【摘要】目的探讨头颈部肿瘤检查中能谱CT碘抑制技术(MSI)成像作为虚拟平扫替代常规平扫(TNC)的可行性｡方法52例怀疑头颈部肿瘤的初诊患者应用能谱CT进行头颈部TNC和能谱增强扫描｡利用GEAW4.6工作站GSIVolumeViewer软件对增强扫描数据进行后处理得到MSI图像,对不同组织(脂肪､肌肉､颈椎椎体､甲状腺､脑实质)MSI和TNC图像的CT值､组织强化率(颈动脉窦､肌肉)､客观图像质量[噪声､信噪比(SNR)]､主观图像质量(观察指标为病变可见度及主观接受率)､诊断效能(评价指标为能否发现病变及病变内钙化､坏死)､辐射剂量[容积CT剂量指数(CTDIvol)､有效辐射剂量(ED)]方面进行比较研究｡计量资料若符合正态分布采用配对t检验,非正态分布使用Wilcoxon符号秩和检验比较｡对图像接受率､诊断效能评价使用配对2检验(McNemar检验)和Kappa检验｡结果(1)MSI和TNC图像竖脊肌CT值分别为(52±6)､(52±7)HU,两组比较差异无统计学意义(t=0.39,P>0.05);脂肪分别为-74(-86,-59)､-79(-73,-61)HU,颈椎椎体分别为139(121,196)､282(237,336)HU,甲状腺分别为57(48,61)､96(74,110)HU,脑实质分别为35(32,39)､46(40,52)HU,两者比较差异均有统计学意义(P值均<0.05)｡(2)MSI和TNC图像强化率,肌肉分别为1.15(1.07,1.20)1.14(1.03,1.26)(Z=-0.48,P>0.05),颈动脉窦分别为5.75(4.70,6.73)4.37(3.91,5.61(Z=-5.50,P<0.05),差异有统计学意义｡(3)MSI图像噪声[10.61(8.34,13.57)HU)]高于TNC图像噪声[9.32(7.40,11.42)HU],差异有统计学意义(Z=-2.52,P<0.05);MSI图像SNR[-6.59(-8.59,-4.25))低于TNC图像[-7.94(-10.25,-5.51)],差异有统计学意义(Z=-2.73,P<0.05)｡(4)图像主观质量评分中位数,MSI与TNC均为4分(P25,P75分别为3.00,4.75,3.00,4.00)分,两者差异无统计学意义(Z=-0.45,P>0.05);53例者,MSI图像质量49例可接受,TNC图像质量50例可接受,两者差异无统计学意义(2=0.01,P>0.05)｡(5)诊断效能评价显示,MSI与TNC图像上发现病变､病变内坏死及钙化的能力差异无统计学意义(P>0.05),两者一致性良好(Κ值分别为0.93､0.83､0.90,P<0.05)｡(6)单纯能谱增强扫描模式CTDIvol､ED分别为[11.78(10.98,17.30)mGy][1.89(1.63,2.29)mSv],常规平扫加增强CT扫描模式CTDIvol､ED分别为23.89(22.42,29.98)mGy､3.77(3.21,4.16)mSv,两者差异均有统计学意义(Z值均为-6.28,P值<0.05),单独能谱增强模式CTDIvol､ED分别降低39.07%､45.75%｡结论MSI图像具有代替TNC图像的潜在能力,在头颈部肿瘤诊断中具有重要的临床应用价值｡

【关键词】体层摄影术,X线计算机;头颈部肿瘤

    随着CT检查的广泛应用,其放射性危害引起了临床上的日益关注[1-3]｡自1980至2006年,医学辐射从人均0.53mSv增至3.10mSv,其50%源于CT检查[4]｡有报道1.5%-3.2%的恶性肿瘤发生与医源性辐射密切相关[2,5]｡因此,如何降低CT检查的辐射剂量已成为亟待解决的问题[6]｡能谱CT的碘抑制(materialsuppressediodine,MSI)技术能够对CT增强图像进行物质分离而获得类似平扫图像｡理论上,此技术可替代平扫,使需要平扫加增强检查的患者减少一次平扫,从而降低辐射剂量｡本研究通过对比头颈部肿瘤患者MSI图像与常规平扫(truenoncontRast,TNC)图像,探讨临床实际工作中MSI图像代替TNC的可行性｡

资料及方法

一､一般资料

    回顾性分析2014年7月20日至8月5日在中国医学科学院肿瘤医院怀疑头颈部肿瘤接受能谱CT扫描的初诊患者52例,男33例､女19例;年龄20.0-75.0岁,平均(48.7±14.6)岁｡本期共检查患者64例,其中10例患者未做增强扫描,2例患者颈椎钢板植入术后,硬化伪影明显难以观察具体病变,故未纳入本研究｡

