能譜CT虛擬平掃圖像在腎癌中的應(yīng)用*

竇越群，馬光明，于 楠，段海峰，楊創(chuàng)勃，張兆國

（陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院，咸陽 712000）

腎癌占腎臟腫瘤的80%～90%，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)移率高，數(shù)據(jù)顯示腎癌的發(fā)病率呈遞增趨勢[1]。由于CT檢查成本低以及時(shí)間、空間和密度分辨率較高，CT已成為腎癌篩查、檢測、分期和隨訪的主要影像學(xué)方法。腎癌TNM 分期及術(shù)前顯示腫瘤對腫瘤的治療有重要價(jià)值[2]。目前腎癌CT檢查，常規(guī)方案是平掃加三期增強(qiáng)（皮、髓質(zhì)期和排泄期）[3]。然而，多期CT 檢查意味著輻射劑量的增加。如何在不影響臨床診斷的同時(shí)減少輻射劑量是影像學(xué)關(guān)注焦點(diǎn)[4]。能譜CT 檢查后，利用物質(zhì)分離獲得水（碘）基物質(zhì)圖，而后濾掉碘可獲得虛擬平掃（virtual non contrast，VNC）圖像。有研究顯示VNC 圖像能取代常規(guī)平掃，降低輻射劑量和醫(yī)療成本[5]。VNC 已廣泛應(yīng)用在頭、頸、胸和腹部成像。然而，使用VNC圖像對腎癌進(jìn)行綜合評估的報(bào)道較少。因此，本文旨在評估腎癌中VNC能否替代常規(guī)平掃。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選擇陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院2018 年8 月至2020 年9 月經(jīng)手術(shù)證實(shí)為腎癌患者56例，女19例，男37例，年齡30～83歲，平均（60.45±12.25）歲。術(shù)后經(jīng)病理證實(shí)透明細(xì)胞型45例，乳頭型7例，嫌色細(xì)胞腎癌4例。排除標(biāo)準(zhǔn)：臨床情況不穩(wěn)定及檢查前接受治療患者。

1.2 儀器與方法 采用本院能譜CT 機(jī)（discovery CT 750 HD）進(jìn)行掃描，掃描前簽署知情同意書?；颊呔谐Ｒ?guī)平掃，皮、髓質(zhì)期（能譜模式）、排泄期（常規(guī)模式），這是本院腎臟占位增強(qiáng)常用掃描協(xié)議，掃描范圍從膈頂?shù)诫p腎下極。常規(guī)掃描參數(shù)：電壓120 kVp，自動(dòng)管電流，噪聲指數(shù)（noise Iabel，NI）設(shè)置為12 HU，層厚5 mm，螺距0.984∶1。增強(qiáng)掃描參數(shù)：高低電壓（80 kVp、140 kVp）0.5 s 內(nèi)切換，體重指數(shù)（Ibm）≥28 kg/m2采用GSI-1 協(xié)議，Ibm＜28 kg/m2采用GSI-22 協(xié)議，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.8 s，螺距1.375∶1，層厚5 mm，掃描視野50 cm。經(jīng)前臂靜脈注入對比劑（350 mgI/mg），速率3.5～4.0 mL/s，劑量是1.0 mL/kg；而后以相同流速注入40 mL生理鹽水（0.9%氯化鈉溶液）。動(dòng)脈期使用團(tuán)注觸發(fā)，在主動(dòng)脈左腎上極水平放置監(jiān)測點(diǎn)，閾值為150 HU，分別在皮質(zhì)期30 s 和5 min 后進(jìn)行髓質(zhì)期和排泄期檢查。

1.3 圖像重建 檢查完成后，得到常規(guī)平掃以及皮、髓質(zhì)期重建層厚為1.25 mm，自適應(yīng)迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruct，ASIR）60%的圖像。利用碘－水物質(zhì)分離獲得兩期（皮、髓質(zhì)期）VNC圖像。所有圖像導(dǎo)入ADW4.6工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)測量和分析。

