雙能量CT虛擬平掃技術(shù)在乳腺癌診斷中的應(yīng)用價值

林桂涵 陳煒越 陳春妙 惠俊國 紀(jì)建松

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤[1]。在我國，乳腺癌的發(fā)病率和死亡率呈逐年上升趨勢[2]，已嚴(yán)重威脅婦女生命健康。因此，乳腺癌的早診斷、早治療對于延緩或終止疾病進(jìn)程具有重要臨床價值。CT檢查是目前乳腺癌患者術(shù)前診斷和分期的常用方法[3]，不僅可以清晰顯示病灶與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系，還有助于評估腋窩淋巴結(jié)的狀態(tài)。然而，由于需要觀察病灶的強(qiáng)化程度，CT檢查方案需包含平掃、動脈期及靜脈期等，這勢必會增加患者承受的輻射劑量。近年來，隨著輻射防護(hù)理念的發(fā)展，輻射損傷尤其是DNA的雙鏈斷裂在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注[4]。如何在有效降低輻射劑量的同時，滿足診斷要求成為研究的熱點和難點[5]。與傳統(tǒng)CT不同，雙能量CT利用物質(zhì)分離技術(shù)可將碘從增強(qiáng)的圖像中剔除，從而獲得與常規(guī)平掃（true noncontrast,TNC）相似的圖像質(zhì)量，即虛擬平掃（virtual non-contrast，VNC）技術(shù)[6]。目前，VNC 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于全身各部位[7-9]，但應(yīng)用于乳腺癌的研究國內(nèi)外鮮有報道。因此，筆者通過比較雙能量CT VNC與TNC在圖像質(zhì)量及輻射劑量的差異，探討VNC技術(shù)在乳腺癌診斷中的應(yīng)用價值，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 對象和方法

1 對象 回顧2019年3月至2020年8月麗水市中心醫(yī)院收治的乳腺癌患者64例，均為女性，年齡28～76（54.3±23.8）歲；其中浸潤性導(dǎo)管癌 38例，浸潤性小葉癌16例，原位癌3例，乳頭狀癌4例，黏液腺癌3例。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）經(jīng)病理學(xué)或穿刺活檢證實為乳腺癌的患者；（2）術(shù)前行雙能量CT胸部增強(qiáng)檢查；（3）無胸部手術(shù)史和放療史。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）病灶體積太小，感興趣區(qū)（region of interest，ROI）無法設(shè)置；（2）圖像質(zhì)量不滿足診斷標(biāo)準(zhǔn)；（3）影像學(xué)和病理資料不全。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)（批號：2021-240號）。

1.2 方法 采用德國西門子（SOMATOM FORCE）第三代雙源 CT儀行平掃和雙能量胸部增強(qiáng)檢查，掃描范圍從肺尖至肺底。平掃采用單源模式，管電壓120 kV，管電流79 mAs。所有患者采用高壓注射器（德國Ulrich Missouri公司，型號：XD2001）以 2.5～3.0 ml/s 的流速靜脈注射對比劑碘克沙醇（江蘇恒瑞醫(yī)藥股份有限公司，國藥準(zhǔn)字：H20103675，320 mgI/ml），總量按1.5 ml/kg計算；采用對比劑團(tuán)注跟蹤技術(shù)，監(jiān)測ROI置于主支氣管分叉水平的胸主動脈內(nèi)，閾值達(dá)到100 Hu后延遲5 s開始行動脈期掃描，然后延遲35 s行靜脈期掃描。增強(qiáng)掃描采用雙能量模式，掃描參數(shù)為：A球管管電壓為80 kV，參考管電流為136 mAs；B球管管電壓為 Sn150 kV，參考管電流為96 mAs，開啟CARE Dose 4D技術(shù)，準(zhǔn)直器 128×0.6 mm，螺距為 0.8，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，融合因子0.6，層厚1.0 mm，間距1.0 mm。

1.3 圖像處理和分析

1.3.1 客觀圖像質(zhì)量評價 將所有圖像導(dǎo)入到Syngo.via后處理工作站，由1位具有10年胸部影像診斷經(jīng)驗的主治醫(yī)師獨立對各組圖像病灶進(jìn)行測量和分析。在TNC及動、靜脈期VNC圖像上選擇病灶最大橫截面測量其長徑和橫徑，同時測量病灶和右側(cè)豎脊肌的CT值及噪聲（standard deviation，SD），選擇 ROI大小覆蓋2/3病灶，盡可能避開壞死、鈣化等。所有ROI的大小、位置和形狀保持一致，每例患者ROI面積控制在40～100 mm2。根據(jù)公式計算對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）和信噪比（signal to noise ratio，SNR），SNR=CT值病灶/SD 值病灶，CNR=CT值病灶-CT值右側(cè)豎脊肌/SD 值右側(cè)豎脊肌。