二､方法

1.检查方法:

    采用美国GE公司的能谱CT(DiscoveryCT750HD)扫描,所有患者检查前均签署知情同意书,患者取仰卧位,扫描范围自颅底至主动脉弓水平｡平扫参数为120kV,自动毫安,层厚5mm,层间隔5mm,螺距0.984,旋转时间0.7s/r｡平扫完成后,采用能谱成像(GSI)模式,选用主机预设颈部GSI序列行增强扫描｡对比剂(碘海醇)采用高压注射器经肘正中静脉团注,总量85.0-90.0ml,注射流率2.5ml/s｡扫描管电压为高､低能量(140kVp与80kVp)瞬间(0.5ms)切换,余扫描参数同平扫｡扫描后对原始数据进行重建｡重建数据传送至GEADW4.6工作站,利用GSI浏览器1.0进行数据后处理,得到层厚､层间距均为5mm的MSI图像｡

2.图像分析:

    (1)MSI､TNC图像CT值､组织强化率及客观图像质量分析:由1名高年资医师(8年影像科临床经验)使用GE工作站,将层厚､层间距均为5mm的TNC及MSI图像调入Viewer软件(窗宽300HU､窗位40HU),分别在平眶耳线､颈总动脉分叉及甲状腺峡部层面相同位置放置面积为1.0-1.5cm2ROI,测定小脑半球脑实质､项部脂肪､颈部竖脊肌､颈椎椎体､颈动脉窦及甲状腺CT值;患有甲状腺疾病者不测量甲状腺CT值｡再调入增强扫描图像,在颈总动脉分叉层面相同位置测量增强后颈动脉窦､竖脊肌的CT值,强化率按增强后组织CT值/平扫该组织CT值计算;以背景的标准差值作为噪声;信噪比(SNR)按照公式SNR=脂肪CT值/噪声计算｡(2)主观图像质量:由2名高年资医师(分别有10年､8年影像科临床经验)分别将TNC和MSI图像调入工作站Viewer软件进行主观图像质量评价｡1分:伪影严重或图像质量差,解剖结构模糊,无法诊断;2分:噪声较大,解剖细节不清,不能满足诊断要求;3分:图像质量尚可,部分解剖结构显示欠佳,基本满足诊断要求;4分:图像质量较好,解剖结构显示清晰,可能存在少量伪影,但完全满足诊断要求;5分:图像质量良好,无伪影,解剖细节清晰,完全满足诊断要求｡图像质量3-5分被认为可以接受[7]｡(3)诊断效能评价:由2名高年资医师(分别有10年､8年影像诊断临床经验)分别对TNC和MSI图像进行阅片,并统计两者图像对病变､病变内钙化､坏死的显示情况｡本研究中病变组织内出现边界模糊低密度影时,视为病变内部坏死[8]｡(4)辐射剂量计算:记录能谱CT扫描的容积CT剂量指数(volumeCTdoseindex,CTDIvol)､剂量长度乘积(doselengthproduct,DLP),计算有效辐射剂量(effectivedose,ED),ED=DLP×K(K=0.0021),CTDIvol反映整个扫描容积的平均剂量,ED代表受检查1次CT扫描总的辐射剂量[4]｡

三､统计学方法

使用SPSS19.0统计软件,对计量资料进行Shapiro-Wilk正态性检验,若符合正态分布则采用

配对t检验,若为非正态分布则使用Wilcoxon符号秩和检验比较｡对图像接受率､诊断效能评价使用配对χ2检验(McNemar检验)和Kappa检验进行评价,K值≥0.75一致性良好,0.75>K值≥0.40一致性一般,K值<0.40一致性差｡P<0.05为差异有统计学意义｡

结果

一､TNC和MSI图像CT值､组织强化率,客观图像质量的比较

    除竖脊肌外其他所检各组织的CT值差异均有统计学意义(P<0.05)｡两组图像肌肉强化率差异无统计学意义(P>0.05),颈动脉窦强化率差异有统计学意义(P<0.05)｡MSI图像噪声高于TNC图像､SNR低于TNC图像,差异有统计学意义(P<0.05,表1)｡

二､主观图像质量､主观接受率的比较

    MSI与TNC图像主观质量评分中位数均为4.00(P25,P75分别为3.00,4.75;3.00,4.00)分,两组差异无统计学意义(Z=-0.45,P>0.05);MSI图像质量49例可接受,TNC图像质量50例可接受,接受率差异无统计学意义(χ2=0.01,P>0.05)｡

