實性成分太少被剔除，列入本研究的患者共56例。其中男性32例，女性24例，年齡42～83歲，平均62歲。所有病例均經(jīng)手術(shù)、支氣管鏡活檢或CT引導(dǎo)下穿刺病理證實，部分炎性結(jié)節(jié)經(jīng)抗炎治療后復(fù)查好轉(zhuǎn)并經(jīng)臨床證實。惡性結(jié)節(jié)36例(其中腺癌23例，鱗癌10例，小細(xì)胞癌1例，細(xì)支氣管肺泡癌1例，轉(zhuǎn)移1例)，良性結(jié)節(jié)20例(其中炎性8例，結(jié)核球8例，錯構(gòu)瘤2例，硬化性血管瘤2例)。

二、檢查方法

患者取仰臥位，用GE寶石能譜CT機(GE Discovery CT750HD)胸部增強低劑量GSI掃描模式于對比劑注射后30 s及60 s分別行雙期增強掃描，ASIR設(shè)定為40%，自動調(diào)制管電流 ，最高260 mA，管電壓 80/140 kVp 瞬時切換，螺距1.375︰1，X線球管轉(zhuǎn)速 0.8 s/r，重建層厚及層間距為1.25 mm。使用非離子型造影劑碘克沙醇(威視派克，270 mg I/ml)80～100 ml，劑量為1.5 ml/kg，流率3.5 ml/s。

三、圖像分析

所有數(shù)據(jù)用AW4.6工作站(GE HealthCare, USA)GSI Volume Viewer軟件分析處理。兩名有5年和10年工作經(jīng)驗的放射科大夫分別對圖像進(jìn)行分析，在分析過程中可以根據(jù)圖像顯示情況自行調(diào)節(jié)窗寬和窗位。用最大層面全腫瘤區(qū)域法選擇感興趣區(qū)。在碘水對物質(zhì)分離圖像的碘基圖像上，對所有病灶分別進(jìn)行動脈期(arterial phase, AP)及靜脈期(venous phase ,VP)碘含量(iodine concentrations, IC)及水含量(water concentrations, WC)的測定(WCles)，且同時測量同層面降主動脈或鎖骨下動脈的碘含量(ICao)及水含量( WCao)，并計算病灶標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(Normalized iodine concentrations, NIC)，即病灶碘含量/主動脈碘含量(NIC= ICles/ ICao)、病灶標(biāo)準(zhǔn)化水濃度(normlized water concentrations, NWC )，即病灶水含量/主動脈水含量( NWC = WCles/WCao)、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度之差(iodine concentration difference, ICD)(ICD=NICVP-NICAP)及標(biāo)準(zhǔn)化水濃度之差( water concentration difference, WCD )( WCD = NWCVP-NWCAP)。由公式K40-100KeV=(40KeV-100KeV)HU/100-40計算斜率[7]。

四、統(tǒng)計學(xué)方法

結(jié)　　果

惡性結(jié)節(jié)的兩期碘基值、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度(NIC)及標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度之差(ICD)均明顯高于良性結(jié)節(jié)，見表1，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(見圖1A、B、C，圖2A、B、C)。良惡性結(jié)節(jié)雙期水基值、標(biāo)準(zhǔn)化水含量(NWC)及標(biāo)準(zhǔn)化水含量之差(WCD)無統(tǒng)計學(xué)差異，見表2。比較動、靜脈期良惡性肺結(jié)節(jié)能量衰減曲線的斜率，得出惡性結(jié)節(jié)動脈期及靜脈期斜率均高于良性結(jié)節(jié)(圖1D、1E，圖2D、2E)，兩組間比較P值均<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1　良、惡性結(jié)節(jié)兩期碘基值、NIC及ICD比較

注：碘基值單位100 μg/ml；結(jié)節(jié)碘基值A(chǔ)P代表動脈期結(jié)節(jié)碘基值；結(jié)節(jié)碘基值VP代表靜脈期結(jié)節(jié)碘基值

表2　良、惡性結(jié)節(jié)兩期水基值、NWC及WCD比較

注：水基值單位mg/ml；結(jié)節(jié)水基值A(chǔ)P代表動脈期結(jié)節(jié)水基值；結(jié)節(jié)水基值VP代表靜脈期結(jié)節(jié)水基值

討　　論

能譜CT應(yīng)用短短幾年來，在低劑量成像、去金屬偽影、微小病灶的檢出及一些體模研究方面已取得了一系列成果[8-9]。很多報道顯示ASIR重建可明顯減降低圖像噪聲[10-11]。

本研究采用第二代能譜CT結(jié)合ASIR重建，將能譜與ASIR相結(jié)合，較第一代能譜劑量大大降低。并采用超低濃度等滲對比劑270 mgI/ml，減少了患者的不良反應(yīng)發(fā)生率。

