仿真甲狀腺模型評(píng)價(jià)CT估算甲狀腺體積準(zhǔn)確性及影響因素

馬鐵昆 曹劍鳴 王學(xué)紅 楊淑敏 楊宇舟

仿真甲狀腺模型評(píng)價(jià)CT估算甲狀腺體積準(zhǔn)確性及影響因素

馬鐵昆 曹劍鳴 王學(xué)紅 楊淑敏 楊宇舟

目的探討CT估算甲狀腺體積各種方法的準(zhǔn)確性，為甲亢131I治療劑量計(jì)算及手術(shù)切除治療等提供依據(jù)。方法制作實(shí)測體積為8.5、12、17、20、24、33、42、66 cm3，中間寬厚，兩頭尖薄近似體內(nèi)甲狀腺形狀的仿真甲狀腺模型，共8個(gè);采用西門子Symbia true point SPECT-CT儀行CT掃描及圖像重建處理，然后用SPECT/CT儀自帶的容積計(jì)算軟件分別以密度閾值法及層厚3 mm和5 mm手動(dòng)勾邊法估算甲狀腺模型體積，并用橢球體公式計(jì)算模型體積，均與模型實(shí)測體積作配對(duì)資料t檢驗(yàn)和相關(guān)關(guān)系分析。結(jié)果甲狀腺模型實(shí)測體積與密度閾值法及3 mm手動(dòng)勾邊法估算體積無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=0.6605，2.2539;P=0.5301;0.0589)且高度正相關(guān)(r=0.998，0.998);而甲狀腺模型實(shí)測體積與5 mm手動(dòng)勾邊法及橢球體公式法估算體積有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=5.7391，3.7499;P=0.0007，0.0072)，且3 mm和5 mm層厚手動(dòng)勾邊法之間也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=4.0664;P=0.0048)。結(jié)論甲狀腺能通過一定密度范圍與周圍組織完全區(qū)分時(shí)，CT密度閾值法可較準(zhǔn)確、簡便地估算甲狀腺體積，否側(cè)需采用手動(dòng)勾邊法估算，層厚最好不超過3 mm，操作相對(duì)繁鎖，但準(zhǔn)確性高于5 mm層厚手動(dòng)勾邊及橢球體公式估算體積。

仿真模型;計(jì)算機(jī)體層攝影術(shù)，甲狀腺體積;閾值;手動(dòng)勾邊;橢球體

甲狀腺體積(thyroid volume，TV)是甲狀腺疾病的診療、療效判定及其流行病學(xué)研究的重要指標(biāo)之一。由于甲狀腺的幾何形狀是多種多樣的，觸診、B超及放射性核素平面顯像估算甲狀腺體積誤差均較大［1］，SPECT斷層顯像相對(duì)較準(zhǔn)確［2］，而CT對(duì)組織結(jié)構(gòu)及解剖層次顯示優(yōu)于SPECT。本研究對(duì)不規(guī)則擬甲狀腺模型行CT掃描及圖像重建處理，采用多種的方法估算模型體積，探討CT估算甲狀腺體積各種方法的準(zhǔn)確性及影響因素。

1 材料和方法

1.1 模型制作 將面粉用含有消毒靈的水揉勻成可成形固定的面團(tuán)，切成大小不等長方體形面塊，測量各面塊長、寬、高，計(jì)算體積分別為 8.5、12、17、20、24、33、42、66 cm3，再將各面塊捏成中間寬厚、兩頭尖薄，近似體內(nèi)甲狀腺形狀的仿真甲狀腺模型，共8個(gè);并將甲狀腺模型固定在直徑為2 cm紙管上。

1.2 圖像采集 將模型置于檢查床上，采用西門子Symbia true point SPECT-CT儀行 CT掃描(130KV，90 mAs，層厚 3 mm，螺距1 mm)。

