不同ROI的選擇方法對胃癌能譜CT參數值影響的研究

曹波，牛根亮

西安國際醫學中心醫院 影像診療中心，陜西 西安 710100

引言

胃癌是臨床常見的消化道惡性腫瘤，發病率及死亡率居胃部腫瘤首位，是我國僅次于肺癌的第二大癌癥致死性疾病，嚴重危及患者生命健康[1]。目前，CT是胃癌術前評估首選檢查方法，但常規CT檢查診斷主要依據病灶形態學改變進行評價，診斷能力有限。近年，隨著影像學技術的發展，能譜CT成像技術廣泛應用，其完成了傳統CT形態成像至時間-能量成像的轉變，在獲得組織形態學信息的同時還能獲得不同單能量圖像、病變碘圖及能譜曲線等信息，用于反應病變血流灌注及分子生物學特征[2-3]。研究證實，單能量迭代重建圖像、碘含量及能譜曲線斜率等參數能夠提高圖像質量，反應組織灌注差異及組織內微血管密度，用于指導臨床[4]。較其他實體腫瘤，胃癌作為空腔臟器，采用影像學方法術前評估病變相對困難，不同形態病灶及軸位掃描中胃的不同形態直接影響胃癌病灶測量的準確性及可測量性，增加了病灶感興趣區（Region of Interest，ROI）的選擇難度[5]。因此，能譜CT成像ROI的選擇近年受到廣泛關注。因此，本研究基于胃癌能譜CT圖像定量及形態學特征，探究了不同ROI選擇對所獲能譜CT參數信度及可重復性的影響，以期為能譜CT參數客觀反映胃癌病灶血流灌注及分子生物學特征奠定方法基礎。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性選取2018年5月至2020年10月于我院就診擬接受根治性手術治療的45例進展期胃癌患者進行研究，所有患者均于術前1周左右行能譜CT檢查。入組患者年齡29～70歲，平均（54.7±10.6）歲，男28例，女17例，病灶平均直徑（5.7±2.8）cm，平均深度（1.7±0.8）cm，病理證實均為腺癌，其中腫瘤部位位于胃體12例、賁門胃底18例、胃竇幽門部15例；病理分型高分化3例、中分化14例、低分化28例；病理類型黏液性6例、混合型3例、非黏液性36例。本研究經我院醫學倫理學批準通過，患者及家屬均知情并簽署同意書。

1.2 納入與排除標準

納入標準：經胃鏡、病理確診為胃癌；無放化療治療史；無碘對比劑過敏史；無嚴重臟器疾病或功能障礙；于能譜CT檢查后2周內行根治性手術；無CT掃描及手術禁忌癥、能耐受手術；圖像質量滿足診斷要求；資料完整者等。排除標準：術后病理示病灶厚度小于1 cm難以勾畫ROI者；未成功完成手術，并未獲取完整病理標本者；行放化療治療者；圖像質量較差者；哺乳期或妊娠期女性；放棄或中途自行退出研究者等。

1.3 CT掃描方法

所有患者CT掃描前禁食8 h，掃描前20 min給予肌注消旋山茛菪堿針10 mg（10 mg/mL，國藥準字H32024879，南京金陵藥業股份有限公司）抑制胃腸蠕動，開始前2 min飲用1000 mL溫開水擴張胃，采用能譜CT掃描儀（美國，Discovery CT）進行掃描。患者取仰臥位，間斷閉氣，保護未檢查區重要臟器，掃描范圍：自膈頂至恥骨聯合水平，同時觀察有無其他臟器及淋巴結轉移；調整管電壓為80～140 kVp，每0.5 ms瞬時切換1次，調整管電流為620 mA，每0.6 s旋轉1周，螺距1.375 mm，探測器準直為0.625 mm、寬度為40 mm，掃描視野50 cm，層厚和層間隔均5 mm；采用高壓注射器于肘靜脈注射100～120 mL對比劑碘海醇行增強掃描，注射流速4 mL/s，注射對比劑后30 s、1 min時分別獲取動、靜脈期增強圖像，采用迭代重建法重組單能量圖像，調整重建層厚、層間距為1.25 mm，由兩名資深影像科醫師經統一培訓后進行分析，取測量結果平均值進行統計分析。

