MSCT重建參數(shù)對肺結(jié)節(jié)定量測量的影響

陳瀾菁，李艷，程勇，傅建梅，蘭永樹

肺癌是呼吸系統(tǒng)死亡率極高的疾病，隨著人類生活形式及節(jié)奏的改變，發(fā)病率逐年上升[1]?，F(xiàn)有研究表明，肺部結(jié)節(jié)與早期肺癌有密切聯(lián)系[2]，所以不管是醫(yī)療人員還是患者，對于檢出的肺結(jié)節(jié)都非常重視?，F(xiàn)有的影像學檢查技術(shù)如CT、MRI以及PET/CT對肺結(jié)節(jié)良、惡性鑒別診斷的效能都較低，增大了早期治療方式選擇的難度，且大多肺結(jié)節(jié)都為良性結(jié)節(jié)[3]，很可能造成過度治療。因此，動態(tài)隨訪對于肺結(jié)節(jié)的診斷及治療有著非常重要的作用[4]。但在臨床實踐中，肺結(jié)節(jié)定量數(shù)據(jù)的測量結(jié)果與患者呼吸相、機器掃描參數(shù)及重建參數(shù)等多種因素相關(guān)。本研究旨在比較不同重建參數(shù)下測量肺結(jié)節(jié)各類指標的差異，為臨床上肺結(jié)節(jié)患者的隨訪提供參考。

材料與方法

1.一般資料

搜集2019年7月-2020年1月首次在本院經(jīng)CT掃描檢出肺結(jié)節(jié)的56名患者的病例資料，共計82個肺結(jié)節(jié)。納入標準：①可以很好配合呼吸訓練者；②均經(jīng)患者知情同意。男35名，平均年齡(53.7±11.1)歲；女21名，平均年齡(54.4±8.9)歲。實性結(jié)節(jié)29個，混合性結(jié)節(jié)21個，純磨玻璃結(jié)節(jié)32個。

2.儀器與掃描方法

采用Philips iCT，掃描前對所有患者進行輻射安全的講解，并訓練患者聽從醫(yī)生指令做呼吸運動。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流采用自動毫安秒技術(shù)，螺距1.375，掃描層厚0.8 mm。掃描體位采用常規(guī)胸部檢查體位：患者頭先進，身體仰臥位躺置檢查床上，雙手舉過頭頂，身體正中矢狀面與檢查床垂直并與檢查床長軸正中線重合。掃描時注意與患者的配合，于患者吸氣末進行定位相及斷層圖像的掃描。

3.重建參數(shù)及測量指標

將原始圖像通過不同重建參數(shù)處理后得到8組重建圖像，將所有圖像導入到Philips IntelliSpace Portal工作站。在工作站上采用lung nodule assessment軟件，由1名主治醫(yī)師手動識別肺結(jié)節(jié)，并逐層勾畫結(jié)節(jié)輪廓，勾畫完成后軟件自動計算肺結(jié)節(jié)的體積、最大徑線、最大面積、CT值(最小、最大和平均CT值)共6種指標。以層厚(重建層厚分別為0.625 mm、2.5 mm、5.0 mm，重建野36 cm，Standard重建)、重建野(重建層厚0.625 mm，重建野分別為18 cm、36 cm、45 cm，Standard重建)、iDose級別(重建層厚0.625 mm，重建野36 cm，重建算法分別為Standard、iDose1、iDose3、iDose5)分別作為單變量進行組內(nèi)差異性分析。

4.統(tǒng)計學分析

采用SPSS 25.0和MedCalc軟件進行統(tǒng)計學分析。各組(層厚組、重建野組、iDose級別組)數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)性檢驗后，顯示為非正態(tài)分布，因此各組內(nèi)采用多樣本配對秩和檢驗進行統(tǒng)計學分析，如果差異有統(tǒng)計意義，進一步進行兩兩配對秩和檢驗比較各組間差異。應(yīng)用Bland-Altman方法對不同iDose級別與標準算法下測得的體積進行一致性分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié) 果