1.3.2 主觀圖像質(zhì)量評價 由2位具有10年以上胸部影像診斷經(jīng)驗的副主任醫(yī)師獨立進(jìn)行主觀評價，包括圖像質(zhì)量評分以及病灶形態(tài)學(xué)特征。圖像質(zhì)量評分基于解剖細(xì)節(jié)的清晰度、圖像偽影的嚴(yán)重程度（乳腺癌內(nèi)是否存在線性高密度偽影）及其對診斷的影響，采用5分制進(jìn)行評分。圖像質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)[10]如下：1分（極差），SD極高且偽影嚴(yán)重，解剖結(jié)構(gòu)模糊，細(xì)節(jié)無法辨認(rèn)；2分（差），SD和偽影高，解剖結(jié)構(gòu)不清且細(xì)節(jié)難以辨認(rèn)；3分（中），部分SD和偽影，解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)可辨認(rèn)；4分（良），SD和偽影較小，解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)清晰；5分（優(yōu)），無明顯SD和偽影，解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)清晰。同時記錄TNC及動、靜脈期VNC圖像上病灶的形態(tài)學(xué)特征，包括形狀、邊界、鈣化、壞死及淋巴結(jié)腫大情況等。

1.4 輻射劑量 記錄檢查期間每例患者的容積CT劑量指數(shù)（computed tomography dose index volume，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose-length product，DLP），并計算有效輻射劑量（effective radiation dose，ED）。公式如下：ED=DLP×k（k為換算因子），胸部 k值為 0.014[11]。常規(guī)模式的輻射劑量是平掃和雙能量CT增強(qiáng)掃描的輻射劑量之和，VNC模式的輻射劑量是雙能量CT增強(qiáng)掃描的輻射劑量之和。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件。正態(tài)分布的計量資料以±s表示，兩組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗。非正態(tài)分布的計量資料以M（P25，P75）表示，多組間比較采用Kruskal-Wallis H檢驗。采用Kappa檢驗評價2位觀察者在圖像質(zhì)量評分的一致性。當(dāng)Kappa值≤0.20表示一致性很差，0.21～0.40表示一致性一般，0.41～0.60表示一致性中度，0.61～0.80表示一致性較好，0.81～1.00表示一致性很好。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同掃描時期客觀和主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果的比較 不同掃描時期圖像病灶CT值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），但組間最大差值＜5 Hu。動、靜脈期VNC的病灶SD均明顯低于TNC（均P＜0.05）。此外，動、靜脈期VNC的CNR、SNR值均明顯高于TNC組（均P＜0.05）。而不同掃描時期病灶的長徑、橫徑及圖像質(zhì)量評分之間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05），見表1。

表1 不同掃描時期客觀和主觀圖像質(zhì)量評價結(jié)果的比較

2.2 2位觀察者對不同掃描時期圖像質(zhì)量評分的一致性分析 2位觀察者對不同掃描時期的圖像質(zhì)量評分均為3分及以上，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），且一致性均較好（Kappa值＞0.75），見表2。

表2 2位觀察者對不同掃描時期圖像質(zhì)量評分的一致性分析（例）

2.3 不同掃描時期圖像病灶形態(tài)學(xué)特征的比較 TNC在27例乳腺癌患者中檢出鈣化灶，而動、靜脈期VNC均僅檢出22例，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。其余形態(tài)學(xué)特征檢出情況完全一致，見表3。

表3 不同掃描時期圖像病灶形態(tài)學(xué)特征的比較（例）

2.4 不同掃描模式輻射劑量的比較 VNC模式的CTDIvol、DLP、ED 均低于常規(guī)模式（均 P＜0.001），VNC模式的有效輻射劑量約減少31.44%，見表4。

表4 常規(guī)模式與VNC模式的輻射劑量比較

3 討論

CT增強(qiáng)掃描對于乳腺癌臨床分期、預(yù)后評估及治療方案的制定有著重要的參考價值。在最新的美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（national comprehensive cancer network，NCCN）指南中，也將其列為乳腺癌患者術(shù)前常規(guī)檢查項目之一。然而，多期掃描產(chǎn)生的高輻射劑量是不容忽視的。隨著雙能量CT的快速發(fā)展，VNC技術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床。既往研究一致認(rèn)為，VNC可獲得與TNC相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量，且能有效減少輻射劑量和縮短檢查時間[12-14]。然而，VNC圖像能否用于評估乳腺病灶的報道較少。因此，筆者著重對雙能量CT VNC在乳腺癌診斷中替代TNC的潛能進(jìn)行探索。

