MSCT重建參數(shù)對(duì)肺結(jié)節(jié)定量測(cè)量的影響

陳瀾菁，李艷，程勇，傅建梅，蘭永樹(shù)

肺癌是呼吸系統(tǒng)死亡率極高的疾病，隨著人類生活形式及節(jié)奏的改變，發(fā)病率逐年上升[1]。現(xiàn)有研究表明，肺部結(jié)節(jié)與早期肺癌有密切聯(lián)系[2]，所以不管是醫(yī)療人員還是患者，對(duì)于檢出的肺結(jié)節(jié)都非常重視?，F(xiàn)有的影像學(xué)檢查技術(shù)如CT、MRI以及PET/CT對(duì)肺結(jié)節(jié)良、惡性鑒別診斷的效能都較低，增大了早期治療方式選擇的難度，且大多肺結(jié)節(jié)都為良性結(jié)節(jié)[3]，很可能造成過(guò)度治療。因此，動(dòng)態(tài)隨訪對(duì)于肺結(jié)節(jié)的診斷及治療有著非常重要的作用[4]。但在臨床實(shí)踐中，肺結(jié)節(jié)定量數(shù)據(jù)的測(cè)量結(jié)果與患者呼吸相、機(jī)器掃描參數(shù)及重建參數(shù)等多種因素相關(guān)。本研究旨在比較不同重建參數(shù)下測(cè)量肺結(jié)節(jié)各類指標(biāo)的差異，為臨床上肺結(jié)節(jié)患者的隨訪提供參考。

材料與方法

1.一般資料

搜集2019年7月-2020年1月首次在本院經(jīng)CT掃描檢出肺結(jié)節(jié)的56名患者的病例資料，共計(jì)82個(gè)肺結(jié)節(jié)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①可以很好配合呼吸訓(xùn)練者；②均經(jīng)患者知情同意。男35名，平均年齡(53.7±11.1)歲；女21名，平均年齡(54.4±8.9)歲。實(shí)性結(jié)節(jié)29個(gè)，混合性結(jié)節(jié)21個(gè)，純磨玻璃結(jié)節(jié)32個(gè)。

2.儀器與掃描方法

采用Philips iCT，掃描前對(duì)所有患者進(jìn)行輻射安全的講解，并訓(xùn)練患者聽(tīng)從醫(yī)生指令做呼吸運(yùn)動(dòng)。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，管電流采用自動(dòng)毫安秒技術(shù)，螺距1.375，掃描層厚0.8 mm。掃描體位采用常規(guī)胸部檢查體位：患者頭先進(jìn)，身體仰臥位躺置檢查床上，雙手舉過(guò)頭頂，身體正中矢狀面與檢查床垂直并與檢查床長(zhǎng)軸正中線重合。掃描時(shí)注意與患者的配合，于患者吸氣末進(jìn)行定位相及斷層圖像的掃描。

3.重建參數(shù)及測(cè)量指標(biāo)

將原始圖像通過(guò)不同重建參數(shù)處理后得到8組重建圖像，將所有圖像導(dǎo)入到Philips IntelliSpace Portal工作站。在工作站上采用lung nodule assessment軟件，由1名主治醫(yī)師手動(dòng)識(shí)別肺結(jié)節(jié)，并逐層勾畫(huà)結(jié)節(jié)輪廓，勾畫(huà)完成后軟件自動(dòng)計(jì)算肺結(jié)節(jié)的體積、最大徑線、最大面積、CT值(最小、最大和平均CT值)共6種指標(biāo)。以層厚(重建層厚分別為0.625 mm、2.5 mm、5.0 mm，重建野36 cm，Standard重建)、重建野(重建層厚0.625 mm，重建野分別為18 cm、36 cm、45 cm，Standard重建)、iDose級(jí)別(重建層厚0.625 mm，重建野36 cm，重建算法分別為Standard、iDose1、iDose3、iDose5)分別作為單變量進(jìn)行組內(nèi)差異性分析。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 25.0和MedCalc軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。各組(層厚組、重建野組、iDose級(jí)別組)數(shù)據(jù)經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)后，顯示為非正態(tài)分布，因此各組內(nèi)采用多樣本配對(duì)秩和檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，如果差異有統(tǒng)計(jì)意義，進(jìn)一步進(jìn)行兩兩配對(duì)秩和檢驗(yàn)比較各組間差異。應(yīng)用Bland-Altman方法對(duì)不同iDose級(jí)別與標(biāo)準(zhǔn)算法下測(cè)得的體積進(jìn)行一致性分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

