能譜CT物質分離技術克服腎囊腫偽強化的臨床評估

劉 宏，萬泰虎，王永亮，趙 卓，柳 林，喬 月，張孟超*

(1.吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院放射科，2.手術室，吉林 長春 130031)

能譜CT物質分離技術克服腎囊腫偽強化的臨床評估

劉 宏1，萬泰虎1，王永亮1，趙 卓2，柳 林1，喬 月1，張孟超1*

(1.吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院放射科，2.手術室，吉林 長春 130031)

目的 評估能譜CT物質分離技術克服腎囊腫偽強化的價值。方法 80例腎囊腫患者接受能譜GSI模式平掃及雙期增強掃描，共入組75個囊腫，按囊腫大小分為3組，A組(n=25)腎囊腫直徑0.5～<1.5 cm、B組(n=25)直徑1.5～<2.5 cm、C組(n=25)直徑2.5～<3.5 cm。采用GSI Viewer分析軟件生成碘、水基圖，記錄單能譜70 keV圖像上各期腎囊腫的CT值及碘水基值，比較各組腎囊腫平掃和增強雙期CT值、碘水基值、CT值和碘水基值差值的差異。結果 3組間實質期與平掃CT值差值總體差異有統(tǒng)計學意義(F=204.128，P<0.001)，且兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)。增強后A、B組實質期CT值增加均超過10 HU，出現了偽強化現象，C組CT值增加小于10HU，無偽強化現象。各組腎囊腫平掃、皮質期及實質期間碘基值差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)。3組平掃和增強雙期之間碘基值的差值均在10(100 μg/cm3)內，且差值平均值A組>B組>C組(P均<0.05)。A組腎囊腫皮質期及實質期水基值低于平掃(P均<0.05)，但差值均在10 mg/cm3以內。結論 能譜CT物質分離技術測定腎囊腫各期碘、水基值時同樣會發(fā)生碘水基值的“漂移”，腎囊腫越小其發(fā)生“漂移”的程度越大，碘基值發(fā)生漂移的程度受腎囊腫大小的影響較水基值更明顯。

體層攝影術，X線計算機；物質分離技術；腎囊腫；偽強化

Clinical assessment of spectrum CT with material decomposition technique in overcoming renal cyst pseudoenhancement

腎囊腫是成人腎臟最常見的結構異常，隨年齡增長發(fā)病率逐年增高。有研究[1-2]顯示，50歲以上的成年人單純腎囊腫的發(fā)生率>50%。多數單純性腎囊腫容易診斷，表現為腎內邊緣銳利的圓形水樣密度灶，囊壁菲薄，增強檢查病變無強化，CT值范圍-10～ 20 HU[2]。但部分單純腎囊腫增強掃描后CT值出現不同程度增加，部分腎囊腫增強后CT值增加超過 10 HU以上，甚至可達40 HU以上，即偽強化現象，特別是體積較小的腎內囊腫(直徑≤2 cm)[3-5]，使腎囊腫和乏血供的腎臟腫瘤鑒別困難，導致不必要的影像檢查或長期隨訪[6]。囊腫偽強化產生的原因較多，最廣泛認可的原因是部分容積效應和硬射線效應[7-9]，能譜成像可進行物質分離，生成新的基礎物質密度圖像，理論上可敏感地識別病灶中的含碘對比劑，從而提供有無強化的確切信息。本文對能譜CT物質分離技術克服腎囊腫偽強化的效果進行評估。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2014年9月—2015年3月于我院接受能譜寶石能譜成像(GSI)模式平掃及雙期增強掃描(皮質期、實質期)的80例腎囊腫患者，男43例，女37例，年齡24～70歲，平均(52.4±12.4)歲；體質量指數(body mass index, BMI)18.5～23.9 kg/m2，平均(25.21±3.83)kg/m2；腹圍70～90 cm，平均(84.73±3.14)cm。納入標準：①超聲隨訪半年以上(3個月1次)，B超表現為囊腫輪廓清楚，類圓形，囊內無回聲，囊壁光滑，邊界清晰；②囊腫直徑≤3.5 cm；③腎囊腫均部位于腎實質內。排除標準：①患者失訪；②隨訪過程中腎囊腫直徑增大或回聲增強；③對比劑過敏及其他增強CT檢查禁忌證。

