不同ROI的選擇方法對(duì)胃癌能譜CT參數(shù)值影響的研究

曹波，牛根亮

西安國(guó)際醫(yī)學(xué)中心醫(yī)院 影像診療中心，陜西 西安 710100

引言

胃癌是臨床常見的消化道惡性腫瘤，發(fā)病率及死亡率居胃部腫瘤首位，是我國(guó)僅次于肺癌的第二大癌癥致死性疾病，嚴(yán)重危及患者生命健康[1]。目前，CT是胃癌術(shù)前評(píng)估首選檢查方法，但常規(guī)CT檢查診斷主要依據(jù)病灶形態(tài)學(xué)改變進(jìn)行評(píng)價(jià)，診斷能力有限。近年，隨著影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，能譜CT成像技術(shù)廣泛應(yīng)用，其完成了傳統(tǒng)CT形態(tài)成像至?xí)r間-能量成像的轉(zhuǎn)變，在獲得組織形態(tài)學(xué)信息的同時(shí)還能獲得不同單能量圖像、病變碘圖及能譜曲線等信息，用于反應(yīng)病變血流灌注及分子生物學(xué)特征[2-3]。研究證實(shí)，單能量迭代重建圖像、碘含量及能譜曲線斜率等參數(shù)能夠提高圖像質(zhì)量，反應(yīng)組織灌注差異及組織內(nèi)微血管密度，用于指導(dǎo)臨床[4]。較其他實(shí)體腫瘤，胃癌作為空腔臟器，采用影像學(xué)方法術(shù)前評(píng)估病變相對(duì)困難，不同形態(tài)病灶及軸位掃描中胃的不同形態(tài)直接影響胃癌病灶測(cè)量的準(zhǔn)確性及可測(cè)量性，增加了病灶感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）的選擇難度[5]。因此，能譜CT成像ROI的選擇近年受到廣泛關(guān)注。因此，本研究基于胃癌能譜CT圖像定量及形態(tài)學(xué)特征，探究了不同ROI選擇對(duì)所獲能譜CT參數(shù)信度及可重復(fù)性的影響，以期為能譜CT參數(shù)客觀反映胃癌病灶血流灌注及分子生物學(xué)特征奠定方法基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性選取2018年5月至2020年10月于我院就診擬接受根治性手術(shù)治療的45例進(jìn)展期胃癌患者進(jìn)行研究，所有患者均于術(shù)前1周左右行能譜CT檢查。入組患者年齡29～70歲，平均（54.7±10.6）歲，男28例，女17例，病灶平均直徑（5.7±2.8）cm，平均深度（1.7±0.8）cm，病理證實(shí)均為腺癌，其中腫瘤部位位于胃體12例、賁門胃底18例、胃竇幽門部15例；病理分型高分化3例、中分化14例、低分化28例；病理類型黏液性6例、混合型3例、非黏液性36例。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理學(xué)批準(zhǔn)通過(guò)，患者及家屬均知情并簽署同意書。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)胃鏡、病理確診為胃癌；無(wú)放化療治療史；無(wú)碘對(duì)比劑過(guò)敏史；無(wú)嚴(yán)重臟器疾病或功能障礙；于能譜CT檢查后2周內(nèi)行根治性手術(shù)；無(wú)CT掃描及手術(shù)禁忌癥、能耐受手術(shù)；圖像質(zhì)量滿足診斷要求；資料完整者等。排除標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)后病理示病灶厚度小于1 cm難以勾畫ROI者；未成功完成手術(shù)，并未獲取完整病理標(biāo)本者；行放化療治療者；圖像質(zhì)量較差者；哺乳期或妊娠期女性；放棄或中途自行退出研究者等。