將3組(層厚組、重建野組、iDose級(jí)別組)測(cè)得的6種指標(biāo)結(jié)果(最大徑線、體積、最大面積、平均/最大/最小CT值)進(jìn)行多樣本配對(duì)設(shè)計(jì)秩和檢驗(yàn)；在差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行組內(nèi)兩兩配對(duì)檢驗(yàn)，具體結(jié)果如下：

1.層厚組

不同重建層厚組(0.625 mm、2.5 mm、5.0 mm)中6種測(cè)量指標(biāo)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(最大面積的P=0.001，余P均<0.001)，將6種指標(biāo)進(jìn)行組間兩兩配對(duì)檢驗(yàn)，0.625 mm與2.5 mm組、2.5 mm與5.0 mm組最大徑線差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.078、0.139)；0.625 mm與2.5 mm組最大面積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.857)；0.625 mm與5.0 mm組最小CT值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.355)，其余各組間各指標(biāo)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1，圖1)。

表1 不同重建層厚組各指標(biāo)的兩兩配對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果(P值)

2.重建野組

不同重建野組(18 cm、36 cm、45 cm)中6種測(cè)量指標(biāo)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.001)，將6種指標(biāo)進(jìn)行組間兩兩配對(duì)檢驗(yàn)，重建野36 cm與45 cm組最大徑線差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.237)，重建野36 cm與18 cm組最大CT值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.303)，其余各組間各指標(biāo)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表2，圖2)。

圖1 a、b、c)分別為同一患者0.625mm、2.5mm、5.0mm重建層厚下的VR圖像：隨著重建層厚的逐漸增厚，圖像的分辨率下降；重建層厚0.625mm時(shí)圖像質(zhì)量最好，肺結(jié)節(jié)的顯示效果最佳。 圖2 a、b、c)分別為同一患者36cm、18cm、45cm重建野下的VR圖像：在重建野最小為18 cm時(shí)，圖像的分辨率最高，圖像質(zhì)量最好。 圖3 a、b、c、d)分別為同一患者Standard算法、iDose1、iDose3、iDose5算法的VR圖像。隨著迭代算法級(jí)別的增加，圖像的質(zhì)量也隨之遞增，但是迭代次數(shù)越多，肺結(jié)節(jié)的邊緣被處理的越光滑，存在一定的失真。

表2 不同重建野組各指標(biāo)的兩兩配對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果(P值)

3.重建算法組

不同重建算法組(Standard、iDose1、iDose3、iDose5)6種測(cè)量指標(biāo)中，最大徑線(P=0.505)、體積(P=0.949)、最大面積(P=0.294)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；平均CT值(P=0.007)、最大CT值(P<0.001)、最小CT值(P<0.001)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，對(duì)三種CT指標(biāo)做進(jìn)一步兩兩配對(duì)分析，Standard與iDose1、Standard與iDose5的平均CT值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Standard與iDose3、Standard與iDose5、iDose1與iDose3、iDose1與iDose5的最大CT值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Standard與iDose3、Standard與iDose5的最小CT值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05，表3，圖3)。

表3 不同重建算法組CT值的兩兩配對(duì)顯著性分析結(jié)果(P值)

4.一致性分析

將Standard算法以及iDose1、iDose3、iDose5級(jí)別測(cè)得的肺結(jié)節(jié)體積數(shù)據(jù)采用Bland-Altman分析進(jìn)行一致性分析，Standard與iDose1組的一致性較差(P=0.043)；Standard與iDose3組(95%CI：-1.29～5.04)、Standard與iDose5組(95%CI：-1.82～4.41)有較好的一致性(P=0.242、0.409)。結(jié)合散點(diǎn)圖分析，得出Standard算法與iDose5算法測(cè)肺結(jié)節(jié)體積有更好的一致性(圖4、5)。