本研究顯示惡性結(jié)節(jié)雙期碘基值、標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度及標(biāo)準(zhǔn)化碘濃度之差均高于良性結(jié)節(jié)。分析原因可能為惡性結(jié)節(jié)內(nèi)腫瘤細(xì)胞的異常增殖造成新生血管壁發(fā)育不成熟，管壁通透性增加所致[12-14]。癌性結(jié)節(jié)大多有豐富新生小血管，血供較為豐富，碘基值相關(guān)指標(biāo)較高，但因其缺乏靜脈及淋巴回流系統(tǒng)，對比劑較多彌散至血管外間隙，故惡性結(jié)節(jié)靜脈期碘基值相關(guān)指標(biāo)下降不明顯。而良性結(jié)節(jié)大多血供不豐富，血管基底膜完整，通透性未增加，故良性結(jié)節(jié)碘基值指標(biāo)較低。此外，由于良性結(jié)節(jié)缺乏血管，對比劑填充較慢，相對惡性結(jié)節(jié)強化時間會延遲，故靜脈期碘基值高于動脈期。本組患者中有8例炎性結(jié)節(jié)，有報道顯示活動性炎性結(jié)節(jié)由于炎性物質(zhì)的刺激，內(nèi)亦可有較多血管，故活動性炎性結(jié)節(jié)亦可有較高碘基值，部分可與惡性結(jié)節(jié)有交叉。隨著活動性炎性結(jié)節(jié)向慢性炎性結(jié)節(jié)轉(zhuǎn)化，病灶內(nèi)的纖維成分逐漸增多而血管成分減少，慢性炎性結(jié)節(jié)也和其它良性結(jié)節(jié)一樣缺乏血管。本組整體結(jié)果顯示惡性結(jié)節(jié)碘基指標(biāo)高于良性結(jié)節(jié)，其中少量活動炎性結(jié)節(jié)并未影響良惡性結(jié)節(jié)碘含量指標(biāo)的整體比較。

在碘—水基物質(zhì)分離的水基圖上，對水含量相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行比較分析得出良惡性結(jié)節(jié)間水基值、標(biāo)準(zhǔn)化水含量及標(biāo)準(zhǔn)化水含量之差均無統(tǒng)計學(xué)意義。理論上講惡性結(jié)節(jié)不僅腫瘤細(xì)胞多，血管容量亦較大，細(xì)胞內(nèi)外間隙水分均較多；而良性結(jié)節(jié)中炎性結(jié)節(jié)充血期血流量增大，細(xì)胞內(nèi)外水分均增加，兩者間水含量指標(biāo)可有交叉。結(jié)核球是由纖維組織包裹干酪樣壞死物而成，干酪樣壞死區(qū)鏡下表現(xiàn)為無結(jié)構(gòu)的的顆粒狀紅染物，呈凝固性壞死，內(nèi)富含脂質(zhì)，狀似干酪，而水分含量很少；本組病例中炎性結(jié)節(jié)較高的含水量可能是致使兩組間水含量相關(guān)指標(biāo)無統(tǒng)計學(xué)差異的原因。

結(jié)節(jié)的血供情況與感興趣區(qū)內(nèi)的碘濃度關(guān)系密切[15]，本研究顯示惡性結(jié)節(jié)的碘含量均高于良性結(jié)節(jié)，因此增強引入對比劑后能譜曲線的差異與病灶內(nèi)的碘濃度有關(guān)。故本研究中良惡性結(jié)節(jié)能量衰減曲線與碘濃度指標(biāo)一致，而惡性結(jié)節(jié)能譜曲線斜率高于良性結(jié)節(jié)。

本研究尚存在以下幾個方面的不足：①患者數(shù)量有限；②未對不同病理類型的肺癌及良性結(jié)節(jié)進(jìn)行分類研究，尤其是良性結(jié)節(jié)中的活動性炎性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)間指標(biāo)有交叉，需擴大病例數(shù)量進(jìn)一步分類比較。綜上所述，低劑量能譜CT結(jié)合ASIR重建技術(shù)在更低劑量的前提下所得各參數(shù)值有助于良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別，具有較高的臨床應(yīng)用價值。

1楊璐, 王守安, 朱慶強, 等. CT能譜成像鑒別肝臟微小轉(zhuǎn)移瘤與小囊腫[J]. 中國醫(yī)學(xué)影像技術(shù), 2013, 29(1): 92-96.

2Chae EJ, Song JW, Seo JB, et al. Clinical utility of dual-energy CT in the evaluation of solitary pulomonary nodules: initial experience[J]. Radiology, 2008, 249(2): 671-681.

3Koc G, Courtier JL, Phelps A, et al. Computed tomography depiction of small pediatric vessels with model-based iterative reconstruction[J]. Pediatr Radiol, 2014, 44(7): 787-794.

4Neroladaki A, Botsikas D, Boudabbous S, et al. Computed tomography of the chest with model-based iterative reconstruction using a radiation exposure similar to chest X-ray examination: preliminary observations[J]. Eur Radiol, 2013, 23(2): 360-366.

