應(yīng)用能譜CT定量壹期塵肺圓形小陰影中SiO2分布規(guī)律的研究

謝武桃，金盛輝，畢朝虎，王 威，惠俊蘭

（重慶醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校附屬第一醫(yī)院放射科 重慶 400060）

塵肺病是在職業(yè)活動中長期吸入生產(chǎn)性礦物性粉塵并在肺內(nèi)潴留而引起的以肺組織彌漫性纖維化為主的疾病[1]。該病是我國最主要的職業(yè)病，不僅患病人數(shù)多，而且危害大，是嚴(yán)重降低勞動能力、致殘和影響壽命的疾病，也是國家和企業(yè)賠償?shù)闹饕殬I(yè)病。目前國內(nèi)外對塵肺病的發(fā)病率、病死率也是高度關(guān)注[2-3]。根據(jù)國家衛(wèi)健委發(fā)布《2019年我國衛(wèi)生健康事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截至2019年底，全國共報(bào)告各類職業(yè)病新病例19 428例，其中職業(yè)性塵肺病15 898例，占81.8%。壹期塵肺患者最常見的影像學(xué)征象為小陰影，在X射線高千伏或數(shù)字化攝影（DR）后前位胸片上不能對其分布進(jìn)行定量分析，常規(guī)CT和高分辨率CT（HRCT）也只能對塵肺小陰影進(jìn)行CT值的定量分析[4]。而能譜CT成像在SiO2/Water基物質(zhì)條件下，可以應(yīng)用能譜成像分析軟件GSI Viewer對塵肺患者肺組織內(nèi)SiO2含量進(jìn)行定量分析[5]。本研究應(yīng)用GE128排Revolution能譜CT對已確診壹期塵肺患者圓形小陰影和非接塵人員對照組進(jìn)行SiO2在肺內(nèi)分布規(guī)律的定量分析，為有爭議的早期塵肺病診斷X線分區(qū)及鑒別診斷，以及為將來制定CT輔助塵肺病分期診斷原則提供科學(xué)客觀的依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

收集我院2020年3月—2021年1月經(jīng)職業(yè)病鑒定專家組已確診為壹期煤工塵肺病例30例患者作為塵肺組，年齡42～70歲，中位年齡為58歲，所有研究對象均為男性，每例均進(jìn)行GE 128排Revolution能譜CT胸部掃描，檢查前均已簽署知情同意書。選取X線胸片無異常改變的非接塵人員30例作為對照組，年齡40～62歲，中位年齡為52歲，所有研究對象均為男性，每例均進(jìn)行GE 128排Revolution能譜CT胸部掃描，檢查前均已簽署知情同意書。

1.2 儀器與掃描參數(shù)

30例壹期塵肺病患者及30例X線胸片無異常改變的非接塵人員，均采用美國GE 128排256層Revolution Es型能譜CT進(jìn)行胸部掃描，掃描參數(shù)：GSI模式，電壓80 kV～140 kV，電流GSI手動模式：200～450 mA，層厚0.625 mm，螺距0.992:1，F(xiàn)OV：30 cm，噪聲指數(shù)9；掃描類型：螺旋掃描。轉(zhuǎn)速：2 r/s，矩陣512×512，探測器覆蓋寬度80 mm。肺窗采用高分辨率算法，縱隔窗采用標(biāo)準(zhǔn)算法。掃描范圍為雙側(cè)肺尖至肺底。掃描流程：核對塵肺患者身份證-患者準(zhǔn)備-仰臥位-深吸氣并屏氣-曝光-停止掃描。體檢患者采用同樣的流程。

