新雙源CT雙能虛擬平掃技術在孤立性肺結節診斷中的應用價值

李海文，楊高忠

山東省淄博礦業集團有限責任公司中心醫院CT/MR科，山東 淄博 255120

孤立性肺結節（Solitary Pulmonary Nodule，SPN）主要是指肺中單一的、邊界清晰的、直徑≤3 cm、病變周圍被含氣肺組織所包圍的肺部結節[1]。其主要特點為無肺不張、肺門及縱隔無明顯腫大的淋巴結、無胸腔積液等[2]。近年來，肺癌普查范圍越來越廣泛，SPN的檢出率也越來越高。但部分表現為孤立性結節的肺癌缺少典型的分葉及毛刺等征象，且其影像表現與某些良性結節有一定的重疊[3]。所以，SPN的臨床診斷仍是胸部影像學研究的重點與難點之一。對SPN進行影像學檢查與診斷，可清楚地辨別良惡性，從而為臨床治療提供客觀依據。

雖然目前已經有很多先進的影像學評價方法，然而由于良惡性SPN在功能信息及形態學等方面存在著一定的交叉與重疊，該病的臨床診斷依然存在著較大的難度。新雙源CT（New Dual-Source Computed Tomography，NDSCT）雙能成像是近年發展起來的一個全新的CT成像技術。該技術主要通過2個球管與2套探測器，以不同的管電壓和管電流運行，采集組織器官的2套X線衰減數據，從而得到清晰的能量信息。本研究主要探討了新雙源CT雙能虛擬平掃技術在孤立性肺結節評估中的應用價值，報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2013年1月～2014年5月入住我院的49例SPN患者的臨床資料，其中男32例，女17例；年齡45～79歲，平均（62.10±7.83）歲。經病理證實，惡性SPN患者35例，良性14例。惡性病變中，腺癌19例，鱗癌4例，肺上溝癌1例，細支氣管肺泡癌2例，小細胞肺癌3例，淋巴瘤3例，轉移3例；良性病變中，肺部炎癥10例，肺結核4例。入選標準：治療前均行常規CT平掃及雙能CT增強掃描，自愿簽署知情同意書者。

1.2 設備與掃描標準制定

1.2.1 設備

使用新雙源CT雙能掃描儀Siemens Somatom Definition Flash。2個球管的電壓與參考電流分別設置為140 kVp、172 mAs和100 kVp、230 mAs。開啟實時動態曝光劑量調節器CARE Dose 4D，準直0.6 mm×128 mm，旋轉速度0.5 s/周，螺距為0.6，2球管的FOV值分別為50 cm×50 cm和33 cm×33 cm，2個球管夾角為94°。

1.2.2 掃描方法

常規平掃：行常規平掃前，注意訓練患者呼氣、吸氣等方面的動作，掃描的具體范圍為胸廓入口至橫膈水平（包括肋膈角），層厚為5 mm。

雙能增強掃描：其范圍及層厚均與常規平掃相同。采用的對比劑為350 mgI/mL碘海醇，流率3.0 mL/s，延遲時間35 s。

1.3 數據獲取

1.3.1 原始數據獲取

計算機自動重建獲得層厚為1.5 mm、間距為1.5 mm的Sn140 kVp、Sn100 kVp以及120 kV線性融合的3組圖像數據。

1.3.2 數據處理

將獲得的原始數據傳輸至西門子Syngo-2010A MultiModality Workplace工作站，并輸入至雙能軟件中，采用“Liver VNC”程序對數據加以處理，從而得到虛擬平掃以及碘分布示意圖，且于病灶中心層面置一面積為0.4 cm×0.4 cm～1.5 cm×1.5 cm的圓形感興趣區域（Region of Interest，ROI），避開壞死、空腔以及鈣化等情況，自動顯示出病灶的平均CT值。經過Mono Energetic程序處理得到單能量圖像，且以同層同面積ROI生成CT值能量衰減曲線示意圖，并將各能量水平下的CT值加以記錄[4]。

1.3.3 圖像分析

以真實平掃為基線標準，鈣化顯示評估標準如下[5]：① 3級，真實平掃未見鈣化現象，虛擬平掃發現存在鈣化；② 2級，虛擬平掃與真實平掃鈣化結果一致；③ 1級，虛擬平掃鈣化比真實平掃小；④ 0級，真實平掃發現鈣化，但虛擬平掃未見鈣化。