1.2儀器與方法 采用GE Discovery HD 750能譜CT機，能譜掃描模式，探測器寬度4 cm，螺旋掃描速度0.6秒/周；電壓為高低能量(140、80 kVp)瞬時(0.5 ms)切換，管電流約550 mA。平掃后采用高壓注射器于左肘靜脈注射碘對比劑(歐乃派克，320 mgI/ml)，劑量1 ml/kg體質量，流率3.5 ml/s。皮質期為注藥后30 s開始掃描，實質期為皮質期后再延遲30 s，層厚5 mm，層間隔5 mm，重建層厚1.25 mm，重建層間隔1.25 mm。重建圖像均采用標準算法。

1.3圖像分析 將重建薄層單能量圖像傳入GE AW4.5工作站，采用GSI Viewer分析軟件生成碘水基圖，由1名高年資的診斷醫(yī)師進行數據測量。在腎囊腫的最大層面選取ROI，ROI小于腎囊腫面積的1/2，避開囊腫邊緣，記錄單能譜70 keV圖像腎囊腫的CT值、碘基值、水基值，每個層面測量3次取平均值。計算平掃、皮質期、實質期CT值、碘基值、水基值的差值，差值取其絕對值。偽強化定義為腎囊腫實質期與平掃的CT值差值大于10 HU[4]。

2 結果

排除5例患者，其中2例隨訪過程中腎囊腫直徑增大、回聲增高，3例失訪。75例患者入組，Bosniak Ⅰ型腎囊腫75個(多發(fā)患者選取平掃及增強雙期均顯示清楚的最小直徑腎囊腫)，直徑0.5～3.5 cm，平均(2.03±1.45)cm。按囊腫大小分為3組，A組 (n=25)腎囊腫直徑0.5～<1.5 cm，B組(n=25)直徑1.5～<2.5 cm、C組(n=25)直徑2.5～<3.5 cm。3組腎囊腫患者BMI、腹圍差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05，表1)。

表1 3組腎囊腫患者臨床資料比較

表2 3組腎囊腫平掃、皮質期、實質期CT值及實質期與 平掃CT值差值

注：*：與A組比較，P<0.05；#：與B組比較，P<0.05

表3 3組腎囊腫平掃、皮質期、實質期碘基值

注：*：與皮質期比較，P<0.05；#：與實質期比較，P<0.05

表4 3組腎囊腫平掃、皮質期、實質期碘基值差值

組別皮質期與平掃差值實質期與平掃差值實質期與皮質期差值A組4.21±2.21*#6.94±2.22*#2.73±2.11*#B組1.69±0.752.81±1.061.12±0.95C組1.29±0.75*1.62±0.84*0.33±0.83*F值40.14787.15219.365P值<0.001<0.001<0.001

注：*：與B組比較，P<0.05；#：與C組比較，P<0.05

表5 3組腎囊腫平掃、皮質期、實質期水基值

注：*：與皮質期比較，P<0.05；#：與實質期比較，P<0.05

3組腎囊腫平掃、皮質期、實質期CT值及實質期與平掃CT值差值見表2。3組間實質期與平掃CT差值總體差異有統(tǒng)計學意義(F=204.128，P<0.001)，且兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)。增強后A、B組實質期CT值增加均超過10 HU，出現偽強化現象(圖1A、1B)，C組CT值增加小于10 HU，無偽強化現象。

3組腎囊腫平掃、皮質期、實質期碘基值及差值見表3、4。3組間腎囊腫平掃、皮質期及實質期碘基值差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.001，圖1C～1E)。3組平掃和增強雙期之間碘基值的差值均在10 (100 μg/cm3)以內，3組間總體差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)，且差值平均值A組>B組>C組，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。

3組腎囊腫平掃、皮質期、實質期水基值見表5，A組腎囊腫皮質期及實質期水基值均低于平掃，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05；圖1F～1H)，但差值在10 mg/cm3以內；皮質期及實質期水基值的變化差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。B組和C組平掃、皮質期、實質期水基值差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。3組腎囊腫皮質期和平掃CT值、碘基值的差值比較見圖2。