1.3 圖像數(shù)據(jù)處理

所有掃描圖像重建0.625 mm DATA數(shù)據(jù)傳入ADW4.7工作站GSI Viewer進(jìn)行能譜分析，基于SiO2/Water基物質(zhì)配對，測量感興趣區(qū)的SiO2含量。選取主動脈弓，氣管分叉及肺靜脈干層面放ROI區(qū)。主動脈弓層面、支氣管分叉層面、肺靜脈干層面雙側(cè)肺野靠前、靠后及左右兩側(cè)肺野測量每個(gè)位置的ROI區(qū)域。用圓形或者類圓形ROI進(jìn)行測量，大小為390～410 mm2，RIO盡量保證雙側(cè)對稱，在同一病例中保證每個(gè)ROI大小形態(tài)一致，盡量避開肺部大血管、除塵肺結(jié)節(jié)其他以外的病變（如：鈣化、纖維條索、炎癥等）以及呼吸、心臟搏動所致的肺部偽影。一個(gè)病例總共為20個(gè)ROI區(qū)域。壹期塵肺患者30例在相應(yīng)區(qū)域總共選擇600個(gè)ROI，X線胸片無異常改變的非接塵人員在相應(yīng)區(qū)域總共選擇600個(gè)ROI。所有ROI區(qū)域數(shù)據(jù)均自動保存在Excel文件夾。分別對所有ROI區(qū)域的基物質(zhì)SiO2/Water進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

分別對塵肺組及對照組左右側(cè)肺組織以及同一肺組織前后、上下所有數(shù)據(jù)用Excel表格記錄和整理。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)軟件SPSS 22.0對測量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，肺組織數(shù)據(jù)以（±s）表示，采取正態(tài)性檢驗(yàn)及t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

此次研究壹期塵肺患者30人，每人選擇主動脈弓層面、支氣管分叉層面及肺靜脈干層面雙側(cè)肺野靠前、靠后各測量ROI 10處，共計(jì)600處。X線胸片無異常改變的非接塵人員對照組30人，每人選擇主動脈弓層面、支氣管分叉層面及肺靜脈干層面雙側(cè)肺野靠前、靠后各測量ROI 10處，共計(jì)600處。塵肺組和對照組SiO2（Water）基物質(zhì)在肺內(nèi)沉積量如表1～4所示。

表1 塵肺組和對照組SiO2（Water）基物質(zhì)在肺內(nèi)含量對比

塵肺組患者肺組織內(nèi)SiO2（Water）基物質(zhì)含量均值為（19.14±4.80）mg/cm3，對照組非接塵人員均值為（5.39±3.32）mg/cm3，兩者之間的均值差為（-13.74±6.48）mg/cm3，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-5.60，P=0.001＜0.05）。

表2 塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)在左右肺分布情況對比

塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)含量在右肺均值為（17.66±5.93）mg/cm3，在左肺均值為（17.92±6.24）mg/cm3，兩者之間的均值差為（-0.25±4.32）mg/cm3，兩組差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.32，P=0.74＞0.05）。

表3 塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)在上下肺野分布情況對比

塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)含量在上肺野均值為（18.81±10.26）mg/cm3，在下肺野均值為（19.30±5.27）mg/cm3，兩者之間的均值差為（0.48±11.68）mg/cm3，兩組差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-0.228，P=0.821＞0.05）。

表4 塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)在肺野前后部分布情況對比

塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)含量在肺野前部均值為（15.06±5.40）mg/cm3，在左肺均值為（19.86±7.95）mg/cm3，兩者之間的均值差為（-4.79±9.05）mg/cm3，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-2.90，P=0.007＜0.05）。

3 討論

目前，我國塵肺病的診斷原則是根據(jù)GBZ 70—2015《職業(yè)性塵肺病的診斷》，以可靠的生產(chǎn)性粉塵接觸史和X線高仟伏后前位胸片為主要依據(jù)，對照塵肺診斷標(biāo)準(zhǔn)片小陰影總體密集度至少達(dá)到1級，分布范圍至少達(dá)到兩個(gè)肺區(qū)，方可做出塵肺病診斷。技術(shù)合格的Ⅹ射線高千伏后前位胸片能有效觀察疾病的病變分布、范圍以及分級。但胸片存在著胸部不同組織相互重疊及密度分辨力低等方面的局限性，對有爭議的早期塵肺病診斷也有一定困難。在GBZ 70-2015《職業(yè)性塵肺病的診斷》附錄E中明確提出“以后前位胸片為常規(guī)檢查，為診斷和鑒別診斷的需要可加做側(cè)位、斜位、體層攝影或CT檢查等”[1]?！秹m肺病胸部CT規(guī)范化檢查技術(shù)專家共識》（2020年版）也推薦使用CT的MPR和MIP技術(shù)，有利于檢出微小結(jié)節(jié)與早期肺間質(zhì)改變，但傳統(tǒng)CT尚不能確定微小結(jié)節(jié)是否含有SiO2成分[6]。

