李 艷，程 勇，馮茜茜，沈 倩，蘭永樹

(西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院放射科，四川 瀘州 646000)

隨著CT篩查的普及CT技術(shù)的發(fā)展，小、中等肺結(jié)節(jié)的檢出率越來越高，其中多數(shù)為良性[1]，無需進一步的臨床干預(yù)，因此需長期隨訪觀察來評估肺結(jié)節(jié)。Walter等[2]認為，結(jié)節(jié)處理是以體積和倍增時間為基礎(chǔ)，因此結(jié)節(jié)體積測量的可重復(fù)性及準確率尤為重要。相較于人工測量，利用后處理軟件進行三維體積測量更具準確性[3]，但在復(fù)查隨訪的臨床工作中掃描及重建的條件不一致可能會影響肺結(jié)節(jié)體積測量的準確率。本研究采用不同掃描及重建參數(shù)對肺磨玻璃結(jié)節(jié)體模進行掃描并測量，探討其對結(jié)節(jié)容積測量的影響，以期為肺磨玻璃結(jié)節(jié)的隨訪條件提供參考。

表1 掃描參數(shù)

圖1 肺體模(A)及8個磨玻璃結(jié)節(jié)(B)

1 材料與方法

1.1 材料 體模采用島津公司研制的多用途男性胸部模型N1及8個球形小結(jié)節(jié)體模(圖1)，該仿真體模長40 cm、寬43 cm、高48 cm，質(zhì)量18 kg，胸圍94 cm。根據(jù)2017版Fleischer Society指南[4]：對于偶發(fā)直徑<6 mm(體積<100 mm2)結(jié)節(jié)的人群，無論有無肺癌高危因素，都無需常規(guī)隨訪，因此本研究中采用直徑≥5 mm的結(jié)節(jié)。8個結(jié)節(jié)：2種CT值(-800 HU、-630 HU)、4種直徑(5 mm、8 mm、10 mm、12 mm)。將8個結(jié)節(jié)隨機放置于體模的左側(cè)肺。

1.2 掃描及重建參數(shù) 采用GE light speed VCT，掃描范圍自體模頭端至足端，以螺旋方式掃描。在Philips portal工作站進行重建，探究某一種影響因素時，其他條件不變。根據(jù)影響因素的不同分為管電壓組及管電流組，探究掃描參數(shù)時重建參數(shù)固定為：重建層厚0.625 mm，重建野36 cm，重建算法Standard，結(jié)果顯示80 kV、150 mA組絕對錯誤率(absolute percentage error，APE)值最小，因此對80 kV、150 mA的原始數(shù)據(jù)行不同層厚、算法及重建野進行重建，分別為不同層厚組、不同算法組、不同重建野組，重建野為18 cm時只重建左側(cè)肺。具體掃描及重建參數(shù)設(shè)定見表1、2，其余參數(shù)：采用濾波反投影重建算法，螺距0.984，轉(zhuǎn)速0.6 s/rot，矩陣512 ×512。

1.3 數(shù)據(jù)測量及容積分析 將掃描所得圖像上傳至Philips portal工作站，在工作站自動肺窗(WL=-600 HU，WW=1 500 HU)利用Lung nodule assessment軟件對磨玻璃結(jié)節(jié)進行體積測量，由2名高年資放射科醫(yī)師獨立選取結(jié)節(jié)顯示的最大直徑層面及其鄰近上下層面共3個層面，在3個層面連續(xù)分割3次并自動顯示結(jié)節(jié)的三維圖像及結(jié)節(jié)的信息，記錄其體積V測量(圖2)。每個結(jié)節(jié)可測得3個數(shù)據(jù)，由于結(jié)節(jié)為規(guī)則球形，實際體積可以根據(jù)公式計算：V實際=(3/4)πr3。結(jié)節(jié)容積測量的APE：APE=[(V測量-V實際)]/V實際×100%。

1.4 輻射劑量 記錄不同掃描參數(shù)組合的輻射劑量長度乘積(dose-length product， DLP)，并通過公式計算有效劑量(effect dose， ED)，ED=DLP×k(成人胸部權(quán)重因子k=0.014)。

表2 80 kV、150 mA組重建參數(shù)

圖2 磨玻璃結(jié)節(jié)(CT=-630 HU，直徑12 mm)的三維圖像及信息圖 A.Philips portal工作站用Lung nodule assessment軟件進行分割后所形成的三維圖像，顯示結(jié)節(jié)邊緣毛糙，但結(jié)節(jié)、血管及胸膜三者關(guān)系更清楚、立體； B.顯示結(jié)節(jié)的基本信息