討 論

肺癌是目前我國(guó)發(fā)病率、死亡率最高的癌癥[5]，而經(jīng)現(xiàn)有研究表明，肺結(jié)節(jié)與肺癌的發(fā)生有著密不可分的關(guān)系。肺結(jié)節(jié)臨床確診的金標(biāo)準(zhǔn)是病理活檢(痰脫落細(xì)胞檢測(cè)結(jié)合纖維支氣管鏡或穿刺活檢)，但該種方式為有創(chuàng)操作，可能對(duì)患者帶來(lái)并發(fā)癥或者造成過(guò)度治療[6]。臨床上現(xiàn)在上常采用影像學(xué)檢查輔助診斷肺結(jié)節(jié)，但僅僅通過(guò)影像征象來(lái)確定結(jié)節(jié)的良、惡性存在一定困難，特別是直徑小于1 cm的肺結(jié)節(jié)[7]。因此，通過(guò)影像學(xué)檢查來(lái)動(dòng)態(tài)隨訪觀察肺結(jié)節(jié)，從而制定患者個(gè)性化的診療計(jì)劃，成為現(xiàn)在臨床上的常用手段。肺結(jié)節(jié)常用體積、直徑、CT值等來(lái)衡量變化，但以上指標(biāo)的測(cè)量結(jié)果不僅與結(jié)節(jié)本身的變化有關(guān)，還與混著自身配合、不同掃描設(shè)備及參數(shù)、不同的后處理方式有關(guān)。本研究采用單次常規(guī)掃描肺結(jié)節(jié)患者，進(jìn)行不同參數(shù)的重建處理，進(jìn)而比較不同重建參數(shù)下肺結(jié)節(jié)測(cè)量結(jié)果的差異。

圖4 Standard算法與iDose3的一致性分析散點(diǎn)圖。 圖5 Standard算法與iDose5的一致性分析散點(diǎn)圖。

研究結(jié)果表明，不同重建層厚測(cè)量出的各項(xiàng)指標(biāo)都存在不同程度的差異，以體積、平均 CT值為主，其中重建層厚0.625 mm與5.0 mm之間的差異最大，這可能是由于重建層厚的逐漸增厚，圖像的部分容積效應(yīng)也隨之增加導(dǎo)致的。部分容積效應(yīng)對(duì)CT值的影響最為顯著，因此在測(cè)量肺結(jié)節(jié)，特別是純磨玻璃結(jié)節(jié)的時(shí)候，因?yàn)槟ゲＡЫY(jié)節(jié)跟肺組織的CT值差異本來(lái)就不大，因此部分容積效應(yīng)就會(huì)導(dǎo)致肺結(jié)節(jié)邊緣勾畫(huà)產(chǎn)生不同程度的誤差，因而導(dǎo)致各項(xiàng)參數(shù)發(fā)生改變。本研究結(jié)果顯示重建層厚0.625 mm與2.5 mm間最大徑線及最大表面積差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而其他各項(xiàng)指標(biāo)存在一定的差異；而重建層厚0.625 mm與5.0 mm之間各項(xiàng)指標(biāo)差異都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這表明了隨著重建層厚的增加，肺結(jié)節(jié)測(cè)量結(jié)果的差異逐漸增大。但對(duì)于層厚的選擇并非越薄越好，考慮到技術(shù)操作人員繁重的工作量，再結(jié)合孫海寧等[8]的研究結(jié)果可知，0.625 mm與1.25 mm兩種重建層厚下測(cè)量的數(shù)據(jù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此臨床上可建議使用1.25 mm層厚對(duì)圖像進(jìn)行重建。而三種不同重建野下測(cè)量的指標(biāo)也都存在一定差異，表現(xiàn)為隨著重建野的逐漸變小，體積測(cè)量的結(jié)果也隨之減小。每臺(tái)CT設(shè)備的矩陣是一定的，像素的數(shù)目也不會(huì)發(fā)生改變；但隨著重建野的減小，會(huì)使得圖像上單位面積中的像素體積減小，數(shù)量增多，同時(shí)會(huì)減輕部分容積效應(yīng)的作用，使得測(cè)量結(jié)果更為精確。因此在實(shí)際測(cè)量肺結(jié)節(jié)時(shí)，應(yīng)根據(jù)結(jié)節(jié)的實(shí)際情況，結(jié)合不同程度的靶重建對(duì)圖像進(jìn)行分析。通過(guò)VR圖像顯示，薄層厚、小重建野的圖像質(zhì)量更好，分辨率更高，更加貼合肺結(jié)節(jié)的大小，可能更接近肺結(jié)節(jié)的各項(xiàng)指標(biāo)的真實(shí)值。