1.4 圖像分析

將掃描數據傳至GE Healthcare ADW 4.6處理站，采用GSI Viewer軟件觀察測量分析圖像。選擇70 keV軸位圖像行腫瘤最大橫斷面勾畫ROI，設置窗寬400 HU，窗位40 HU，分別測量動、靜脈區CT值（CT-AP、CT-VP），相應碘圖獲取動、靜脈期碘濃度（IC-AP、IC-VP）；標準化各期腫瘤碘濃度與同層腹主動脈碘濃度比值，獲取動、靜脈期標化碘濃度（nIC-AP、nIC-VP）；記錄ROI組織在40、70 keV的CT值，計算動、靜脈能譜曲線的斜率[斜率=（40 KeV-70 KeV）HU/（70-40）]，分別記為斜率-AP、斜率-VP。ROI選取：根據大小及部位不同，分別選取腫瘤近黏膜強化區圓形ROI（ROI-10 mm2）、近中心位置強化區圓形ROI（ROI-30 mm2）及最大層面全腫瘤法ROI（ROI-outline），ROI邊界位于組織、器官邊緣內側1 mm處，同時避開壞死、鈣化、囊變及偽影區。圓形ROI能譜CT參數測3次取平均值，全腫瘤勾畫法ROI測1次記錄每位患者ROI面積，保持動、靜脈圖像ROI盡可能一致。

1.5 統計學分析

采用統計軟件SPSS 25.0進行統計學分析，采用正態檢驗及方差齊性檢驗評價數據，符合正態分布的計量資料采用均值±標準差（±s）表示，兩名醫師采用同種方法對同一患者測量結果的一致性采用組內相關系數（Interclass Correlation Coefficient，ICC）進行評價，ICC 值介于0～1，<0.4視為信度較差，>0.75視為信度優良 ；兩名醫師測量結果的可重復性采用Bland-Altman法進行評價。3種ROI設置方法測得能譜CT參數組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用配對t檢驗。P<0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩名觀察者測量參數的信度分析及可重復性分析

兩名觀察者采用3種不同ROI方法行雙期能譜CT，測得動、靜脈期CT值（CT-AP、CT-VP）、碘濃度值（IC-AP、IC-VP）、標化碘濃度值（nIC-AP、nIC-VP）及能譜曲線斜率（斜率AP、斜率-VP）均具有良好的一致性（ICC均＞0.75），見表1。

表1 兩名醫師采用三種ROI方法測得雙期能譜CT參數的一致性檢驗

經對比兩名觀察者采用不同ROI方法測得動、靜脈期能譜CT各參數差值的95%CI，結果顯示ROI-outline法測得的各參數差值95%CI區間更小，其中nIC-AP、nIC-VP差值分布較其他兩種方法測定的差值分布區間更集中，提示最大層面全腫瘤法勾畫的ROI在不同醫師重復測量結果中具有更好的一致性和可重復性，見表2。

表2 兩名醫師采用三種ROI方法測得雙期能譜CT參數差值的95%CI比較

2.2 不同ROI方法測得雙期能譜CT參數值比較

以兩名觀察者采用不同ROI方法測得的各參數平均值進行比較，結果顯示3種ROI選取法測得雙期能譜CT各參數值組間差異均有統計學意義（P<0.05）；經兩兩配對檢驗，ROI-10 mm2法測得各參數值大于ROI-30 mm2法，ROI-30 mm2法測得各參數大于ROI-outline法，組間差異均有統計學意義（P<0.05），見表3。

表3 不同ROI方法測得雙期能譜CT參數值比較（±s）

表3 不同ROI方法測得雙期能譜CT參數值比較（±s）

注：與ROI-10 mm2法比較，aP<0.05；與ROI-30 mm2法比較，bP<0.05。

CT 參數 ROI-10 mm2 ROI-30 mm2 ROI-outline F值 P值CT-AP/HU 82.85±18.14 71.46±17.35a 58.13±15.12ab 24.067 <0.001 CT-VP/HU 96.98±18.87 85.62±21.48a 74.11±20.84ab 14.102 <0.001 IC-AP/(×100 μg/mL) 21.93±5.65 17.57±6.20a 14.24±5.13ab 18.423 <0.001 IC-VP/(×100 μg/mL) 27.76±7.58 24.16±8.29a 21.10±7.55ab 8.190 <0.001 nIC-AP 0.21±0.06 0.17±0.04a 0.13±0.05ab 28.052 <0.001 nIC-VP 0.54±0.14 0.49±0.15a 0.41±0.13ab 9.839 <0.001斜率-AP 2.87±0.86 2.48±0.91a 2.02±0.74ab 93.670 <0.001斜率-VP 5.31±2.03 4.45±1.76a 3.59±1.25ab 11.503 <0.001