傳統(tǒng)CT對臨床CT圖像的評價(jià)主要基于鄰近組織的不同X線衰減所產(chǎn)生的形態(tài)信息。相關(guān)的病理狀態(tài)可通過異常的形態(tài)或者紋理表現(xiàn)出來，而可疑區(qū)域通常只能定性的評估其相對于周圍物質(zhì)的低密度、高密度或者等密度，無法給出定量的參數(shù)[7]。隨著能譜CT的出現(xiàn)，不僅在常規(guī)CT所具備的高空間分辨率和時(shí)間分辨率的基礎(chǔ)上，能譜CT又增加了能量分辨率及理化性質(zhì)分辨率這兩項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)的成像：如碘基物質(zhì)成像、單能量成像及有效原子序數(shù)測定等，使組織CT值內(nèi)部的差異得到完全展現(xiàn)，更有利于物質(zhì)成分的分析與鑒別。經(jīng)過高低的兩組電壓掃描的X射線衰減的圖像可以表達(dá)為兩種基物質(zhì)的密度，物質(zhì)分離圖像中的每一個(gè)體素反映了相應(yīng)的物質(zhì)密度信息，雖然基物質(zhì)圖像反應(yīng)的物質(zhì)并不一定是組織真實(shí)所含有的物質(zhì)，但是當(dāng)基物質(zhì)是組織中所含有的兩種主要成分時(shí)，對組織的鑒別就有一定的敏感性和特異性[8-9]。

劉榮榮等[10]研究通過對70～140 keV單能量圖、有效原子序數(shù)及基物質(zhì)對進(jìn)行分析診斷，結(jié)果證明三種分析工具均能夠區(qū)分矽肺結(jié)節(jié)與對照組結(jié)節(jié)，能夠證明結(jié)節(jié)內(nèi)含有SiO2成分，從而診斷矽肺，但未能對矽肺結(jié)節(jié)在肺內(nèi)的分布規(guī)律進(jìn)行相關(guān)性研究。

本次研究顯示，塵肺組患者肺內(nèi)SiO2（Water）基物質(zhì)在肺內(nèi)含量（19.14±4.80）mg/cm3顯高于正常組的（5.39±3.32）mg/cm3，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)在右肺均值為（17.66±5.93）mg/cm3，在左肺均值為（17.92±6.24）mg/cm3，兩者之間的均值差為（-0.25±4.32）mg/cm3，兩組差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)在上肺野均值為（18.81±10.26）mg/cm3，在下肺野均值為（19.30±5.27）mg/cm3，兩者之間的均值差為（0.48±11.68）mg/cm3，兩組差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；塵肺組患者SiO2（Water）基物質(zhì)在肺野前部均值為（15.06±5.40）mg/cm3，在左肺均值為（19.86±7.95）mg/cm3，兩者之間的均值差為（-4.79±9.05）mg/cm3，兩組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

與傳統(tǒng)的相對CT值的混合能量（KVP）成像不同，能譜CT可以實(shí)現(xiàn)基物質(zhì)測量和定性、定量分析，我們研究發(fā)現(xiàn)通過能譜CT來測量壹期塵肺患者肺內(nèi)SiO2（Water）基物質(zhì)含量的分布規(guī)律是可行的，為有爭議的早期塵肺病診斷X線分區(qū)以及將來制定CT輔助塵肺病分期診斷原則提供了一種新的研究方法。