1.4 輻射劑量計算

將計算機自動提供的劑量長度單位（DLP）換算成為有效劑量（ED），其計算公式為ED=DLP×0.014[6]。

1.5 病理檢查

采用Siemens Somatom Spirit雙排螺旋CT機進行穿刺定位，以及巴德公司生產的18 G或20 G的槽式切割穿刺針進行穿刺活檢。

1.6 碘基值比率量化分析

選取病灶同一層面主動脈的碘基值作為參照，將碘基值比率（病灶碘基值/主動脈碘基值）作為最終反映病灶碘分布情況的指標，并對碘基值比率進行統計學分析。

1.7 能譜衰減曲線量化分析

經Mono Energetic程序處理得到單能量（默認最佳keV）圖像，并以同層同面積ROI生成CT值能量衰減曲線圖，記錄40～140 keV各能量水平CT值（HU），導入Excel表格文件，生成各組能量衰減曲線圖。能量衰減曲線斜率公式為k=y/x，其中y是單能量分別為110 keV和40 keV時對應的CT值之差，x值為70 keV對應的CT值。并對斜率進行統計學分析。

1.8 敏感性、特異性、準確性計算方法

新雙源CT雙能虛擬平掃技術診斷陽性例數為A+B（A為真陽性、B為假陽性），陰性例數為C+D（C為假陰性、D為真陰性）；病理確診陽性例數為A+C，陰性例數為B+D。那么，敏感性（%）=A/（A+C）×100%，特異性（%）=D/（B+D）×100%，準確性（%）=（A+D）/（A+B+C+D）×100%。

1.9 信噪比計算方法

信噪比=有用信號功率/噪聲功率。

1.10 觀察指標

比較真實平掃與虛擬平掃圖像的CT值、噪聲、信噪比、SPN直徑、鈣化檢出率、增強強化值、碘圖CT值、準確度、能譜衰竭曲線圖斜率、碘基值比率及輻射劑量。

1.11 統計學方法

數據均采用SPSS 14.0軟件進行統計分析，真實平掃與虛擬平掃之間的圖像CT值、圖像噪聲等指標間的差異采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 SPN真實平掃與虛擬平掃圖像CT值、噪聲、信噪比及SPN直徑對比

真實平掃與虛擬平掃圖像CT值、噪聲、信噪比及SPN直徑的差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 SPN真實平掃與虛擬平掃圖像CT值、噪聲、信噪比及SPN直徑比較（±s）

表1 SPN真實平掃與虛擬平掃圖像CT值、噪聲、信噪比及SPN直徑比較（±s）

掃描方式 CT值（HU） 圖像噪聲 圖像信噪比 SPN直徑（mm）真實平掃 29.58±10.27 9.58±1.29 3.03±1.00 21.27±5.28虛擬平掃 27.96±11.05 9.76±1.35 2.82±0.97 19.08±4.96 t值 1.596 0.872 0.759 1.157 P值 0.271 0.495 0.568 0.286

2.2 圖像鈣化檢出率對比

對于10個患者，真實平掃檢測到19個鈣化病灶，而虛擬平掃檢測到16個鈣化病灶；對于12個患者，真實平掃檢測到67個淋巴結鈣化，而虛擬平掃檢測到64個淋巴結鈣化。以真實平掃作為標準，虛擬平掃圖像鈣化檢出率為93.02%（80/86）。SPN患者的CT掃描圖像，見圖1～2。

圖1 左下肺SPN

圖2 右上肺SPN

2.3 增強強化值與碘圖CT值對比

分別以真實平掃與以虛擬平掃作為基線，增強強化值與碘圖CT值的差異均具有統計學意義（P＜0.05），見表2。

表2 SPN的增強強化值與碘圖CT值比較（±s，HU）

表2 SPN的增強強化值與碘圖CT值比較（±s，HU）

掃描方式 增強強化值 碘圖CT值 t值 P值以真實平掃為基線 18.59±2.00 24.01±5.68 3.712 0.034以虛擬平掃為基線 20.27±5.68 23.09±9.08 6.959 0.021

2.4 SPN診斷的敏感性、特異性和準確性

以虛擬平掃為基線診斷SPN的特異性最高，為92.86%，利用碘圖CT值診斷SPN的敏感性及準確性最高，分別為77.14%和71.43%，見表3。

表3 SPN診斷的敏感性、特異性與準確性

2.5 良惡性SPN組的能譜衰減曲線圖斜率與碘基值比率的對比

良惡性SPN組的能譜衰竭曲線圖斜率以及碘基值比率的差異均無統計學意義（P＞0.05），見表4。

表4 良惡性SPN的能譜衰減曲線圖斜率與碘基值比率的對比（±s）

表4 良惡性SPN的能譜衰減曲線圖斜率與碘基值比率的對比（±s）

組別 能譜衰減曲線圖像斜率 碘基值比率惡性SPN組（n=35） 1.02±0.59 0.22±0.08良性SPN組（n=14） 0.72±0.34 0.27±0.11 t值 1.038 0.231 P值 0.452 0.662

2.6 輻射劑量對比

本組患者接受總輻射劑量大小為（10.50±2.17） mSv，單次常規平掃與雙能CT增強掃描的平均輻射劑量大小分別為（5.70±1.28） mSv和（4.99±1.21） mSv，二者差異無統計學意義（P＞0.05）。

