CT最大密度投影厚度與方位對(duì)顯示塵肺小結(jié)節(jié)的優(yōu)化選擇研究

王成霞，柳澄，孫炳欣，仇路，閆成鳳，張翼

1.淄博市職業(yè)病防治院 放射科，山東 淄博 255000；2.山東省醫(yī)學(xué)影像研究所，山東 濟(jì)南 250021

引言

塵肺病是在職業(yè)活動(dòng)中吸入礦物性粉塵導(dǎo)致的彌漫性肺部纖維化，塵肺病的診斷和分期以高千伏和/或DR胸片表現(xiàn)為主要依據(jù)，胸片主要表現(xiàn)為圓形小陰影和不規(guī)則小陰影[1]。計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)（Computer Tomography，CT）對(duì)塵肺病的顯示優(yōu)于胸片，塵肺病在CT上表現(xiàn)為結(jié)節(jié)、蜂窩、支氣管分支狀影、小葉間隔增厚等影像，以結(jié)節(jié)表現(xiàn)為主[2-5]。塵肺結(jié)節(jié)的大小、分布、密集度是塵肺病診斷分期的重要參考依據(jù)[1]。單純CT橫斷圖像在顯示解剖關(guān)系時(shí)有很多限制，難以區(qū)別小血管斷面和肺部小結(jié)節(jié)。最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）是取每個(gè)像素最大密度進(jìn)行投影，反映組織的密度差異，對(duì)比度高，可提高肺部彌漫小結(jié)節(jié)的檢出率[6-7]。既往對(duì)MIP圖像的研究主要集中在CT原始圖像層厚、MIP對(duì)肺部病變的顯示價(jià)值、MIP在塵肺診斷中的價(jià)值等方面[8-15]。MIP的投影厚度及投影方位對(duì)塵肺小結(jié)節(jié)診斷價(jià)值的影響研究較少。本研究通過(guò)感興趣區(qū)MIP圖像的計(jì)數(shù)定量研究，對(duì)30例塵肺病患者肺部CT不同投影厚度的冠狀位及軸位MIP圖像進(jìn)行了比較。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

篩選我院在2016年5月至2019年10月期間首診塵肺病患者30例為研究對(duì)象，均為男性，年齡46～72歲，中位年齡52歲；塵肺病診斷Ⅰ期25例，Ⅱ期5例；包括煤工塵肺Ⅰ期18例，Ⅱ期1例；矽肺Ⅰ期6例，Ⅱ期2例；鑄工塵肺Ⅰ期1例；石墨塵肺Ⅰ期2例。入組的患者CT均以肺部小結(jié)節(jié)為主要表現(xiàn)，排除塵肺大結(jié)節(jié)（結(jié)節(jié)直徑或?qū)挾取?0 mm）、融合團(tuán)塊、小陰影聚集及有合并癥的病例。塵肺病的診斷和分期由我院診斷組5名職業(yè)病診斷醫(yī)師依據(jù)GBZ 70-2015《職業(yè)性塵肺病的診斷》集體診斷。本組病例的回顧性研究均未影響患者的診療過(guò)程。

1.2 儀器與方法

CT檢查采用PHILIPS MX 16-slice設(shè)備。患者取仰臥位，雙手上舉，深吸氣后屏氣掃描，掃描部位從肺尖至兩肺野最低處，采用標(biāo)準(zhǔn)分辨率1024×1024掃描，準(zhǔn)直16×0.75 mm，螺距0.8631，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.75 s，管電壓120 kV，管電流根據(jù)患者體型選擇180～300 mAs；肺窗濾波參數(shù)使用EB（標(biāo)準(zhǔn)骨模式），重建矩陣1024×1024，窗寬1500 HU，窗位-700 HU，用1 mm層厚和0.75 mm重建間隔成像；用此肺窗薄層圖像重構(gòu)冠狀位及軸位MIP，窗寬1100 HU，窗位-300 HU，圖像投影厚度分別為5、7、10 mm，成像間隔為投影厚度的一半。

1.3 結(jié)節(jié)的判定

在RadiAnt DICOM Viewer 5.0.2軟件上打開(kāi)圖像，由2位具備塵肺病診斷資格的影像科醫(yī)師共同閱片，其中一名副主任醫(yī)師，一名主治醫(yī)師。在軸位和冠狀位MIP圖像上塵肺結(jié)節(jié)最密集的相同層面和位置畫(huà)面積8 cm2正圓作為感興趣區(qū)。在每組圖像感興趣區(qū)內(nèi)人工計(jì)數(shù)并統(tǒng)計(jì)確定結(jié)節(jié)數(shù)和可疑結(jié)節(jié)數(shù)，確定結(jié)節(jié)為單獨(dú)存在的孤立結(jié)節(jié)，可疑結(jié)節(jié)是由于結(jié)節(jié)與周圍結(jié)構(gòu)重疊或與血管難于區(qū)分，不能明確判定為塵肺結(jié)節(jié)；確定結(jié)節(jié)與可疑結(jié)節(jié)的總數(shù)為結(jié)節(jié)總數(shù)，確定結(jié)節(jié)數(shù)與結(jié)節(jié)總數(shù)的比例為確定結(jié)節(jié)比率（%），確定結(jié)節(jié)比率越高說(shuō)明對(duì)塵肺結(jié)節(jié)判斷的準(zhǔn)確性越好。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