1.3 圖像處理及甲狀腺模型估算 利用SPECT-CT自帶的CT容積測算軟件先采用設(shè)置密度(20-160HU)閾值自動(dòng)估算模型體積(密度閾值法);然后分別設(shè)置3 mm和5 mm兩種層厚條件，選擇目標(biāo)模型從開始-結(jié)束的橫斷面圖像，手動(dòng)勾畫各層甲狀腺輪廓，由容積軟件計(jì)算、疊加各層體積(面積×層厚)［3］估算甲狀腺模型體積(手動(dòng)勾邊法)，測量均由兩名有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師分別獨(dú)立進(jìn)行;最后測量各模型厚、寬、高各最大徑線數(shù)值，以橢球體計(jì)算公式π/6×厚×寬×高計(jì)算各模型體積。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 資料處理利用PEMS 3.1統(tǒng)計(jì)軟件包做配對(duì)資料t檢驗(yàn)和直線相關(guān)分析。

2 結(jié)果

甲狀腺模型實(shí)測體積與密度閾值法及3 mm手動(dòng)勾邊法估算體積無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=0.6605，2.2539;P=0.5301;0.0589)且高度正相關(guān)(r=0.998，0.998);而甲狀腺模型實(shí)測體積與5 mm手動(dòng)勾邊法及橢球體公式法估算體積有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=5.7391，3.7499;P=0.0007，0.0072)，且 3 mm 和 5 mm層厚手動(dòng)勾邊法之間也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(t=4.0664;P=0.0048)(表1，2)。

表1 甲狀腺模型體積實(shí)測值及各組估算值配對(duì)資料t檢驗(yàn)

表2 甲狀腺模型體積實(shí)測值及估算值相關(guān)系數(shù)及假設(shè)檢驗(yàn)

3 討論

131Ⅰ治療甲亢需要個(gè)別計(jì)算合適的131I劑量，手術(shù)治療甲亢也需要確定術(shù)中甲狀腺留存量，這些都需要預(yù)先準(zhǔn)確估算甲狀腺體積作為處置依據(jù)，才能取得較好療效同時(shí)降低復(fù)發(fā)率和甲低發(fā)生率［4、5］。放射性核素平面顯像法及觸診法估算甲狀腺重量誤差約 ±20% 左右［1、6］。自 1978 年 Brown 等［7］提出實(shí)時(shí)超聲法按照典型橢球體體積公式計(jì)算甲狀腺大小，雖不斷改進(jìn)，但受操作者按壓輕重、徑線測量準(zhǔn)確及甲狀腺形態(tài)不規(guī)則等影響，誤差仍較大［8］。SPECT斷層重建圖像是二維或三維的立體圖像，輔以良好的計(jì)算機(jī)軟件可以較準(zhǔn)確的估算甲狀腺體積［9、10］。CT較之SPECT具有清晰度高及良好的組織層次和毗鄰關(guān)系的分辨能力，測量中甲狀腺腺體不被擠壓和變形，被認(rèn)為能最大程度降低測量誤差［11、12］。但以往研究均是和核素平面顯像法或?qū)崟r(shí)超聲法進(jìn)行比較研究，或采用長條、球形、橢球形等相對(duì)規(guī)整的模型。本研究采用不規(guī)則的中間寬厚，兩頭尖薄的仿真甲狀腺模型，能更接近體內(nèi)甲狀腺真實(shí)情況。

估算甲狀腺體積，邊界的確定是最關(guān)鍵的。CT對(duì)甲狀腺的真實(shí)輪廓及甲狀腺內(nèi)病灶情況顯示較清楚;正常甲狀腺CT平掃時(shí)其密度明顯高于鄰近血管及肌肉組織等，與肌肉組織比較平掃時(shí) CT值約高出30～50Hu，增強(qiáng)后約高出90～130Hu［13、14］，對(duì)比明顯，邊界清楚，理論上可以設(shè)定一個(gè)密度閾值范圍估算甲狀腺體積。本研究設(shè)定密度閾值為20-160HU，利用SPECT-CT自帶的CT容積測算軟件可快捷、準(zhǔn)確、自動(dòng)地估算甲狀腺模型體積，多次重復(fù)測量值不變，且與實(shí)際體積非常接近(P=0.5301)并高度正相關(guān)(r=0.998)。但臨床實(shí)踐中甲狀腺往往密度欠均勻，即使增強(qiáng)掃描也很難避免氣管及甲狀軟骨等影響，特別是Grave’s病患者甲狀腺往往是密度普遍性下降，甲狀腺與周圍組織密度差異并不很大，而在有甲亢癥狀或同位素掃描為“熱結(jié)節(jié)”時(shí)不宜行增強(qiáng)CT檢查［14］，如采用密度閾值法自動(dòng)估算甲狀腺體積，必然會(huì)出現(xiàn)“漏記”或“過記”。因此臨床應(yīng)用中絕大部分需采用手動(dòng)勾邊法，研究結(jié)果顯示層厚為3 mm時(shí)，估算體積仍較為準(zhǔn)確(P=0.0589)(r=0.998)，但操作較繁雜，且存在客觀和人為因素的影響。層厚為5 mm手動(dòng)勾邊估算的甲狀腺模型體積與實(shí)測值差異較大(P=0.0007)，主要因素是層厚增加，甲狀腺切面間輪廓變化增大，勾畫的面積與真實(shí)的切層平均面積誤差增加，相應(yīng)的各層體積(面積×層厚)測量誤差也隨之增加，同時(shí)從測量數(shù)值上看，手動(dòng)勾邊的測算值一般都稍大于實(shí)測及密度閾值法估算體積，可能與擔(dān)心“漏記”而使勾邊時(shí)貼緊不夠有關(guān)。采用橢球體公式計(jì)算的體積與實(shí)測值差異較大(P=0.0072)，也多大于實(shí)測體積，可能與本研究所采用的仿真甲狀腺模型的橫斷面呈“月牙形”或“類三角形”，而不是“圓形”或“橢圓形”有關(guān)。