1.4 數(shù)據(jù)測量及評價(jià) 定量圖像分析讓1 位醫(yī)生獨(dú)立進(jìn)行，有10年的工作經(jīng)驗(yàn)。橫斷位測量三組圖像（常規(guī)平掃、VNC皮質(zhì)期、VNC髓質(zhì)期）病灶最大層面長徑、橫徑，測量病變大小時(shí)，三組圖像的位置和水平保持一致。測量三組圖像病灶，正常腎實(shí)質(zhì)（同層或者相鄰區(qū)域）以及右側(cè)豎脊肌CT 值和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，感興趣區(qū)（region of interest，ROI）范圍約占腫瘤2/3，盡可能避開壞死。測量正常腎實(shí)質(zhì)和右側(cè)豎脊肌的ROI 大小約為100 mm2，如果患者腎皮質(zhì)太薄，ROI大小可適當(dāng)調(diào)整。病灶的信噪比（signal-tonoise ratio，SNR）和對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR），按照下列公式計(jì)算：SNR=CT1/SD，CNR=（CT2-CT1）/SD，CT1 為病灶的CT 值，CT2 為腎實(shí)質(zhì)CT 值，SD 為右側(cè)豎脊肌標(biāo)準(zhǔn)差。測量時(shí)保持ROI放置位置、形態(tài)、大小一致。

圖像主觀評價(jià)包括圖像質(zhì)量主觀評分和病灶特征評分（腫瘤形態(tài)、出血、鈣化、壞死/囊變、病灶周圍脂肪間隙等），由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的放射科醫(yī)師獨(dú)立完成（醫(yī)師1和醫(yī)師2分別有10年和15年的腹部CT閱片經(jīng)驗(yàn)）。圖像質(zhì)量主觀評分基于解剖細(xì)節(jié)顯示清晰度、圖像偽影是否存在（腎盂高密度硬化偽影）以及其對診斷的影響，并以5 分制進(jìn)行評分[6]。評分標(biāo)準(zhǔn)如下：噪聲、偽影極其顯著，解剖細(xì)節(jié)不顯示，病灶模糊，1分；噪聲、偽影顯著，解剖細(xì)節(jié)、病灶不清晰，2 分；噪聲、偽影尚可接受，解剖細(xì)節(jié)、病灶尚清晰，3 分；噪聲、偽影稍大，解剖細(xì)節(jié)、病灶基本清晰顯示，4 分；噪聲較小、基本無偽影，解剖細(xì)節(jié)、病灶清晰顯示，5分。采用3分制對病變特征進(jìn)行評分：VNC 圖像所見病灶特征與常規(guī)平掃差異顯著，不能接受，1 分；VNC 圖像與常規(guī)平掃差異小，可以接受，2分；VNC圖像與常規(guī)平掃基本相同，3分。

1.5 輻射劑量 記錄檢查過程中每位患者的CT劑量指數(shù)(CT dose index，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose-length-product，DLP)，計(jì)算有效輻射劑量(effective radiation dose，ED):ED=DLP×K，其中K為換算因子。根據(jù)換算因子（歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)腹部）均值為0.015 mSv/(mGy.cm)。本研究中，常規(guī)模式下輻射劑量為平掃和能譜增強(qiáng)掃描的劑量總和，虛擬模式下輻射劑量為各期能譜增強(qiáng)掃描的劑量總和。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，兩組均數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，多組均數(shù)比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。一致性分析采用Kappa 檢驗(yàn)，Kappa 值≤0.4 為一致性較差；0.41～0.6為一致性一般；0.61～0.8為一致性較好；0.81～1.0 為一致性很好。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀數(shù)據(jù)對比 常規(guī)平掃、VNC皮質(zhì)期、VNC髓質(zhì)期三組圖像定量參數(shù)對比見表1。三組圖像腎實(shí)質(zhì)和病灶CT值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），常規(guī)平掃腎實(shí)質(zhì)和病灶CT值低于VNC皮質(zhì)期和VNC髓質(zhì)期，但組間最大差異小于5 HU。VNC皮質(zhì)期和VNC髓質(zhì)期的CNR 和SNR 大于常規(guī)平掃。VNC皮質(zhì)期和VNC髓質(zhì)期的SNR 比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。VNC皮質(zhì)期和VNC髓質(zhì)期腎實(shí)質(zhì)的噪聲小于常規(guī)平掃（P＜0.05）。三組圖像間的病灶長徑、橫徑比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表1 三組圖像腎實(shí)質(zhì)CT值、腎臟噪聲、病灶CT值、病灶大小、CNR、SNR、圖像質(zhì)量評分對比結(jié)果 分，