3 討論

能譜成像過程中實現物質分離的原理：任何物質的X線吸收系數可由任意2個基物質的X線吸收系數決定，因此可將1種物質的衰減轉化為產生同樣衰減的2種物質的密度，可實現物質組成分析和物質的分離[10-11]。因單純腎囊腫(BosniakⅠ型)無血供，理論上平掃和增強各期的碘、水基值的測定值間應相同，或至少測定值間差異無統(tǒng)計學意義。Silva等[12]在能譜CT腹部掃描中指出碘基圖可鑒別直徑較小的腎囊腫與腎臟腫瘤性病變，但僅通過肉眼觀察病變是否攝取碘，并無具體的定量測量其碘含量值，本研究定量分析腎囊腫在平掃和增強雙期碘、水基值的變化，3組碘基值和A組中水基值平掃和增強雙期差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)，提示腎囊腫碘水基值在各期同樣存在“漂移”現象。3組增強雙期和平掃碘基值的差值總體差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.001)，且差值平均值A組>B組>C組(P均<0.05)，提示各期碘基值發(fā)生“漂移”的程度與腎囊腫的大小有關，腎囊腫越小，“漂移”程度越大，與相應CT值的變化趨勢一致。本研究選取的腎囊腫均位于腎實質，囊腫受硬化效應干擾大，更易出現偽強化現象，實質期腎實質強化程度最高且均勻，故也是腎囊腫偽強化發(fā)生概率最高、程度最重的時期，選取實質期與平掃期各組腎囊腫的CT值、碘基值的差值進行比較，可更直觀地反映各期發(fā)生“漂移”的程度與腎囊腫的大小的相關性。C組平掃和增強雙期水基值之間的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，提示碘基值發(fā)生“漂移”的程度較水含量更明顯。

圖1 患者女，40歲，B組，左腎實質內直徑1.5 cm單純腎囊腫(箭) A.CT平掃; B.增強實質期(單能譜70 keV )，實質期CT值增加23.3 HU，出現偽強化現象; C～E.分別為平掃、皮質期及實質期的碘基圖，隨腎實質強化程度的增加碘基值發(fā)生了“漂移”現象，逐漸升高; F～H.分別為平掃、皮質期及實質期的水基圖，水基值逐漸下降

圖2 3組腎囊腫皮質期和平掃CT值、碘基值的差值比較柱形圖

本研究平掃和增強雙期均為能譜模式掃描，以單能譜70 keV圖代替120 kVp混合能量圖像[13]，A、B 組的單能譜70 keV圖均發(fā)生了偽強化現象，且腎囊腫越小其發(fā)生偽強化程度越大，與Mileto等[14]在體模與臨床的對比研究結果一致。本研究結果表明能譜CT物質分離技術應用于臨床后，各期碘水基值的“漂移”值得注意，3組中皮質期與平掃、實質期與皮質期碘含量的差值均在10(100 μg/cm3)以內，水含量的差值均在10 mg/cm3以內，提示腎囊腫的碘水基值的測定過程也需確定一個閾值區(qū)分偽強化與真強化，Bosniak等[15]提出以10 HU作為有無強化的閾值，筆者提出如以10個單位作為碘、水基值判斷病變有無強化的閾值，則本研究中各期碘、水基值的變化則能認為是一個正常范圍的波動，可用來診斷腎囊腫。

本研究的局限性：①樣本量相對較少，僅初步研究能譜CT物質分離技術對克服腎囊腫偽強化的應用，還需進一步大樣本的研究予以證實；②部分病例腎囊腫的最大直徑層面在不同期相上有一定偏移，與掃描過程中患者的屏氣程度有關，使測量值存在誤差；③部分容積效應可能一定程度上影響結果的精確性[16]。

綜上所述，采用能譜CT物質分離技術測定腎囊腫各期碘、水基值時同樣會發(fā)生“漂移”，腎囊腫越小其發(fā)生“漂移”的程度越大，其臨床價值需進一步研究。

[1] Israel GM, Silverman SG. The incidental renal mass. Radiol Clin North Am, 2011,49(2):369-383.

[2] Silverman SG, Israel GM, Herts BR, et al. Management of the incidental renal mass. Radiology, 2008,249(1):16-31.

[3] Tappouni R, Kissane J, Sarwani N, et al. Pseudoenhancement of renal cysts: Influence of lesion size, lesion location, slice thickness, and number of MDCT detectors. AJR Am J Roentgenol, 2012,198(1):133-137.

[4] 張郡,唐光健,趙國華,等.腎囊腫CT增強掃描中的假強化征象特征分析.中華放射學雜志,2014,48(7):567-571.

[5] Jung DC, Oh YT, Kim MD, et al. Usefulness of the virtual monochromatic image in dual-energy spectral CT for decreasing renal cyst pseudoenhancement: A phantom study. AJR Am J Roentgenol, 2012,199(6):1316-1319.

[6] Birnbaum BA, Hindman N, Lee J, et al. Renal cyst pseudoenhancement: Influence of multidetector CT reconstruction algorithm and scanner type in phantom model. Radiology, 2007,244(3):767-775.