將3組(層厚組、重建野組、iDose級別組)測得的6種指標結(jié)果(最大徑線、體積、最大面積、平均/最大/最小CT值)進行多樣本配對設(shè)計秩和檢驗；在差異有統(tǒng)計學意義的基礎(chǔ)上，進一步進行組內(nèi)兩兩配對檢驗，具體結(jié)果如下：

1.層厚組

不同重建層厚組(0.625 mm、2.5 mm、5.0 mm)中6種測量指標差異均有統(tǒng)計學意義(最大面積的P=0.001，余P均<0.001)，將6種指標進行組間兩兩配對檢驗，0.625 mm與2.5 mm組、2.5 mm與5.0 mm組最大徑線差異無統(tǒng)計學意義(P=0.078、0.139)；0.625 mm與2.5 mm組最大面積差異無統(tǒng)計學意義(P=0.857)；0.625 mm與5.0 mm組最小CT值差異無統(tǒng)計學意義(P=0.355)，其余各組間各指標差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05，表1，圖1)。

表1 不同重建層厚組各指標的兩兩配對檢驗結(jié)果(P值)

2.重建野組

不同重建野組(18 cm、36 cm、45 cm)中6種測量指標差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)，將6種指標進行組間兩兩配對檢驗，重建野36 cm與45 cm組最大徑線差異無統(tǒng)計學意義(P=0.237)，重建野36 cm與18 cm組最大CT值差異無統(tǒng)計學意義(P=0.303)，其余各組間各指標差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05，表2，圖2)。

圖1 a、b、c)分別為同一患者0.625mm、2.5mm、5.0mm重建層厚下的VR圖像：隨著重建層厚的逐漸增厚，圖像的分辨率下降；重建層厚0.625mm時圖像質(zhì)量最好，肺結(jié)節(jié)的顯示效果最佳。 圖2 a、b、c)分別為同一患者36cm、18cm、45cm重建野下的VR圖像：在重建野最小為18 cm時，圖像的分辨率最高，圖像質(zhì)量最好。 圖3 a、b、c、d)分別為同一患者Standard算法、iDose1、iDose3、iDose5算法的VR圖像。隨著迭代算法級別的增加，圖像的質(zhì)量也隨之遞增，但是迭代次數(shù)越多，肺結(jié)節(jié)的邊緣被處理的越光滑，存在一定的失真。

表2 不同重建野組各指標的兩兩配對檢驗結(jié)果(P值)

3.重建算法組

不同重建算法組(Standard、iDose1、iDose3、iDose5)6種測量指標中，最大徑線(P=0.505)、體積(P=0.949)、最大面積(P=0.294)差異無統(tǒng)計學意義；平均CT值(P=0.007)、最大CT值(P<0.001)、最小CT值(P<0.001)差異有統(tǒng)計學意義，對三種CT指標做進一步兩兩配對分析，Standard與iDose1、Standard與iDose5的平均CT值差異有統(tǒng)計學意義，Standard與iDose3、Standard與iDose5、iDose1與iDose3、iDose1與iDose5的最大CT值差異有統(tǒng)計學意義，Standard與iDose3、Standard與iDose5的最小CT值差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05，表3，圖3)。

表3 不同重建算法組CT值的兩兩配對顯著性分析結(jié)果(P值)

4.一致性分析

將Standard算法以及iDose1、iDose3、iDose5級別測得的肺結(jié)節(jié)體積數(shù)據(jù)采用Bland-Altman分析進行一致性分析，Standard與iDose1組的一致性較差(P=0.043)；Standard與iDose3組(95%CI：-1.29～5.04)、Standard與iDose5組(95%CI：-1.82～4.41)有較好的一致性(P=0.242、0.409)。結(jié)合散點圖分析，得出Standard算法與iDose5算法測肺結(jié)節(jié)體積有更好的一致性(圖4、5)。