1.5 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。經(jīng)檢驗數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，計量資料以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示。不同管電流、管電壓及重建算法的比較采用Friedman檢驗，兩兩比較用q檢驗，不同重建野及重建層厚比較采用Wilcoxon符號秩和檢驗。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient, ICC)評估2名診斷醫(yī)師對肺磨玻璃結(jié)節(jié)體積測量結(jié)果的一致性。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

隨著管電壓或管電流增大，有效輻射劑量增大； 固定管電流為200 mA時，管電壓為120 kV比80 kV時有效輻射劑量高65.6%；固定管電壓為80 kV時，管電流為200 mA時較150 mA有效輻射劑量提高25.1%，見表1。2名醫(yī)師對肺磨玻璃結(jié)節(jié)體積測量的ICC值為0.98。管電壓為80 kV、100 kV、120 kV時對各小結(jié)節(jié)的APE值分別為4.20%(2.26%,8.68%)、6.08%(3.08%，12.48%)、4.70%(3.04%,10.33%)，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.056)。管電流為100 mA、150 mA、200 mA時，APE值分別為5.22%(2.23%,9.45%)、3.84%(1.90%,8.84%)、4.20%(2.26%,8.68%)(P=0.02)，兩兩比較示100 mA vs 150 mA(調(diào)整P=0.012)、150 mA vs 200 mA(調(diào)整P=0.004)，差異有統(tǒng)計學意義；100 mA vs 200 mA(調(diào)整P=1.0)差異無統(tǒng)計學意義。采用80 kV、150 mA原始數(shù)據(jù)進行重建，0.625 mm、1.250 mm層厚各結(jié)節(jié)的APE值分別為3.84%(1.90%,8.84%)、4.12%(1.11%，6.56%)，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.91)。當重建野為18 cm、36 cm時，APE值分別為1.59%(0.43%，5.51%)、3.84%(1.90%,8.84%)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.001)。采用soft、standard、lung、bone重建算法時結(jié)節(jié)APE值分別為4.49%(1.99%,9.50%)、3.84%(1.90%，8.84%)、1.78%(1.14%,5.36%)、3.82%(2.51%,8.91%)，差異有統(tǒng)計學意義(P=0.005)，兩兩比較，除lung vs bone(調(diào)整P=0.007)、lung vs soft(調(diào)整P=0.031)差異有統(tǒng)計學意義，其余兩兩比較差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)；lung算法APE值較小，更接近結(jié)節(jié)真實值。低密度小結(jié)節(jié)(CT值為-800 HU，直徑5 mm)在各種條件的APE值均>10%。不同管電壓、不同重建野及不同重建算法條件下磨玻璃結(jié)節(jié)圖像見圖3。

3 討論

肺磨玻璃結(jié)節(jié)包括純磨玻璃結(jié)節(jié)及部分磨玻璃結(jié)節(jié)，多數(shù)為良性。Henschke等[5]認為部分實性磨玻璃結(jié)節(jié)惡性率為63%，純磨玻璃結(jié)節(jié)惡性率為18%，遠高于實性結(jié)節(jié)，因此對磨玻璃結(jié)節(jié)良惡性的鑒別是臨床診斷中的一個挑戰(zhàn)。Kim等[6]研究報道，結(jié)節(jié)邊緣分葉或毛刺更傾向于惡性，而王海燕等[7]認為以磨玻璃結(jié)節(jié)的CT征象來預(yù)測病理結(jié)果不準確，因此以CT征象預(yù)測磨玻璃結(jié)節(jié)的性質(zhì)還需進一步驗證。臨床目前常用結(jié)節(jié)的體積變化及倍增時間來隨訪和評估結(jié)節(jié)的良惡性，傳統(tǒng)的二維軸向測量難以準確評估結(jié)節(jié)的生長，且觀察者之間的可重復(fù)性差也是其中一個缺點[3,8]。目前三維測量逐漸成為評價肺結(jié)節(jié)生長速度的首選方法[9-10]。然而，這種三維方法測量受許多因素的影響，如掃描和重建參數(shù)、分割軟件和結(jié)節(jié)特性。研究[11]報道顯示，需要同樣的機器設(shè)備對肺結(jié)節(jié)進行隨訪，且Botelho等[12]研究認為迭代重建算法更適合用于肺結(jié)節(jié)的三維容積分析。

