能譜CT虛擬平掃代替常規平掃應用于肺部占位性病變診療中的可行性

楊 雯 榮 萍 辛小燕 邵明冉 陳杏彪 張 冰

多排螺旋CT在肺癌的篩查、診斷和療效評估中發揮了重要的作用，但是同時受檢者的輻射劑量也越來越受到關注。研究報道能譜CT的虛擬平掃(virtual non-contrast,VNC)圖像，將增強圖像中的碘物質識別移除，從而獲得無碘對比劑圖像，代替常規平掃，可避免重復掃描，減少患者受輻射劑量[1-4]。本研究旨在利用雙層光譜探測器CT獲得VNC圖像，對肺部占位性病變的VNC和常規CT平掃圖像質量進行對比評估，探討VNC圖像在肺部占位性病變中替代常規CT平掃的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019年3月至2020年2月南京大學醫學院附屬鼓樓醫院經Philip IQon spectral 能譜CT檢查的30例肺部占位性病變的患者，其中男性22例，平均年齡 (64.71±8.9)歲；女性8例，平均年齡(63.17±8.1)歲。

1.2 能譜CT掃描方法

采用Philip Healthcare IQon spectral CT。掃描范圍自胸廓入口至膈肌下方，水平定位線位于腋中線，采用能譜CT掃描模式行胸部單期增強掃描。掃描參數：管電壓120 kv，管電流30 mA，螺旋掃描速度0.5 s/周。單期動態增強采用雙筒高壓注射器(德國拜耳)經肘正中靜脈注射非離子型碘對比劑，劑量1.5 ml/kg，注射速度3 ml/s，注射對比劑后30 s行動脈期掃描。

1.3 客觀評價

在Intellispace portal 9.0后處理工作站使用(spectral base image，SBI)序列獲得VNC圖像，同一患者在常規平掃(true non-contrast,TNC)和VNC圖像上選取相同病灶位置，ROI面積為50 mm2，以復制方式保證ROI大小一致。放置ROI避開血管、鈣化、空腔或液化壞死等區域，測量病灶TNC和VNC圖像的CT值大小，以標準差(SD)值作為背景噪聲，對比計算不同患者病灶的CT值、信噪比(signal noise ratio,SNR)、對比噪聲比(contrast noise ratio,CNR)等參數。SNR=CT值病灶/SD值病灶；CNR=(CT值病灶-CT值豎脊肌)/SD值豎脊肌。

1.4 主觀評價

由2名具有3年以上胸部專科影像診斷經驗的放射科醫生對圖像進行主觀評價，采用5分法，其中5分為優秀，無明顯噪聲、偽影，解剖細節顯示清晰；4分為良好，有輕微噪聲、偽影，病灶細節顯示較好，影響診斷；3分為中等，有部分噪聲、偽影，病灶細節顯示尚可，大部分部位可診斷；2分為差，嚴重噪聲、偽影，病灶細節顯示差，多數部位不可診斷；1分為無法診斷。用此評價2名醫生的一致性，并由二人協商達成的一致意見作為最終結果做進一步分析。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 圖像質量主觀評分

2名醫生對TNC、VNC圖像主觀評分的一致性較好。Kappa值分別為0.733、0.753。 TNC、VNC圖像的主觀評分分別為4.03、4.08分，差異無統計學意義(P>0.05)。

2.2 圖像質量客觀評價

VNC圖像噪聲(14.35)與TNC圖像噪聲(14.20)差異無統計學意義(P>0.05)。VNC圖像CT值(35.60±6.87)與TNC圖像CT值(35.96±7.03)相比，差異無統計學意義(P>0.05)。VNC圖像SNR(2.65±0.64)高于TNC圖像SNR(2.28±0.54)，差異有統計學意義(P<0.05)；VNC圖像CNR(0.73±0.51)與TNC圖像CNR(0.74±0.46)相比，差異無統計學意義(P>0.05)(表1)。

表1 TNC、VNC分析指標平均數及比較

2.3 VNC與TNC圖像中病灶CT值的一致性分析

病灶的TNC與VNC差值在LoA界限外的數據點比例為10%，在一致性界限為5、10、15 Hu時界外數據點比例均為0.00%；豎脊肌TNC與VNC差值在4組界限外數據點比例均小于4%(表2，圖1)。

圖1 病灶和豎脊肌TNC和VNC中CT值一致性的Bland-Altman散點網(n=30)

表2 病灶及豎脊肌TNC、VNC上測量CT值一致性的Bland-Altman分析結果(例，%)(n=30)

3 討論

3.1 能譜CT成像的優缺點

能譜CT可以通過以下3種成像方式獲得：雙層探測器、雙源、高低能量瞬時切換，各有優缺點[5-6]。通過雙層探測器成像的能譜CT優點是高能低能成像同時完成，不需要時間切換，能夠保證較大的FOV，缺點是射線在2個探測系統之間的交叉區域無法準確判斷，高低能2個探測器之間加濾波片，造成部分信息丟失。盡管存在以上缺點，但能譜成像能提供更多的能譜參數，對疾病的診斷提供有用的參考信息[7-8]，如VNC圖像，單能量圖像，碘密度圖像，無水碘圖像，有效原子序數圖，多模態融合圖等能譜圖像。其中，VNC圖像中除碘化組織外的所有組織均以其原始(Hounsfiled Unit,HU)值表示，碘化像素由與其無造影劑增強的HU值盡可能類似的虛擬HU值識別和替換，楊琰昭、潘衛星等[9-10]已證實了VNC圖像在腹部各臟器方面的可行性。

3.2 能譜CT的VNC圖像在肺占位性病變中的應用

由于供血動脈的不同，肺部良惡性占位在不同增強時象的強化程度也有差異[11]，動脈期單期掃描已經遠遠不能滿足臨床工作的需要，肺部雙期甚至多期掃描才能更好地反映強化程度的差別，但同時也會增加患者的輻射劑量。本研究基于VNC圖像的可行性，肺部占位性病變患者可直接雙期或多期增強掃描，無需行常規平掃，既可達到良好影像診斷，又減少了患者輻射劑量。本研究的圖像質量主要是通過醫生主觀評分、噪聲、SNR及CNR來體現。2名醫生的主觀評分都是4分以上，說明VNC圖像能較好地滿足診斷要求。Bland-Altman分析結果顯示，VNC圖像無論病灶或豎脊肌都與TNC圖像有較好的一致性。呂燕等[12]基于雙源能譜系統研究結果顯示，VNC圖像的噪聲、CNR、SNR均低于TNC，而本研究發現，利用雙層光譜探測器CT獲得的TNC圖像SNR低于VNC圖像，原因可能是IQon spectral CT在探測器分離高低能后，有一個反相位相關噪聲抑制技術，這一技術解決了其它機器存在的能譜數據噪聲抑制問題；而且，2組圖像CNR并無統計學差異。

3.3 本研究存在的不足

本研究尚存在一定局限性:①入組患者較少，需要進一步擴大樣本量；②VNC圖像對顯示細小鈣化欠佳，基于VNC圖像噪聲低于TNC，我們考慮可能是在重建過程中，后處理軟件誤將這類細小的鈣化認為是強化的組織，而被去掉，需要進一步優化后處理模型。

綜上所述，在肺部占位性病變中，基于雙層光譜探測器CT系統增強掃描獲得的VNC圖像，圖像質量對放射醫師來說在可接受范圍內，圖像客觀評價指標優于TNC，能夠替代TNC圖像，且減少了患者的受輻射劑量，為進一步開展肺腫塊的多期掃描同時減低輻射劑量奠定了可行性基礎。