討 論

肺癌是目前我國發(fā)病率、死亡率最高的癌癥[5]，而經(jīng)現(xiàn)有研究表明，肺結(jié)節(jié)與肺癌的發(fā)生有著密不可分的關(guān)系。肺結(jié)節(jié)臨床確診的金標準是病理活檢(痰脫落細胞檢測結(jié)合纖維支氣管鏡或穿刺活檢)，但該種方式為有創(chuàng)操作，可能對患者帶來并發(fā)癥或者造成過度治療[6]。臨床上現(xiàn)在上常采用影像學檢查輔助診斷肺結(jié)節(jié)，但僅僅通過影像征象來確定結(jié)節(jié)的良、惡性存在一定困難，特別是直徑小于1 cm的肺結(jié)節(jié)[7]。因此，通過影像學檢查來動態(tài)隨訪觀察肺結(jié)節(jié)，從而制定患者個性化的診療計劃，成為現(xiàn)在臨床上的常用手段。肺結(jié)節(jié)常用體積、直徑、CT值等來衡量變化，但以上指標的測量結(jié)果不僅與結(jié)節(jié)本身的變化有關(guān)，還與混著自身配合、不同掃描設(shè)備及參數(shù)、不同的后處理方式有關(guān)。本研究采用單次常規(guī)掃描肺結(jié)節(jié)患者，進行不同參數(shù)的重建處理，進而比較不同重建參數(shù)下肺結(jié)節(jié)測量結(jié)果的差異。

圖4 Standard算法與iDose3的一致性分析散點圖。 圖5 Standard算法與iDose5的一致性分析散點圖。

研究結(jié)果表明，不同重建層厚測量出的各項指標都存在不同程度的差異，以體積、平均 CT值為主，其中重建層厚0.625 mm與5.0 mm之間的差異最大，這可能是由于重建層厚的逐漸增厚，圖像的部分容積效應(yīng)也隨之增加導致的。部分容積效應(yīng)對CT值的影響最為顯著，因此在測量肺結(jié)節(jié)，特別是純磨玻璃結(jié)節(jié)的時候，因為磨玻璃結(jié)節(jié)跟肺組織的CT值差異本來就不大，因此部分容積效應(yīng)就會導致肺結(jié)節(jié)邊緣勾畫產(chǎn)生不同程度的誤差，因而導致各項參數(shù)發(fā)生改變。本研究結(jié)果顯示重建層厚0.625 mm與2.5 mm間最大徑線及最大表面積差異無統(tǒng)計學意義，而其他各項指標存在一定的差異；而重建層厚0.625 mm與5.0 mm之間各項指標差異都具有統(tǒng)計學意義，這表明了隨著重建層厚的增加，肺結(jié)節(jié)測量結(jié)果的差異逐漸增大。但對于層厚的選擇并非越薄越好，考慮到技術(shù)操作人員繁重的工作量，再結(jié)合孫海寧等[8]的研究結(jié)果可知，0.625 mm與1.25 mm兩種重建層厚下測量的數(shù)據(jù)差異無統(tǒng)計學意義。因此臨床上可建議使用1.25 mm層厚對圖像進行重建。而三種不同重建野下測量的指標也都存在一定差異，表現(xiàn)為隨著重建野的逐漸變小，體積測量的結(jié)果也隨之減小。每臺CT設(shè)備的矩陣是一定的，像素的數(shù)目也不會發(fā)生改變；但隨著重建野的減小，會使得圖像上單位面積中的像素體積減小，數(shù)量增多，同時會減輕部分容積效應(yīng)的作用，使得測量結(jié)果更為精確。因此在實際測量肺結(jié)節(jié)時，應(yīng)根據(jù)結(jié)節(jié)的實際情況，結(jié)合不同程度的靶重建對圖像進行分析。通過VR圖像顯示，薄層厚、小重建野的圖像質(zhì)量更好，分辨率更高，更加貼合肺結(jié)節(jié)的大小，可能更接近肺結(jié)節(jié)的各項指標的真實值。