1.3 CT掃描方法

所有患者CT掃描前禁食8 h，掃描前20 min給予肌注消旋山茛菪堿針10 mg（10 mg/mL，國(guó)藥準(zhǔn)字H32024879，南京金陵藥業(yè)股份有限公司）抑制胃腸蠕動(dòng)，開始前2 min飲用1000 mL溫開水?dāng)U張胃，采用能譜CT掃描儀（美國(guó)，Discovery CT）進(jìn)行掃描。患者取仰臥位，間斷閉氣，保護(hù)未檢查區(qū)重要臟器，掃描范圍：自膈頂至恥骨聯(lián)合水平，同時(shí)觀察有無(wú)其他臟器及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；調(diào)整管電壓為80～140 kVp，每0.5 ms瞬時(shí)切換1次，調(diào)整管電流為620 mA，每0.6 s旋轉(zhuǎn)1周，螺距1.375 mm，探測(cè)器準(zhǔn)直為0.625 mm、寬度為40 mm，掃描視野50 cm，層厚和層間隔均5 mm；采用高壓注射器于肘靜脈注射100～120 mL對(duì)比劑碘海醇行增強(qiáng)掃描，注射流速4 mL/s，注射對(duì)比劑后30 s、1 min時(shí)分別獲取動(dòng)、靜脈期增強(qiáng)圖像，采用迭代重建法重組單能量圖像，調(diào)整重建層厚、層間距為1.25 mm，由兩名資深影像科醫(yī)師經(jīng)統(tǒng)一培訓(xùn)后進(jìn)行分析，取測(cè)量結(jié)果平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 圖像分析

將掃描數(shù)據(jù)傳至GE Healthcare ADW 4.6處理站，采用GSI Viewer軟件觀察測(cè)量分析圖像。選擇70 keV軸位圖像行腫瘤最大橫斷面勾畫ROI，設(shè)置窗寬400 HU，窗位40 HU，分別測(cè)量動(dòng)、靜脈區(qū)CT值（CT-AP、CT-VP），相應(yīng)碘圖獲取動(dòng)、靜脈期碘濃度（IC-AP、IC-VP）；標(biāo)準(zhǔn)化各期腫瘤碘濃度與同層腹主動(dòng)脈碘濃度比值，獲取動(dòng)、靜脈期標(biāo)化碘濃度（nIC-AP、nIC-VP）；記錄ROI組織在40、70 keV的CT值，計(jì)算動(dòng)、靜脈能譜曲線的斜率[斜率=（40 KeV-70 KeV）HU/（70-40）]，分別記為斜率-AP、斜率-VP。ROI選?。焊鶕?jù)大小及部位不同，分別選取腫瘤近黏膜強(qiáng)化區(qū)圓形ROI（ROI-10 mm2）、近中心位置強(qiáng)化區(qū)圓形ROI（ROI-30 mm2）及最大層面全腫瘤法ROI（ROI-outline），ROI邊界位于組織、器官邊緣內(nèi)側(cè)1 mm處，同時(shí)避開壞死、鈣化、囊變及偽影區(qū)。圓形ROI能譜CT參數(shù)測(cè)3次取平均值，全腫瘤勾畫法ROI測(cè)1次記錄每位患者ROI面積，保持動(dòng)、靜脈圖像ROI盡可能一致。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用正態(tài)檢驗(yàn)及方差齊性檢驗(yàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩名醫(yī)師采用同種方法對(duì)同一患者測(cè)量結(jié)果的一致性采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（Interclass Correlation Coefficient，ICC）進(jìn)行評(píng)價(jià)，ICC 值介于0～1，<0.4視為信度較差，>0.75視為信度優(yōu)良 ；兩名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的可重復(fù)性采用Bland-Altman法進(jìn)行評(píng)價(jià)。3種ROI設(shè)置方法測(cè)得能譜CT參數(shù)組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩名觀察者測(cè)量參數(shù)的信度分析及可重復(fù)性分析

兩名觀察者采用3種不同ROI方法行雙期能譜CT，測(cè)得動(dòng)、靜脈期CT值（CT-AP、CT-VP）、碘濃度值（IC-AP、IC-VP）、標(biāo)化碘濃度值（nIC-AP、nIC-VP）及能譜曲線斜率（斜率AP、斜率-VP）均具有良好的一致性（ICC均＞0.75），見表1。

表1 兩名醫(yī)師采用三種ROI方法測(cè)得雙期能譜CT參數(shù)的一致性檢驗(yàn)

經(jīng)對(duì)比兩名觀察者采用不同ROI方法測(cè)得動(dòng)、靜脈期能譜CT各參數(shù)差值的95%CI，結(jié)果顯示ROI-outline法測(cè)得的各參數(shù)差值95%CI區(qū)間更小，其中nIC-AP、nIC-VP差值分布較其他兩種方法測(cè)定的差值分布區(qū)間更集中，提示最大層面全腫瘤法勾畫的ROI在不同醫(yī)師重復(fù)測(cè)量結(jié)果中具有更好的一致性和可重復(fù)性，見表2。