3 討論

胃癌作為臨床常見的惡性腫瘤，CT是其術前影像學評估的主要方法。研究表明，作為空腔臟器腫瘤，胃腸蠕動及胃容量不同均會影響胃壁形態，直接影響胃癌臨床可測量性及可見性，增加病灶測量不準確性，常規CT測量的形態學征象以不足以用于臨床判斷腫瘤生物學行為的需求[5]。能譜CT是一種能量CT成像技術，其以瞬時雙混合能量（kVp）為核心通過高低電壓的瞬時切換獲取兩組吸收投影數據，經后處理技術利用其能譜曲線、單能量圖像及基物質圖像等多種參數對疾病進行定量分析，獲得病變部位碘基圖像，進而反應病變血流灌注，有助于臨床評估腫瘤性質及預后[2-3,6]。相關研究證實，能譜CT成像在高KeV單能量圖像上可顯著降低或消除金屬偽影，改善圖像中質量，其碘基圖可有效反應組織實質血流動力學變化，提供解剖學和功能學信息[7]。證實能譜曲線、基物質圖像定量等進行多種參數及成像模式分析組織血供異常改變，豐富了腫瘤診斷方法[8]。并發現其多參數成像在肺癌診斷、分型及肺部炎性病變與惡性腫瘤的鑒別中具有重要應用價值[9]。同樣的，能譜CT也有助于肝臟、甲狀腺、前列腺等器官的良惡性結節或腫塊的鑒別，為腫瘤的臨床診斷及鑒別提供了新的思路[10-12]。能譜CT成像技術為病變程度提供了更為科學、可觀的依據，現已在多個領域顯示出應用價值。

研究顯示，ROI選擇的大小及位置是影響CT參數可重復性的重要因素，通過ROI選擇得到相應參數并結合增強雙期掃描可以從能量、空間及時間等多個維度進行分析，用于疾病或腫瘤的鑒別診斷具有極大優勢[13]。ROI值越大，ROI內像素平均值越穩定，測量的可重復性越好[11]。但目前綜合既往研究發現，ROI選取及所得參數在臨床中的應用效果不盡相同，測量方法上ROI的選擇尚無統一標準。如顧曉雯等[14]探究了ROI選擇對周圍型肺癌CT灌注參數的影響，顯示腫瘤最大面積勾畫法所得灌注參數較最大面積畫圈法和仿體積法穩定、可重復性較高。張歡歡等[15]經對比探究小ROI法、閾值ROI法、輪廓ROI法和體積ROI法選擇對高級別膠質瘤增強磁共振成像直方圖參數影響，顯示體積ROI法測量參數一致性最高。孫瑞紅等[16]報道，乳腺癌中腫瘤最大層面輪廓法測定的IVIM參數重復性較固定半徑法好，一致性評估變異度小。故積極探究ROI的選擇方式對CT參數的影響，對客觀反映腫瘤病變情況可奠定方法基礎。本研究通過ROI-10 mm2、ROI-30 mm2及ROI-outline勾畫選取ROI，探究了不同ROI選擇對能譜CT參數信度及可重復性的影響，顯示3種ROI選擇行雙期能譜CT所測動、靜脈期CT值、碘濃度值、標化碘濃度值及能譜曲線斜率在兩名觀察者測量結果組間均具有良好的一致性（ICC均>0.75）；對比動、靜脈期各參數差值顯示，ROI-outline法測得的各參數差值95%CI區間更小，較其他兩種方法差值分布更集中，提示最大層面全腫瘤法測量的參數值穩定性好，可重復性高，這與顧曉雯等[14]研究結果相一致。

研究認為，胃癌生物學行為及預后可通過腫瘤近黏膜血供豐富區進行反映[17]。能譜CT的碘濃度參數反映腫瘤組織中碘造影劑的分布，實質反映的是腫瘤血供情況。鑒于腫瘤內部血管分布的不均一性，本研究比較了不同ROI選擇測量參數的差異性，發現ROI-10 mm2各參數最高，ROI-outline各參數最低，3種方法所測參數呈階梯狀遞減趨勢，與腫瘤血管分布基本對應一致，證實不同ROI選擇會影響胃癌能譜CT參數值。然本研究納入樣本量小，雖進行了規范掃描，但不同部位胃癌在軸位圖像顯示差異等仍會對測量數據產生影響，而研究并未完全納入所有胃癌病理類型，且對影響測量數據的干擾因素也未能做到全面排除，故還需進一步繼續探究分析。

綜上所述，不同ROI選擇會影響胃癌能譜CT參數值，選擇最大層面全腫瘤法所測胃癌能譜CT參數可重復性好，能更好地用于胃癌臨床效果的評價。