本研究發(fā)現(xiàn)，TNC及動、靜脈期VNC圖像上病灶的長徑和橫徑的差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。TNC及動、靜脈期VNC的主觀評分別為（4.83±0.38）分、（4.70±0.49）分和（4.66±0.51）分，均滿足診斷要求。雖然TNC圖像的主觀評分略大于VNC圖像，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。在病灶形態(tài)學(xué)特征的比較中，共有5個小鈣化灶未被VNC圖像檢測到，表明VNC對鈣化的檢出率略小于TNC圖像，但組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。而其他形態(tài)學(xué)特征完全一致，表明動、靜脈期VNC圖像的病灶特征相似。本研究中，筆者發(fā)現(xiàn)VNC圖像上可顯示＞3 mm的鈣化。雖然VNC圖像可能無法檢測到細(xì)小鈣化，但根據(jù)筆者的研究和臨床經(jīng)驗，細(xì)小鈣化在CT診斷中的重要性可以忽略不計。因此，本研究支持乳腺癌患者在術(shù)前增強(qiáng)CT檢查中使用VNC圖像。CT圖像的清晰度可以使用圖像質(zhì)量評分進(jìn)行主觀分析，也可以使用圖像SD、CNR和SNR進(jìn)行客觀分析[15]。本研究發(fā)現(xiàn)VNC圖像的SD較低，而CT值較高，導(dǎo)致CNR高于TNC。這與之前的研究一致[16]，認(rèn)為可能是由于圖像后處理中運用了平滑算法。雖然降低圖像SD理論上會提高VNC圖像的質(zhì)量，但這也可能是VNC圖像上小鈣化消失或大鈣化尺寸減小的部分原因。

TNC是乳腺癌患者胸部CT增強(qiáng)檢查方案中的關(guān)鍵組成部分，因為它在注射碘對比劑前建立了病灶的基礎(chǔ)CT值。而TNC圖像上乳腺病灶的CT值通常是評估強(qiáng)化程度的重要步驟。本研究中，VNC圖像上觀察到病灶的CT值高于TNC圖像，這在既往研究也有相似報道[17]。原因可能是當(dāng)對物質(zhì)進(jìn)行分離時，碘未被完全濾出，導(dǎo)致VNC圖像中殘留少量碘，使病灶CT值略有增加。另一方面，盡管統(tǒng)計分析顯示CT值存在顯著差異，但在大多數(shù)研究中絕對差異較小。本研究發(fā)現(xiàn)，VNC和TNC圖像之間的病灶僅發(fā)現(xiàn)約5 Hu的差值，而輕微的CT值增加不影響對病灶血流的評估。VNC在乳腺癌中的潛在優(yōu)勢是當(dāng)僅使用兩期增強(qiáng)CT檢查時，可顯著降低患者接受的有效輻射劑量。近年來，由于CT的普及，越來越多的人受到不必要的X線輻射。根據(jù)一項調(diào)查，約0.5%～2%患者因X射線輻射而患癌癥[18]。Brenner等[19]報道，超過 5～100 mSv 的 X射線吸收量與癌癥的發(fā)生直接相關(guān)。因此，如何降低輻射劑量并同時滿足臨床診斷要求成為影像學(xué)關(guān)注的焦點。由于VNC替代了TNC，因此降低了CT的輻射劑量。本研究顯示，當(dāng)剔除TNC后，ED可減少約31.44%。武衛(wèi)杰等[20]研究指出應(yīng)用VNC圖像可使患者接受的輻射劑量降低約27.68%，這與本研究結(jié)果相似。因此，將VNC圖像用于乳腺癌患者術(shù)前CT檢查，可顯著患者所接受的輻射劑量。

本研究存在一定的局限性：（1）研究樣本相對較小，在未來需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量；（2）盡管小心避免潛在干擾結(jié)構(gòu)，但由于手動放置ROI，仍可能有測量誤差；（3）未對VNC在術(shù)前分期的準(zhǔn)確性進(jìn)行深入探討。

總之，使用雙能量CT增強(qiáng)掃描獲得的VNC替代TNC，可減少乳腺癌患者CT掃描的檢查時間和輻射劑量，同時提供清晰可靠的圖像質(zhì)量和準(zhǔn)確的病灶特征，值得臨床進(jìn)一步推廣應(yīng)用。