表2 兩名醫(yī)師采用三種ROI方法測(cè)得雙期能譜CT參數(shù)差值的95%CI比較

2.2 不同ROI方法測(cè)得雙期能譜CT參數(shù)值比較

以兩名觀察者采用不同ROI方法測(cè)得的各參數(shù)平均值進(jìn)行比較，結(jié)果顯示3種ROI選取法測(cè)得雙期能譜CT各參數(shù)值組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；經(jīng)兩兩配對(duì)檢驗(yàn)，ROI-10 mm2法測(cè)得各參數(shù)值大于ROI-30 mm2法，ROI-30 mm2法測(cè)得各參數(shù)大于ROI-outline法，組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表3。

表3 不同ROI方法測(cè)得雙期能譜CT參數(shù)值比較（±s）

表3 不同ROI方法測(cè)得雙期能譜CT參數(shù)值比較（±s）

注：與ROI-10 mm2法比較，aP<0.05；與ROI-30 mm2法比較，bP<0.05。

CT 參數(shù) ROI-10 mm2 ROI-30 mm2 ROI-outline F值 P值CT-AP/HU 82.85±18.14 71.46±17.35a 58.13±15.12ab 24.067 <0.001 CT-VP/HU 96.98±18.87 85.62±21.48a 74.11±20.84ab 14.102 <0.001 IC-AP/(×100 μg/mL) 21.93±5.65 17.57±6.20a 14.24±5.13ab 18.423 <0.001 IC-VP/(×100 μg/mL) 27.76±7.58 24.16±8.29a 21.10±7.55ab 8.190 <0.001 nIC-AP 0.21±0.06 0.17±0.04a 0.13±0.05ab 28.052 <0.001 nIC-VP 0.54±0.14 0.49±0.15a 0.41±0.13ab 9.839 <0.001斜率-AP 2.87±0.86 2.48±0.91a 2.02±0.74ab 93.670 <0.001斜率-VP 5.31±2.03 4.45±1.76a 3.59±1.25ab 11.503 <0.001

3 討論

胃癌作為臨床常見的惡性腫瘤，CT是其術(shù)前影像學(xué)評(píng)估的主要方法。研究表明，作為空腔臟器腫瘤，胃腸蠕動(dòng)及胃容量不同均會(huì)影響胃壁形態(tài)，直接影響胃癌臨床可測(cè)量性及可見性，增加病灶測(cè)量不準(zhǔn)確性，常規(guī)CT測(cè)量的形態(tài)學(xué)征象以不足以用于臨床判斷腫瘤生物學(xué)行為的需求[5]。能譜CT是一種能量CT成像技術(shù)，其以瞬時(shí)雙混合能量（kVp）為核心通過(guò)高低電壓的瞬時(shí)切換獲取兩組吸收投影數(shù)據(jù)，經(jīng)后處理技術(shù)利用其能譜曲線、單能量圖像及基物質(zhì)圖像等多種參數(shù)對(duì)疾病進(jìn)行定量分析，獲得病變部位碘基圖像，進(jìn)而反應(yīng)病變血流灌注，有助于臨床評(píng)估腫瘤性質(zhì)及預(yù)后[2-3,6]。相關(guān)研究證實(shí)，能譜CT成像在高KeV單能量圖像上可顯著降低或消除金屬偽影，改善圖像中質(zhì)量，其碘基圖可有效反應(yīng)組織實(shí)質(zhì)血流動(dòng)力學(xué)變化，提供解剖學(xué)和功能學(xué)信息[7]。證實(shí)能譜曲線、基物質(zhì)圖像定量等進(jìn)行多種參數(shù)及成像模式分析組織血供異常改變，豐富了腫瘤診斷方法[8]。并發(fā)現(xiàn)其多參數(shù)成像在肺癌診斷、分型及肺部炎性病變與惡性腫瘤的鑒別中具有重要應(yīng)用價(jià)值[9]。同樣的，能譜CT也有助于肝臟、甲狀腺、前列腺等器官的良惡性結(jié)節(jié)或腫塊的鑒別，為腫瘤的臨床診斷及鑒別提供了新的思路[10-12]。能譜CT成像技術(shù)為病變程度提供了更為科學(xué)、可觀的依據(jù)，現(xiàn)已在多個(gè)領(lǐng)域顯示出應(yīng)用價(jià)值。