表1 三組圖像腎實(shí)質(zhì)CT值、腎臟噪聲、病灶CT值、病灶大小、CNR、SNR、圖像質(zhì)量評分對比結(jié)果 分，

與常規(guī)平掃比較，*P＜0.05；與VNC皮質(zhì)期比較，#P＜0.05。

本研究中發(fā)現(xiàn)4例患者病灶內(nèi)有鈣化。常規(guī)平掃共發(fā)現(xiàn)14個(gè)鈣化灶，在VNC皮質(zhì)期和VNC髓質(zhì)期圖像上顯示9 個(gè)鈣化灶（圖1A～圖1C）。常規(guī)平掃、VNC皮質(zhì)期、VNC髓質(zhì)期三組圖像顯示鈣化灶最大徑分別為（4.24±0.81）mm，（3.51±0.90）mm和（3.46±1.03）mm。有5 個(gè)鈣化灶VNC皮質(zhì)期和VNC髓質(zhì)期圖像未見顯示，其直徑為（2.18±0.55）mm（圖2A～圖2C）。

圖1 常規(guī)平掃與虛擬平掃對較大鈣化顯示能力無差異

圖2 虛擬平掃顯示微小鈣化能力不足

2.2 主觀評價(jià)對比 兩名醫(yī)師圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果一致性較好，見表2。醫(yī)師2（15年工作經(jīng)驗(yàn)）的評分結(jié)果用于統(tǒng)計(jì)。兩位醫(yī)師對VNC皮質(zhì)期(Kappa=0.846)和VNC髓質(zhì)期(Kappa=0.811)圖像中的病變特征評分有很好的一致性。對于VNC皮質(zhì)期圖像，42例得分為3分（75%)，14例得分為2分(25%）；與此相比，VNC髓質(zhì)期圖像44 例得分為3 分（78.57%)，12 例得分為2 分(21.43%）。常規(guī)平掃、VNC皮質(zhì)期、VNC髓質(zhì)期圖像病變特征評分比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-0.581，P=0.56)。

表2 醫(yī)師對圖像質(zhì)量評分結(jié)果一致性檢驗(yàn)對比

2.3 輻射劑量 常規(guī)模式和虛擬平掃模式CTDIvol、DLP 和ED，見表3。虛擬平掃模式的ED（12.24±1.46）mSv 較常規(guī)掃描模式的ED（15.94±2.56）mSv降低了約23.21%（P＜0.05）。