[7] Gokan T, Ohgiya Y, Munechika H, et al. Renal cyst pseudoenhancement with beam hardening effect on CT attenuation. Radiat med, 2002,20(4):187-190.

[8] Herts BR, Coll DM, Novick AC, et al. Enhancement characteristics of papillary renal neoplasms revealed on triphasic helical CT of the kidneys. AJR Am J Roentgenol, 2002,178(2):367-372.

[9] Wang ZJ, Coakley FV, Fu Y, et al. Renal cyst pseudoenhancement at multidetector CT: What are the effects of number of detectors and peak tube voltage? Radiology, 2008,248(3):910-916.

[10] Matsumoto K, Jinzaki M, Tanami Y, et al. Virtual monochromatic spectral imaging with fast kilovoltage switching: Improved image quality as compared with that obtained with conventional 120-kVp CT. Radiology, 2011,259(1):257-262.

[11] Zhao LQ, He W, Li JY, et al. Improving image quality in portal venography with spectral CT imaging. Eur J Radiol, 2012,81(8):1677-1681.

[12] Silva AC, Morse BG, Hara AK, et al. Dual-energy (spectral) CT: Applications in abdominal imaging. Radiographics, 2011,31(4):1031-1046.

[13] 周旸,曾勇明,周蜜,等.雙能CT單能譜70keV圖像與常規(guī)CT 120kVp圖像的等效性.中國醫(yī)學影像技術,2015,31(7):1100-1105.

[14] Mileto A, Nelson RC, Samei E, et al. Impact of dual-energy multi-detector row CT with virtual monochromatic imaging on renal cyst pseudoenhancement: In vitro and in vivo study. Radiology, 2014,272(3):767-776.

[15] Bosniak MA. Problems in the radiologic diagnosis of renal parenchymal tumors. Urol clin North Am, 1993,20(2):217-230.

[16] Yu L, Christner JA, Leng S, et al. Virtual monochromatic imaging in dual-source dual-energy CT: Radiation dose and image quality. Med Phys, 2011,38(12):6371-6379.

LIUHong1,WANTaihu1,WANGYongliang1,ZHAOZhuo2,LIULin1,QIAOYue1,ZHANGMengchao1*

(1.DepartmentofRadiology, 2.OperactingRoom,China-JapanUnionHospitalofJilinUniversity,

Changchun130031,China)

Objective To evaluate the value of material decomposition imaging of spectrum CT in overcoming renal cyst pseudoenhancement. Methods Totally 80 patients with renal cysts (total 75 cysts) who underwent CT imaging with GSI mode were collected. The renal cysts were divided into 3 groups according to diameters, group A (diameters 0.5—<1.5 cm,n=25), B (1.5—<2.5 cm,n=25) and C (2.5—<3.5 cm,n=25) respectively. The iodine-water density imaging was reconstructed by using the GSI Viewer analysis software. The CT value and iodine-water concentration of the cysts were recorded. The difference of CT value, iodine-water concentration in unenhanced and enhanced dual phases in each group was compared. Results The difference of CT value between plain scan and parenchyma phase among the 3 groups had statistically significant difference (F=204.128,P<0.001), and the differences comparing any two were statistically significant (allP<0.05). The postcontrast attenuation increased more than 10 HU in group A and B, indicating renal cyst pseudoenhancement, and less than 10 HU in group C, which had no pseudoenhancement. There were statistical difference in iodine concentration of the cysts of the 3 groups in unenhance, cortical and parenchyma phases (allP<0.001), but the difference value in unenhance, cortical and parenchyma phases were less than 10 (100 μg/cm3), and the difference value of the 3 group was group A>group B>group C (allP<0.05). The water concentration of the cysts in group A descend in renal cortical and parenchyma phase with statistical difference (P<0.001), but the difference value was less than 10 mg/cm3. Conclusion The measurements of iodine-water concentration appear to drift as well, the smaller the greater. The degree of the iodine concentration shifting is more obvious than water concentration.

Tomography, X-ray computed; Material decomposition technique; Renal cyst; Pseudoenhancement

吉林省科技發(fā)展計劃項目(20160101074JC)。

劉宏(1990—)，男，安徽安慶人，在讀碩士。研究方向：腹部影像診斷。E-mail： liuhong1219@outlook.com

張孟超，吉林大學中日聯(lián)誼醫(yī)院放射科，130031。E-mail： mengchao56@hotmail.com

2016-10-16

2017-03-03

R737.11; R814.42

A

1003-3289(2017)06-0897-05

10.13929/j.1003-3289.201610060