在重建算法方面，迭代重建算法已經(jīng)逐漸成為肺結(jié)節(jié)的常用算法，與傳統(tǒng)的濾波投影法不同的是，迭代重建算法可降低圖像的噪聲，增加空間分辨率[9]。因此本研究將肺結(jié)節(jié)標準算法與不同級別的迭代重建算法進行比較，結(jié)果顯示最大徑線、體積、最大面積等測量指標在不同算法間差異無統(tǒng)計學意義，CT值在各算法間的測量數(shù)據(jù)卻存在不同程度的差異。而文潔等[10]學者的研究表明，不同權(quán)重前置自適應(yīng)迭代技術(shù)(ASIR-V)條件下，檢出肺結(jié)節(jié)的CT值具有高度一致性。這與本研究結(jié)果不同的原因可能是，iDose與ASIR-V兩類迭代重建技術(shù)的原理不同，因此可能出現(xiàn)不同的實驗結(jié)果。由于標準算法與不同級別的迭代重建算法之間的差異無統(tǒng)計學意義，表明肺結(jié)節(jié)的標準算法與迭代重建算法之間存在結(jié)果的一致性。為了比較兩者之間一致性的大小，本實驗進一步利用Bland-Altman分析方法，對Standard算法以及iDose1、iDose3、iDose5重建級別的測量體積進行一致性分析，分析結(jié)果表明Standard算法與iDose3、iDose5算法測肺結(jié)節(jié)體積均有較好的一致性。但由于iDose級別越高，迭代次數(shù)越多，可能存在的失真度就越高，因此在臨床測肺結(jié)節(jié)時，更推薦采用iDose3～4重建級別，具體選擇要根據(jù)患者的實際情況以及原始掃描圖像的質(zhì)量決定。

本研究與李艷等[10]學者的研究最大的不同之處在于，本實驗的研究對象是臨床患者，而李艷等研究的是肺結(jié)節(jié)體模。體模的優(yōu)勢在于形狀固定且標準，能通過公式計算標準體積。而臨床患者的肺結(jié)節(jié)形態(tài)不一定規(guī)則，密度性質(zhì)也不全相同，對于測量結(jié)果無法確定一個金標準來與之比較。但本實驗通過不同參數(shù)組的比較，也能得出不同重建參數(shù)對測量結(jié)果的影響，對以后的臨床工作有一定的指導意義。

通過以上結(jié)果表明，不同的重建參數(shù)會導致肺結(jié)節(jié)的測量結(jié)果不同，而肺結(jié)節(jié)的隨訪結(jié)果對患者自身及臨床診療非常重要。當肺結(jié)節(jié)增大或者CT值發(fā)生改變時，患者或其家屬會產(chǎn)生極大的心理負擔。研究表明[11]，患者或其家屬在病程中的情緒會極大的影響患者的病程進展，積極向上的情緒和態(tài)度會提高患者的機體免疫力，使得病情往好的方向發(fā)展；反之，焦慮不安的情緒不僅會影響患者自身的生活質(zhì)量，還會影響治療效果。另一方面，臨床醫(yī)生會根據(jù)肺結(jié)節(jié)的影像學隨訪結(jié)果，做出不同診療計劃。如果肺結(jié)節(jié)只是因為重建參數(shù)不同而產(chǎn)生“偽變化”，可能會造成對患者的過度治療或者治療不及時的失誤。因此，肺結(jié)節(jié)隨訪結(jié)果的準確性，極大程度的決定了患者病情的治療及預后。綜上，在肺結(jié)節(jié)CT檢查中，操作技師應(yīng)該盡量固定掃描參數(shù)，同時注意患者的情緒，呼吸波動等問題，盡可能提高肺結(jié)節(jié)復檢的準確性。

本研究存在的不足：①與體模不同，臨床患者的肺結(jié)節(jié)形態(tài)各異，因此體積測量軟件的準確性未能得知；②結(jié)節(jié)個數(shù)較少，需要進一步擴大樣本量。

綜上所述，不同的重建層厚、重建野、重建算法都會對肺結(jié)節(jié)的測量產(chǎn)生一定的影響，因此在臨床上對肺結(jié)節(jié)患者進行隨訪時，應(yīng)盡量采用相同的重建參數(shù)，從而提高隨訪結(jié)果的準確性。結(jié)合本研究結(jié)果，推薦重建參數(shù)采用層厚1.25 mm、重建野18～36 cm、iDose 3～4對肺結(jié)節(jié)進行后處理。