表3 常規(guī)模式和虛擬平掃模式劑量對比

表3 常規(guī)模式和虛擬平掃模式劑量對比

3 討論

本研究主要探討在腎癌診斷中能譜CT VNC圖像能否代替常規(guī)平掃，結(jié)果顯示對于腎癌診斷VNC圖像能夠取代常規(guī)平掃，可以縮短檢查時(shí)間，有效降低輻射劑量。相較于Wei 等[7]研究只是比較腎癌在VNC和常規(guī)模式下的圖像質(zhì)量，本研究在比較圖像質(zhì)量基礎(chǔ)之上，又對VNC圖像和常規(guī)平掃圖像之間病灶特征（大小、出血、囊變、鈣化等）進(jìn)行了對比研究。研究發(fā)現(xiàn)病灶長徑、橫徑無明顯差異（P＞0.05）。VNC皮質(zhì)期、VNC髓質(zhì)期圖像的病變特征評分是（2.75±0.44）分、（2.79±0.41）分，均在可接受水平以上，也提示VNC 圖像與常規(guī)平掃具有相似病灶特征。另外，發(fā)現(xiàn)病灶內(nèi)＞3 mm 的鈣化灶VNC 圖像能夠顯示。VNC 圖像中鈣化直徑稍小于常規(guī)平掃圖像的，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。在本研究中，只有7.14%（4/56）的患者發(fā)現(xiàn)鈣化，腎癌中鈣化的發(fā)生率很低。VNC圖像沒有顯示的小鈣化灶有5個(gè)，常規(guī)平掃圖像上未被顯示的鈣化灶長徑為（2.18±0.55）mm。因此，本研究提示，微小的鈣化點(diǎn)VNC 圖像有漏診的可能；但是，根據(jù)本研究結(jié)果和臨床經(jīng)驗(yàn)，小鈣化灶在腎癌診斷中的價(jià)值可以忽略不計(jì)。因此，本研究支持VNC圖像在常規(guī)臨床應(yīng)用的潛力。

常規(guī)平掃是腎臟腫瘤檢查方案的關(guān)鍵組成部分，它給腫瘤血供情況評估提供了參考基線，評估腫瘤血供的第一步通常是測量病灶平掃時(shí)的CT值。本研究發(fā)現(xiàn)在VNC圖像上病灶和腎實(shí)質(zhì)CT值大于常規(guī)平掃，這些發(fā)現(xiàn)已有學(xué)者報(bào)道[8-9]。病變CT值較高其原因可能是由于物質(zhì)分離時(shí)，造影劑沒有被完全過濾掉，致使VNC 圖像中殘留少量碘，這稍微增加了病變CT 值。另一方面，雖然統(tǒng)計(jì)分析顯示CT 值有明顯差異，但其絕對差異很小。在本研究中，VNC圖像與常規(guī)平掃圖像之間病變以及腎實(shí)質(zhì)CT值大約只有5 HU的差異，這不會(huì)對病灶血供評估造成影響。

隨著CT 檢查的普及，越來越多的人受到了不必要的X 射線輻射，根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查，大約0.5%～2%的患者因X 射線輻射而患癌癥[10]。Brenner 等[11]研究發(fā)現(xiàn)大于5～100 mSv X射線吸收量與腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切。如何在不影響診斷的同時(shí)降低輻射劑量已是影像學(xué)關(guān)注焦點(diǎn)。由于VNC圖像的應(yīng)用，允許省略常規(guī)平掃，因此能減少檢查次數(shù)，進(jìn)而降低輻射劑量。本研究表明，當(dāng)常規(guī)平掃省略時(shí)，射線劑量減少了約23.21%，這與Mileto 等[12]的研究結(jié)果類似。因此，VNC圖像在腎癌診斷中可納入臨床應(yīng)用，以減少對患者的輻射劑量。

本研究任具有一定的局限性。（1）研究樣本相對小，異質(zhì)性較強(qiáng)；（2）由于手動(dòng)放置ROI，盡管已盡量避免潛在的干擾，但仍然存在測量誤差；（3）各期增強(qiáng)圖像（皮質(zhì)期、髓質(zhì)期期和排泄期）都可以用來獲得VNC 圖像，但如何選擇哪一期增強(qiáng)圖像生成VNC 圖像需進(jìn)一步研究。本研究發(fā)現(xiàn)部分髓質(zhì)期虛擬平掃圖像在集合系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)高密度偽影，其原因可能是由于造影劑經(jīng)腎排泄，導(dǎo)致集合系統(tǒng)碘含量過高，超出濾碘閾值。所以，基于目前研究結(jié)果建議應(yīng)用皮質(zhì)期VNC來取代常規(guī)平掃圖像?？傊?，對于腎癌的診斷VNC圖像在減少掃描次數(shù)，降低輻射劑量的同時(shí)能提供與常規(guī)平掃相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量和病灶特征評估，具有取代常規(guī)平掃的潛力。