2.7 CT值能量衰減曲線

CT值能量衰減曲線，見圖3。在低keV時，良性結節和惡性結節的CT值差別較大，惡性結節的CT值明顯高于良性結節；在108 keV時，CT值有交叉；在高keV時，CT值差別較小，良性結節略高于惡性結節。

圖3 惡性結節與良性結節CT值能量衰減曲線示意圖

3 討論

3.1 雙源CT雙能技術工作原理

雙源CT旋轉機架中包含2個互相垂直的球管與探測器，這兩個探測器以不同的管電壓和管電流運行，可對組織器官的2套X線衰減數據進行準確地采集[7]。該技術不僅能夠準確地獲取常規CT的圖像信息，而且還能夠根據不同組織成分對X線光子能量衰減程度的差異，得出可以反映組織化學成分的組織特性圖。本研究所使用的對比劑為碘海醇，碘元素具有較高的原子序數，在高低千伏時X線衰減變化顯著，而空氣及軟組織變化則相對較小。因此，雙能掃描可提取出增強掃描中與碘海醇對比劑相關的信息，然后將所得的信息經雙能軟件處理，則可以得到不含碘成分的虛擬平掃圖像以及僅有碘成分的碘圖。在二代雙源CT系統中，增加了全新的選擇性能譜濾過技術（Selectedphotonshield，SPS），將高能譜射線中的低能譜成分進行有效地去除，得到純化的高能譜射線，在很大程度上改善了碘成分的鑒別能力。

3.2 虛擬平掃技術對SPN的臨床診斷價值

在實際過程中，肺結節強化程度的測定對于判定SPN的良惡性具有十分重要臨床價值。對于SPN增強強化閾值而言，之前有較多的文獻資料進行報道。胡奕[2]將15 HU作為閾值，此閾值條件下的敏感性、特異性以及準確性分別為98%、58%及77%。張龍江等[8]認為，閾值為20 HU較為合適，其敏感性、特異性及準確性分別為90%～92%、72%～76%及89%～92%。國內有報道稱，由于增強掃描的最終目的就是鑒別與診斷肺癌，因此應該適當提高增強值的閾值[9]。本研究根據此觀點，將SPN增強強化值＞20 HU作為判定惡性病變的閾值，＜20 HU作為判定良性病變的閾值。以真實平掃為基線、以虛擬平掃為基線以及以碘圖CT值診斷SPN的敏感性分別為60.00%、51.43%及77.14%，特異性分別為64.29%、92.86%及57.14%，準確性分別為61.22%、63.27%及71.43%，利用虛擬平掃為基線的增強強化值診斷SPN的特異性最高，利用碘圖CT值診斷SPN的敏感性及準確性最高。因此，運用虛擬平掃技術得到的碘圖能夠幫助SPN良惡性的臨床診斷，此結論與Sai M等的臨床研究結果基本一致[10]。但是，本研究中的敏感性、特異性以及準確性稍小于Sai M等的研究結果，究其原因，筆者認為可能與患者自身構成存在一定的關系。本組患者中，有4例良性病變屬于急性炎癥，強化幅度水平比較高，碘圖CT值較大。本研究結果還顯示，單次常規平掃與雙能CT增強掃描的平均輻射劑量差異無統計學意義。

3.3 單能量圖像能譜衰減曲線在良惡性SPN鑒別診斷中的意義

雙能技術的基本原理在于不同的物質對于不同能量的X線吸收系數特征不同。物質的CT值衰減曲線是指X線穿過某種物質的衰減情況，可以用不同單能量（keV）下組織的平均CT值來表示。物質的CT值衰減曲線是由組成物質的化學分子結構決定的，不同化學構成的組織具有不同的CT值衰減曲線，可以用CT值衰減曲線的差異來區分人體內不同的化學成分，通過能譜特征綜合分析揭示病灶的特征。陳克敏等[11]報道能譜綜合分析可提供腫瘤的浸潤程度、病理類型、惡性程度以及淋巴結轉移等有效信息。本組病例中，惡性結節多表現為明顯下降型，少部分為平坦型。良性結節中結核結節表現為平坦型或非明顯下降型；炎性結節多表現為明顯下降型，也有個別表現為平坦型和上升型。總之，良惡性組存在一定的交差和重疊。良惡性組CT值衰減曲線斜率無統計學差異，但單能量越低，CT值差別越大，惡性組明顯高于良性組，在40～60 keV時CT值差異有統計學意義，故單能量低keV圖像值得進一步深化研究。

綜上所述，新雙源CT雙能虛擬平掃技術對良惡性SPN的臨床診斷具有較高的價值，尤其是由該技術得到的碘圖更有助于良惡性SPN的臨床診斷。

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