5Xu Y, He W, Chen H, et al. Impact of the adaptive statistical iterative reconstruction technique on image quality in ultra-low-dose CT[J]. Clin Radiol, 2013, 68(9): 902-908.

6錢桂生. 肺癌不同病理類型發(fā)生率的變化情況及其原因[J/CD]. 中華肺部疾病雜志: 電子版, 2011, 4(1): 1-6.

7李銘, 鄭向鵬, 李劍穎, 等. 甲狀腺結(jié)節(jié)的能譜CT 研究[J]. 中華放射學(xué)雜志, 2011, 45(8): 780-781.

8Kim YK, Park BK, Kim CK, et al. Adenoma characterization: adrenal protocol with dual-energy CT[J]. Radiology, 2013, 267(1): 155-163.

9Kar?aaltincaba M, AktaA, et al. Dual-energy CT revisited with multidetector CT: review of principles and clinical applications[J]. Diagn Interv Radiol, 2011, 17(3): 181-194.

10Prakash P, Kalra MK, Ackman JB, et al. Diffuse lung disease:CT of the chest with adaptive statistical iterative reconstruction technique[J]. Radiology, 2010, 256(1): 261-269.

11Leipsic J, Nguyen G, Brown J, et al. A prospective evaluation of dose reduction and image quality in chest CT using adaptive statistical iterative reconstruction[J]. AJR Am J Roentgenol, 2010, 195(5): 1095-1099.

12Goo HW, Yang DH, Kim N, et al. Collateral ventilation to congenital hyperlucent lung lesions assessed on xenon-enhanced dynamic dual-energy CT: an initial experience[J]. Korean J Radiol, 2011, 12(1): 25-33.

13Hur S, Lee JM, Kim SJ, et al. 80-kVp CT using Iterative Reconstruction in Image Space algorithm for the detection of hypervascular hepatocellular carcinoma: phantom and initial clinical experience[J]. Korean J Radiol, 2012, 13(2): 152-164.

14Ruoslahti E. Specialization of tumor vasculature[J]. Nat Rev Cancer,2012, 2(2): 83-90.

15Lee SH, Hur J, Kim YJ, et al. Additional value of dual-energy CT to differentiate between benign and malignant mediastinal tumors: an initial experience[J]. Eur J Radiol, 2013, 82(11): 2043-2049.

(本文編輯：王亞南)

肖慧娟，譚紅娜，梁盼，等. 低劑量能譜CT結(jié)合ASIR重建鑒別孤立性肺結(jié)節(jié)的應(yīng)用研究[J/CD]. 中華肺部疾病雜志： 電子版， 2016， 9(4)： 396-399.

The application research of low-dose spectral CT imaging combined with ASIR reconstruction in differenting the solitary pulmonary nodules

XiaoHuijuan,TanHongna,LiangPan,GaoJianbo,LiuJie,HouPing,WangSuya,WangBo.

DepartmentofRadiology,theFistAffiliatedHospitalofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052,China

GaoJianbo,Email：cjr.gaojianbo@vip.163.com

ObjectiveTo evaluate the value of low-dose spectral CT imaging combined with ASIR reconstruction in differenting the solitary pulmonary nodules. MethodsFifty-six nodules were all underwent dual-phase enhanced scan using the second generation of low-dose spectral CT and confirmed by pathology. The water concentration, iodine concentration, normalized iodine/water concentration, iodine/water concentration difference and the slope curve in dual-phase of spectral imaging were analized. Independent sample test was used for the statistic analysis between the two groups. ResultsThere were 36 patients of malignant, 26 patients of benign. The iodine concentration, normalized iodine concentration and iodine concentration difference in dual phase of the malignant nodules were higher than benign nodules. The differences were statistically significant(t=5.460,2.236,4.501,2.030,3.457,P<0.05); There were no statistical differences among water concentration、normalized water concentration and the water concentration difference of dual phase between benign and malignant nodules(t=0.688,0.412,0.179,0.546,0.828,P>0.05).The slope curve of malignant nodules in dual-phase were 2.371±0.841, 2.525±0.838;the slope curve of benign nodules in dual-phase were1.489±0.598, 1.662±0.502. The differences of the slope curve in dual-phase were statistically significant between the two groups(t=4.138, 4.196,P<0.05). ConclusionsThe iodine concentration, normalized iodine concentration, iodine concentration difference and the slope curve of nodules in dual phase using the low-dose spectral CT imaging is helpful for differenting benign and malignant nodules and has high clinical value.

Spectral CT imaging;Pulmonary nodule;Tomography;X-ray computed;Adaptive statistical iterative reconstruction

10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.04.009

河南省杰出人才基金資助項目(144200510008)

450052 鄭州，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院CT室

高劍波，Email：cjr.gaojianbo@vip.163.com

R563

A

2015-07-01)