在重建算法方面，迭代重建算法已經(jīng)逐漸成為肺結(jié)節(jié)的常用算法，與傳統(tǒng)的濾波投影法不同的是，迭代重建算法可降低圖像的噪聲，增加空間分辨率[9]。因此本研究將肺結(jié)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)算法與不同級(jí)別的迭代重建算法進(jìn)行比較，結(jié)果顯示最大徑線、體積、最大面積等測(cè)量指標(biāo)在不同算法間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，CT值在各算法間的測(cè)量數(shù)據(jù)卻存在不同程度的差異。而文潔等[10]學(xué)者的研究表明，不同權(quán)重前置自適應(yīng)迭代技術(shù)(ASIR-V)條件下，檢出肺結(jié)節(jié)的CT值具有高度一致性。這與本研究結(jié)果不同的原因可能是，iDose與ASIR-V兩類迭代重建技術(shù)的原理不同，因此可能出現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于標(biāo)準(zhǔn)算法與不同級(jí)別的迭代重建算法之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明肺結(jié)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)算法與迭代重建算法之間存在結(jié)果的一致性。為了比較兩者之間一致性的大小，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步利用Bland-Altman分析方法，對(duì)Standard算法以及iDose1、iDose3、iDose5重建級(jí)別的測(cè)量體積進(jìn)行一致性分析，分析結(jié)果表明Standard算法與iDose3、iDose5算法測(cè)肺結(jié)節(jié)體積均有較好的一致性。但由于iDose級(jí)別越高，迭代次數(shù)越多，可能存在的失真度就越高，因此在臨床測(cè)肺結(jié)節(jié)時(shí)，更推薦采用iDose3～4重建級(jí)別，具體選擇要根據(jù)患者的實(shí)際情況以及原始掃描圖像的質(zhì)量決定。

本研究與李艷等[10]學(xué)者的研究最大的不同之處在于，本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是臨床患者，而李艷等研究的是肺結(jié)節(jié)體模。體模的優(yōu)勢(shì)在于形狀固定且標(biāo)準(zhǔn)，能通過(guò)公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體積。而臨床患者的肺結(jié)節(jié)形態(tài)不一定規(guī)則，密度性質(zhì)也不全相同，對(duì)于測(cè)量結(jié)果無(wú)法確定一個(gè)金標(biāo)準(zhǔn)來(lái)與之比較。但本實(shí)驗(yàn)通過(guò)不同參數(shù)組的比較，也能得出不同重建參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，對(duì)以后的臨床工作有一定的指導(dǎo)意義。

通過(guò)以上結(jié)果表明，不同的重建參數(shù)會(huì)導(dǎo)致肺結(jié)節(jié)的測(cè)量結(jié)果不同，而肺結(jié)節(jié)的隨訪結(jié)果對(duì)患者自身及臨床診療非常重要。當(dāng)肺結(jié)節(jié)增大或者CT值發(fā)生改變時(shí)，患者或其家屬會(huì)產(chǎn)生極大的心理負(fù)擔(dān)。研究表明[11]，患者或其家屬在病程中的情緒會(huì)極大的影響患者的病程進(jìn)展，積極向上的情緒和態(tài)度會(huì)提高患者的機(jī)體免疫力，使得病情往好的方向發(fā)展；反之，焦慮不安的情緒不僅會(huì)影響患者自身的生活質(zhì)量，還會(huì)影響治療效果。另一方面，臨床醫(yī)生會(huì)根據(jù)肺結(jié)節(jié)的影像學(xué)隨訪結(jié)果，做出不同診療計(jì)劃。如果肺結(jié)節(jié)只是因?yàn)橹亟▍?shù)不同而產(chǎn)生“偽變化”，可能會(huì)造成對(duì)患者的過(guò)度治療或者治療不及時(shí)的失誤。因此，肺結(jié)節(jié)隨訪結(jié)果的準(zhǔn)確性，極大程度的決定了患者病情的治療及預(yù)后。綜上，在肺結(jié)節(jié)CT檢查中，操作技師應(yīng)該盡量固定掃描參數(shù)，同時(shí)注意患者的情緒，呼吸波動(dòng)等問(wèn)題，盡可能提高肺結(jié)節(jié)復(fù)檢的準(zhǔn)確性。

本研究存在的不足：①與體模不同，臨床患者的肺結(jié)節(jié)形態(tài)各異，因此體積測(cè)量軟件的準(zhǔn)確性未能得知；②結(jié)節(jié)個(gè)數(shù)較少，需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量。

綜上所述，不同的重建層厚、重建野、重建算法都會(huì)對(duì)肺結(jié)節(jié)的測(cè)量產(chǎn)生一定的影響，因此在臨床上對(duì)肺結(jié)節(jié)患者進(jìn)行隨訪時(shí)，應(yīng)盡量采用相同的重建參數(shù)，從而提高隨訪結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)合本研究結(jié)果，推薦重建參數(shù)采用層厚1.25 mm、重建野18～36 cm、iDose 3～4對(duì)肺結(jié)節(jié)進(jìn)行后處理。