研究顯示，ROI選擇的大小及位置是影響CT參數(shù)可重復(fù)性的重要因素，通過(guò)ROI選擇得到相應(yīng)參數(shù)并結(jié)合增強(qiáng)雙期掃描可以從能量、空間及時(shí)間等多個(gè)維度進(jìn)行分析，用于疾病或腫瘤的鑒別診斷具有極大優(yōu)勢(shì)[13]。ROI值越大，ROI內(nèi)像素平均值越穩(wěn)定，測(cè)量的可重復(fù)性越好[11]。但目前綜合既往研究發(fā)現(xiàn)，ROI選取及所得參數(shù)在臨床中的應(yīng)用效果不盡相同，測(cè)量方法上ROI的選擇尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。如顧曉雯等[14]探究了ROI選擇對(duì)周圍型肺癌CT灌注參數(shù)的影響，顯示腫瘤最大面積勾畫法所得灌注參數(shù)較最大面積畫圈法和仿體積法穩(wěn)定、可重復(fù)性較高。張歡歡等[15]經(jīng)對(duì)比探究小ROI法、閾值ROI法、輪廓ROI法和體積ROI法選擇對(duì)高級(jí)別膠質(zhì)瘤增強(qiáng)磁共振成像直方圖參數(shù)影響，顯示體積ROI法測(cè)量參數(shù)一致性最高。孫瑞紅等[16]報(bào)道，乳腺癌中腫瘤最大層面輪廓法測(cè)定的IVIM參數(shù)重復(fù)性較固定半徑法好，一致性評(píng)估變異度小。故積極探究ROI的選擇方式對(duì)CT參數(shù)的影響，對(duì)客觀反映腫瘤病變情況可奠定方法基礎(chǔ)。本研究通過(guò)ROI-10 mm2、ROI-30 mm2及ROI-outline勾畫選取ROI，探究了不同ROI選擇對(duì)能譜CT參數(shù)信度及可重復(fù)性的影響，顯示3種ROI選擇行雙期能譜CT所測(cè)動(dòng)、靜脈期CT值、碘濃度值、標(biāo)化碘濃度值及能譜曲線斜率在兩名觀察者測(cè)量結(jié)果組間均具有良好的一致性（ICC均>0.75）；對(duì)比動(dòng)、靜脈期各參數(shù)差值顯示，ROI-outline法測(cè)得的各參數(shù)差值95%CI區(qū)間更小，較其他兩種方法差值分布更集中，提示最大層面全腫瘤法測(cè)量的參數(shù)值穩(wěn)定性好，可重復(fù)性高，這與顧曉雯等[14]研究結(jié)果相一致。

研究認(rèn)為，胃癌生物學(xué)行為及預(yù)后可通過(guò)腫瘤近黏膜血供豐富區(qū)進(jìn)行反映[17]。能譜CT的碘濃度參數(shù)反映腫瘤組織中碘造影劑的分布，實(shí)質(zhì)反映的是腫瘤血供情況。鑒于腫瘤內(nèi)部血管分布的不均一性，本研究比較了不同ROI選擇測(cè)量參數(shù)的差異性，發(fā)現(xiàn)ROI-10 mm2各參數(shù)最高，ROI-outline各參數(shù)最低，3種方法所測(cè)參數(shù)呈階梯狀遞減趨勢(shì)，與腫瘤血管分布基本對(duì)應(yīng)一致，證實(shí)不同ROI選擇會(huì)影響胃癌能譜CT參數(shù)值。然本研究納入樣本量小，雖進(jìn)行了規(guī)范掃描，但不同部位胃癌在軸位圖像顯示差異等仍會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，而研究并未完全納入所有胃癌病理類型，且對(duì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的干擾因素也未能做到全面排除，故還需進(jìn)一步繼續(xù)探究分析。

綜上所述，不同ROI選擇會(huì)影響胃癌能譜CT參數(shù)值，選擇最大層面全腫瘤法所測(cè)胃癌能譜CT參數(shù)可重復(fù)性好，能更好地用于胃癌臨床效果的評(píng)價(jià)。