圖3 不同條件下2枚結(jié)節(jié)(CT=-630 HU，直徑10、12 mm)的軸位CT A～C.分別顯示管電壓為80 kV(A)、 100 kV(B)、120 kV(C)的磨玻璃結(jié)節(jié)，人眼未見確切變化； D.18 cm重建野重建的左側(cè)肺，較36 cm重建野的圖像視野放大，結(jié)節(jié)邊緣及細節(jié)顯示更清楚； E～H.分別示soft(E)、standard(F)、lung(G)、bone(H)重建算法下的磨玻璃結(jié)節(jié)，肺算法時顯示結(jié)節(jié)的邊緣更銳利

本研究對掃描參數(shù)進行探究時發(fā)現(xiàn)不同管電壓對肺磨玻璃結(jié)節(jié)的APE值無影響，但不同管電流條件下，150 mA時APE值最小。楊文潔等[13]研究認為，不同掃描參數(shù)不會影響肺結(jié)節(jié)容積測量的準確率；蘇大同等[14]也認為不同管電流對肺實性結(jié)節(jié)容積定量無影響。可能是因為肺磨玻璃結(jié)節(jié)密度很低，對X線的衰減也較低，因而超過80 kV的管電壓并不會明顯影響結(jié)節(jié)對X線的衰減，結(jié)節(jié)分割準確性也不會改變，反而會大幅增加輻射劑量；而管電流150 mA時肺磨玻璃結(jié)節(jié)的測量準確率較高，可能是因為100 mA管電流會使圖像噪聲增加，從而影響軟件的分割，而管電流超過200 mA時可能是機器自動使用大焦點，導致肺磨玻璃結(jié)節(jié)周圍的半影增大，邊緣變得模糊，使軟件不能準確識別邊界，造成體積測得不準確。因此對于磨玻璃結(jié)節(jié)使用適當?shù)蛣┝康膾呙鑵?shù)可以提高肺磨玻璃結(jié)節(jié)容積測量的準確性，并降低輻射劑量，而且對于需要多次隨訪的磨玻璃結(jié)節(jié)可以明顯減少受檢者所受的累加輻射劑量。

在重建參數(shù)方面，本研究結(jié)果顯示肺算法的APE值更小，所測得體積更接近真實值，而孫海寧等[15]采用FUYO模型分析不同重建層厚及重建算法對實性結(jié)節(jié)容積測量準確性的影響，結(jié)果顯示肺算法誤差最大，而1.25 mm層厚與0.625 mm層厚的容積測量結(jié)果無差異。本研究與孫海寧等[15]結(jié)果不同，可能原因是本研究使用的材料為仿真體模及模擬肺磨玻璃結(jié)節(jié)，與實性結(jié)節(jié)不同的是肺算法使磨玻璃結(jié)節(jié)邊界更銳利，因此各自適宜的算法可能不一致；兩種層厚未影響其APE值，與上述結(jié)果相符，但在臨床工作中0.625 mm層厚會使后處理工作更加繁重，數(shù)據(jù)更多，因此建議使用1.25 mm層厚進行重建。隨著重建野縮小，容積測量準確率提高，可能因為重建野縮小從而每個結(jié)節(jié)的像素數(shù)目增多、體積變小，軟件分析時受部分容積效應(yīng)的影響也變小，結(jié)節(jié)分割更準確，因此需要結(jié)合靶重建對肺磨玻璃結(jié)節(jié)進行分析。因為本研究需要保證8個結(jié)節(jié)參數(shù)的一致，故僅比較了36 cm(全肺)和18 cm(左肺)兩種FOV，但在臨床中可以根據(jù)磨玻璃結(jié)節(jié)的具體情況，設(shè)置更小的FOV。低密度小結(jié)節(jié)在各種條件的APE值均大于10，可能是軟件自動勾畫時包含了結(jié)節(jié)周圍的肺組織或血管，低密度小結(jié)節(jié)所受影響會更明顯，從而造成測量體積過大，因此認為在臨床隨訪中低密度小結(jié)節(jié)不適合用肺結(jié)節(jié)分析軟件來測量容積。

本研究的局限性：①使用的仿真體模不能完全模擬臨床中患者的呼吸及心臟活動對測量的影響，而且體模研究獲取的研究數(shù)據(jù)較少；②所使用的磨玻璃結(jié)節(jié)密度均勻且為規(guī)則球形，難以對其他密度不均勻、形態(tài)不規(guī)則的結(jié)節(jié)進行分析，因此在以后的研究中將對臨床中的肺磨玻璃結(jié)節(jié)進行進一步研究。

綜上所述，在肺磨玻璃結(jié)節(jié)隨訪時低劑量掃描結(jié)合靶重建、肺算法可以在盡量減少輻射劑量的情況下，提高肺磨玻璃結(jié)節(jié)的軟件測量的準確率。低密度小結(jié)節(jié)不適合用肺結(jié)節(jié)分析軟件分析。