對(duì)比投影厚度5、7、10 mm冠狀位與軸位MIP確定結(jié)節(jié)與可疑結(jié)節(jié)的數(shù)量；對(duì)比最大結(jié)節(jié)直徑或?qū)挾却笥诨虿淮笥? mm組MIP圖像確定結(jié)節(jié)與可疑結(jié)節(jié)的數(shù)量；對(duì)比最高密度結(jié)節(jié)的CT值大于和不大于-600 HU 組MIP圖像確定結(jié)節(jié)與可疑結(jié)節(jié)的數(shù)量；對(duì)比結(jié)節(jié)個(gè)數(shù)大于和不大于15組MIP圖像確定結(jié)節(jié)與可疑結(jié)節(jié)的數(shù)量。采用SPSS 25.0軟件對(duì)各組圖像感興趣區(qū)內(nèi)小結(jié)節(jié)數(shù)量進(jìn)行χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

30例塵肺患者軸位與冠狀位投影厚度5、7、10 mm MIP感興趣區(qū)內(nèi)確定結(jié)節(jié)的顯示，投影厚度7 mm MIP比5 mm MIP對(duì)血管顯示更清晰，易與結(jié)節(jié)鑒別，投影厚度10 mm MIP結(jié)節(jié)、血管影重疊增加，結(jié)節(jié)顯示不如7 mm MIP，見(jiàn)圖1。

圖1 患者男，52歲，職業(yè)性矽肺一期圖像

軸位MIP投影厚度5 mm與7 mm、5 mm與10 mm確定結(jié)節(jié)比率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），投影厚度7 mm與10 mm差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。冠狀位MIP投影厚度7 mm與10 mm確定結(jié)節(jié)比率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），5 mm與7 mm、5 mm與10 mm差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。投影厚度5 mm軸位與冠狀位MIP比較，感興趣區(qū)內(nèi)確定結(jié)節(jié)比率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），投影厚度7 mm、10 mm軸位與冠狀位MIP比較，感興趣區(qū)內(nèi)確定結(jié)節(jié)比率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見(jiàn)表1。

表1 MIP對(duì)塵肺結(jié)節(jié)顯示的比較[確定結(jié)節(jié)/結(jié)節(jié)總數(shù)（%）]

以感興趣區(qū)內(nèi)結(jié)節(jié)最大直徑或?qū)挾?2 mm與≥2 mm對(duì)30例患者分組，相同投影厚度的MIP圖像，冠狀位確定結(jié)節(jié)的比率均高于軸位，≥2 mm組確定結(jié)節(jié)比率均高于<2 mm組。各組投影厚度7 mm MIP確定結(jié)節(jié)的比率均最高，在冠狀位≥2 mm組與5 mm 比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），在軸位<2 mm組5 mm比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表2。

以感興趣區(qū)內(nèi)確定的結(jié)節(jié)數(shù)量≥15和<15分組，<15組冠狀位與軸位投影厚度7 mm確定結(jié)節(jié)比率均高于5 mm、10 mm，冠狀位投影厚度7 mm與5 mm、10 mm差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），軸位投影厚度7 mm與5 mm比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)節(jié)數(shù)量≥15時(shí)，冠狀位投影厚度5 mm確定結(jié)節(jié)比率高于7 mm、10 mm，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，軸位投影厚度10 mm確定結(jié)節(jié)比率最高，與5 mm比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表2。

以感興趣區(qū)內(nèi)最大結(jié)節(jié)的最大CT值<-600 HU與≥-600 HU對(duì)30例患者分組，不同投影厚度的MIP圖像在相同的投影方位，≥-600 HU組確定結(jié)節(jié)比率高于<-600 HU組。最大CT值≥-600 HU時(shí)，冠狀位投影厚度7 mm MIP確定結(jié)節(jié)比率最高，與5 mm差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），軸位投影厚度10 mm MIP確定結(jié)節(jié)比率最高，與5 mm差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。最大CT值<-600 HU時(shí)，軸位投影厚度10 mm確定結(jié)節(jié)比率最高，與5 mm MIP比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），不同投影厚度的MIP圖像在冠狀位上差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見(jiàn)表2。

表2 MIP對(duì)各類結(jié)節(jié)的顯示情況[確定結(jié)節(jié)/結(jié)節(jié)總數(shù)（%）]