三､诊断效能评价的比较

    两组图像显示病变能力差异无统计学意义,一致性较好(K值=0.93,P<0.05);显示坏死和钙化的能差异也无统计学意义,一致性良好(K值分别为0.83､0.90,P值均<0.05)(表2,图1-6)｡

四､扫描剂量的比较

    单独能谱增强扫描模式CTDIvol､ED值明显小于常规平扫加增强CT扫描模式,差异有统计学意义(P<0.05),与常规平扫加增强模式比较,单独能谱增强模式CTDIvol､ED分别降低39.07%､45.75%(表3)｡

讨论

    如何在满足诊断要求的前提下有效降低CT辐射剂量是辐射防护的研究重点之一,近年来虚拟平扫技术的出现为辐射剂量的控制开辟了新途径[9-12]｡根据能谱成像的原理[13-15],能谱CTX线管在0.5ms内进80kVp和140kVp的瞬时高低压切换,配合石榴石材料探测器,能够产生完全匹配的双能量数据,进行两套数据的空间能谱解析｡在140kV和80kV图像上不同物质具有不同的CT值,含碘对比剂CT值差异较大,而软组织CT值变化不明显,通过后处理软件计算将碘从增强后的图像上分离就得到了MSI图像[16-17]｡

    本研究中虽然除竖脊肌外其他组织CT值在TNC和MSI图像上差异有统计学意义(P<0.05),但除甲状腺､椎体以外,其他组织CT值差异不大(平均值<10HU)｡甲状腺和椎体CT值差异较大可能是由于软件后处理时难以区分甲状腺内的碘及高密度骨组织与对比剂,进行后处理时受到抑制导致MSI图像上甲状腺､椎体的CT值明显降低,但依赖形态及密度变化,在MSI图像大多能发现甲状腺内病变｡本组病例中发生骨质破坏肿瘤较少,虽然骨窗MSI图像显示骨质良好(图1,2),但没有对MSI与TNC图像对骨质破坏的显示能力进行对比,这在以后的研究中可进一步完善｡MSI与TNC图像肌肉强化率无明显差异,但颈动脉窦强化率差异有统计学意义,考虑由于颈动脉窦增强时对比剂浓度大､CT值高,在后处理时被过度抑制所致｡

    对CT图像密度分辨率影响最重要的因素是噪声和SNR[18],MSI图像颗粒感稍强,噪声高于TNC图像,SNR低于TNC图像,虽然其差异有统计学意义(P<0.05),但其差异较小;主观图像质量评分显示MSI图像绝大多数在4分以上,与TNC图像相比差异无统计学意义,同时两者的主观接受率差异也无统计学意义,表明放射诊断医师对MSI图像认同度良好｡MSI图像与TNC图像在显示颈部肿瘤性病变及病灶内部的坏死､钙化均有很高的一致性(图3-6)｡

    本研究中4例患者在TNC图像上能够发现病变,而在MSI图像上未能发现｡病理证实3例为甲状腺乳头状癌､1例为下咽鳞癌｡分析后发现3例甲状腺乳头状癌病灶均<0.5cm,且仅表现为略低密度影,抑碘后MSI图像上病变与正常甲状腺组织难以区分;下咽鳞癌仅表现为环后区局部增厚,同时患者配合不佳,伴有呼吸运动伪影,故在MSI图上未能诊断｡本研究中3例患者在MSI图像上发现坏死,而在TNC图像上未发现,可能是由于坏死灶较小,部分容积效应导致微小坏死在TNC图像上显示不佳｡而在MSI图像上由于坏死组织无强化,而周围组织正常强化,计算机处理后强化组织CT值下降较多,增加了组织对比,所以显示更加清晰｡8例患者在MSI图像上未能显示坏死,而在TNC图像上显示,分析后发现8例患者均为甲状腺疾病,考虑可能由于后处理时抑碘过度,导致在MSI图像上难以分辨坏死与抑碘后甲状腺组织｡本研究中有3例患者在TNC图像上能够发现钙化,而在MSI图像上未能发现,研究图像发现这3例患者中有2例钙化较小(直径<0.2cm)､1例钙化为模糊钙化｡这表明MSI图像对局限性高密度钙化灶显示较为理想,但对显示微小钙化和模糊钙化能力劣于TNC图像;同时还发现MSI图像上钙化体积略小于TNC图像,推测后处理程序对钙化病灶有一定淡化作用,这种作用可能与钙化成分密度及大小有关｡

    总之,在头颈部肿瘤的成像中,虽然MSI图像的CT值､客观图像质量与TNC有一定差异,但其图像质量在放射科诊断医生可接受范围内,并且与TNC诊断效能相近,同时可以显著降低患者辐射剂量,具有代替TNC的潜在能力,具有重要的临床应用价值｡

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