綜上所述，我們認(rèn)為CT可以較準(zhǔn)確的估算甲狀腺的體積，特別是對(duì)于需手術(shù)切除部分甲狀腺或需進(jìn)一步了解甲狀腺細(xì)微的組織結(jié)構(gòu)的病例較為適用，如果甲狀腺密度均勻且能通過一定密度范圍與周圍組織完全區(qū)分時(shí)，密度閾值法快捷、準(zhǔn)確地估算甲狀腺體積，否則需采用手動(dòng)勾邊法估算，層厚應(yīng)一般應(yīng)小于3 mm。值得注意的是甲狀腺是一內(nèi)分泌臟器，在臨床功能異常出現(xiàn)時(shí)，CT圖像甲狀腺可表現(xiàn)為正常［14］，因此通過CT圖像的形態(tài)估算的體積可能將甲狀腺內(nèi)存在的低功能區(qū)或高功能區(qū)“不恰當(dāng)估算”，而SPECT等功能顯像在這方面有很好的互補(bǔ)作用。

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Study of accuracy and influencing factor of estimating thyroid volume by CT using emulation thyroid gland models

MA Tie-kun，CAO Jian-ming，WANG Xue-hong，et al.
Department of nuclear medicine，The firstaffiliated hospital of Kunming Medical College，Kunming 650032，China

ObjectiveTo investigate the accuracy of various methods of volume estimation with CT，and to provide accurate volume(mass)of thyroid for radioiodine or surgical therapy in patient with hyperthyroidism.Methods8 models of emulation thyroid were designed with real volume 8.5，12，17，20，24，33，42，66 cm3 respectively;each of the models was scanned with CT of Siemens symbia true point SPECT-CT，and has reconstructed images.Volume of thyroid models were evaluated by the volume calculation software of SPECT-CT using density threshold and manual tracing(3 mm and 5 mm thickness)respectively，Their volume were estimated with ellipsoid formula as well.ResultsNo statistical difference was found in the estimation volume of density threshold or manual tracing(3 mm thickness)of emulation thyroid model compared to its real volume(t=0.6605，2.2539;p=0.5301，0.0589)，and high positive correlation was found between real volume and estimated value from two methods(r=0.9998，0.9998).but between model real volume and estimation volume of manual tracing(5 mm thickness)or ellipsoid formula there was statistical difference respectively(t=5.7391，3.7499;P=0.0007，0.0072)，and the difference between 3 mm and 5 mm thickness manual tracing is significant(t=4.0664;P=0.0048).ConclusionWhen the thyroid was completely distinguished from the surrounding tissues through a certain density range，the method of density threshold could accurately and easily estimate the volume of thyroid.If not，the method of manual tracing with thickness not more than 3 mm was better，its operation is relatively complicated，but it’s accurate than manual tracing(5 mm thickness)and ellipsoid formula in estimating volume.

Emulation model;CT;Volume of thyroid;Threshold value;Manual tracing;Ellipsoid

65000昆明醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科