3 討論

MIP是運(yùn)用投影方式獲得的二維圖像，即通過(guò)計(jì)算沿著被掃描物每條射線上所遇到的最大密度像素而產(chǎn)生的[14]，MIP能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)塵肺結(jié)節(jié)的數(shù)量與分布，尤其是在體現(xiàn)小結(jié)節(jié)的密集度上，最為清晰、逼真[8-17]。以往研究[16-17]主要比較塵肺病軸位和/冠狀位MIP成像與胸片對(duì)塵肺病的診斷價(jià)值，認(rèn)為MIP可以更好顯示塵肺結(jié)節(jié)的形態(tài)、分布和密集度。王旭等[15]研究結(jié)果表明5 mm厚度的MIP圖像顯示塵肺結(jié)節(jié)優(yōu)于3 mm和8 mm厚度的MIP圖像，與塵肺病理結(jié)果的一致性最好。本研究通過(guò)對(duì)30例患者在不同投影方位和不同厚度的MIP圖像，感興趣區(qū)內(nèi)結(jié)節(jié)計(jì)數(shù)定量研究。結(jié)果顯示7 mm投影厚度的MIP圖像優(yōu)于5 mm和10 mm投影厚度的MIP圖像（7 mm組感興趣區(qū)內(nèi)確定結(jié)節(jié)的比率高于5 mm和10 mm組），7 mm組與5 mm組和10 mm組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。相同的投影厚度，即使結(jié)節(jié)的大小、密集度、CT值不同，冠狀位MIP確定結(jié)節(jié)的比率均高于軸位。這與肺臟自身解剖結(jié)構(gòu)有關(guān)，肺的支氣管血管束都是從肺門向周圍延伸，由內(nèi)向外、上下方向斜行的，冠狀位MIP能顯示更長(zhǎng)的血管及其分支的形態(tài)，軸位MIP顯示血管斷面較多，與結(jié)節(jié)難以區(qū)分，隨著層厚增加，軸位MIP顯示血管長(zhǎng)度增加，血管可以清晰辨認(rèn)。

小結(jié)節(jié)是塵肺病最重要的影像表現(xiàn)之一[6]，不同種類和程度的塵肺結(jié)節(jié)的大小、密集度、密度和分布不同，當(dāng)結(jié)節(jié)與血管直徑相近時(shí)，微結(jié)節(jié)與末梢血管區(qū)別有困難[12]。我們以感興趣區(qū)內(nèi)最大結(jié)節(jié)寬度或直徑2 mm、最高密度結(jié)節(jié)的CT值-600 HU和結(jié)節(jié)個(gè)數(shù)15分別進(jìn)行分組，研究MIP對(duì)不同塵肺病小結(jié)節(jié)的顯示能力。即使結(jié)節(jié)的大小、CT值不同，冠狀位7 mm投影厚度的MIP確定結(jié)節(jié)的比率高于5 mm和10 mm；當(dāng)感興趣區(qū)結(jié)節(jié)個(gè)數(shù)≥15時(shí)，5 mm投影厚度的MIP確定結(jié)節(jié)的比率最高，可能因增加了投影厚度使結(jié)節(jié)重疊增加，影響結(jié)節(jié)判斷的準(zhǔn)確性。在軸位MIP圖像上，5 mm投影厚度的MIP對(duì)塵肺結(jié)節(jié)的顯示能力明顯低于7 mm和10 mm MIP，可能軸位圖像肺部血管斷面較多，增加投影厚度有利于區(qū)分塵肺結(jié)節(jié)與血管。

4 結(jié)論

結(jié)節(jié)是塵肺病最常見(jiàn)的病理改變，塵肺結(jié)節(jié)的數(shù)量是塵肺病分期診斷的重要指標(biāo)[18]。通過(guò)對(duì)感興趣區(qū)結(jié)節(jié)的定量研究，可以更準(zhǔn)確評(píng)價(jià)不同投影厚度和投影方位的MIP圖像對(duì)塵肺結(jié)節(jié)的顯示能力。1 mm層厚斷層CT圖像重構(gòu)7 mm投影厚度的MIP圖像，在顯示塵肺小肺結(jié)節(jié)的數(shù)量、準(zhǔn)確率方面優(yōu)于5 mm和10 mm投影厚度的MIP圖像，冠狀位MIP圖像優(yōu)于軸位MIP圖像。塵肺病患者行CT檢查，可以采用1 mm層厚斷層圖像重構(gòu)7 mm投影厚度冠狀位MIP圖像用于觀察塵肺小結(jié)節(jié)，當(dāng)塵肺結(jié)節(jié)密集度較高時(shí)可以用5 mm投影厚度重構(gòu)冠狀位MIP圖像，有助于醫(yī)生更準(zhǔn)確地判斷塵肺小結(jié)節(jié)的數(shù)量，為塵肺病的診斷和分期提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。研究的不足之處是人工對(duì)感興趣區(qū)的結(jié)節(jié)定量計(jì)數(shù)，難做到十分客觀精準(zhǔn)，如果訓(xùn)練AI用于塵肺結(jié)節(jié)的研究可能得到更加客觀準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)。