能譜CT虛擬平掃圖像在腎癌中的應用*

竇越群，馬光明，于 楠，段海峰，楊創勃，張兆國

（陜西中醫藥大學附屬醫院，咸陽 712000）

腎癌占腎臟腫瘤的80%～90%，其特點是轉移率高，數據顯示腎癌的發病率呈遞增趨勢[1]。由于CT檢查成本低以及時間、空間和密度分辨率較高，CT已成為腎癌篩查、檢測、分期和隨訪的主要影像學方法。腎癌TNM 分期及術前顯示腫瘤對腫瘤的治療有重要價值[2]。目前腎癌CT檢查，常規方案是平掃加三期增強（皮、髓質期和排泄期）[3]。然而，多期CT 檢查意味著輻射劑量的增加。如何在不影響臨床診斷的同時減少輻射劑量是影像學關注焦點[4]。能譜CT 檢查后，利用物質分離獲得水（碘）基物質圖，而后濾掉碘可獲得虛擬平掃（virtual non contrast，VNC）圖像。有研究顯示VNC 圖像能取代常規平掃，降低輻射劑量和醫療成本[5]。VNC 已廣泛應用在頭、頸、胸和腹部成像。然而，使用VNC圖像對腎癌進行綜合評估的報道較少。因此，本文旨在評估腎癌中VNC能否替代常規平掃。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選擇陜西中醫藥大學附屬醫院2018 年8 月至2020 年9 月經手術證實為腎癌患者56例，女19例，男37例，年齡30～83歲，平均（60.45±12.25）歲。術后經病理證實透明細胞型45例，乳頭型7例，嫌色細胞腎癌4例。排除標準：臨床情況不穩定及檢查前接受治療患者。

1.2 儀器與方法 采用本院能譜CT 機（discovery CT 750 HD）進行掃描，掃描前簽署知情同意書。患者均行常規平掃，皮、髓質期（能譜模式）、排泄期（常規模式），這是本院腎臟占位增強常用掃描協議，掃描范圍從膈頂到雙腎下極。常規掃描參數：電壓120 kVp，自動管電流，噪聲指數（noise Iabel，NI）設置為12 HU，層厚5 mm，螺距0.984∶1。增強掃描參數：高低電壓（80 kVp、140 kVp）0.5 s 內切換，體重指數（Ibm）≥28 kg/m2采用GSI-1 協議，Ibm＜28 kg/m2采用GSI-22 協議，旋轉時間0.8 s，螺距1.375∶1，層厚5 mm，掃描視野50 cm。經前臂靜脈注入對比劑（350 mgI/mg），速率3.5～4.0 mL/s，劑量是1.0 mL/kg；而后以相同流速注入40 mL生理鹽水（0.9%氯化鈉溶液）。動脈期使用團注觸發，在主動脈左腎上極水平放置監測點，閾值為150 HU，分別在皮質期30 s 和5 min 后進行髓質期和排泄期檢查。

1.3 圖像重建 檢查完成后，得到常規平掃以及皮、髓質期重建層厚為1.25 mm，自適應迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruct，ASIR）60%的圖像。利用碘－水物質分離獲得兩期（皮、髓質期）VNC圖像。所有圖像導入ADW4.6工作站進行數據測量和分析。

1.4 數據測量及評價 定量圖像分析讓1 位醫生獨立進行，有10年的工作經驗。橫斷位測量三組圖像（常規平掃、VNC皮質期、VNC髓質期）病灶最大層面長徑、橫徑，測量病變大小時，三組圖像的位置和水平保持一致。測量三組圖像病灶，正常腎實質（同層或者相鄰區域）以及右側豎脊肌CT 值和標準差(SD)，感興趣區（region of interest，ROI）范圍約占腫瘤2/3，盡可能避開壞死。測量正常腎實質和右側豎脊肌的ROI 大小約為100 mm2，如果患者腎皮質太薄，ROI大小可適當調整。病灶的信噪比（signal-tonoise ratio，SNR）和對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR），按照下列公式計算：SNR=CT1/SD，CNR=（CT2-CT1）/SD，CT1 為病灶的CT 值，CT2 為腎實質CT 值，SD 為右側豎脊肌標準差。測量時保持ROI放置位置、形態、大小一致。

圖像主觀評價包括圖像質量主觀評分和病灶特征評分（腫瘤形態、出血、鈣化、壞死/囊變、病灶周圍脂肪間隙等），由兩位經驗豐富的放射科醫師獨立完成（醫師1和醫師2分別有10年和15年的腹部CT閱片經驗）。圖像質量主觀評分基于解剖細節顯示清晰度、圖像偽影是否存在（腎盂高密度硬化偽影）以及其對診斷的影響，并以5 分制進行評分[6]。評分標準如下：噪聲、偽影極其顯著，解剖細節不顯示，病灶模糊，1分；噪聲、偽影顯著，解剖細節、病灶不清晰，2 分；噪聲、偽影尚可接受，解剖細節、病灶尚清晰，3 分；噪聲、偽影稍大，解剖細節、病灶基本清晰顯示，4 分；噪聲較小、基本無偽影，解剖細節、病灶清晰顯示，5分。采用3分制對病變特征進行評分：VNC 圖像所見病灶特征與常規平掃差異顯著，不能接受，1 分；VNC 圖像與常規平掃差異小，可以接受，2分；VNC圖像與常規平掃基本相同，3分。

1.5 輻射劑量 記錄檢查過程中每位患者的CT劑量指數(CT dose index，CTDIvol)和劑量長度乘積(dose-length-product，DLP)，計算有效輻射劑量(effective radiation dose，ED):ED=DLP×K，其中K為換算因子。根據換算因子（歐洲CT質量標準腹部）均值為0.015 mSv/(mGy.cm)。本研究中，常規模式下輻射劑量為平掃和能譜增強掃描的劑量總和，虛擬模式下輻射劑量為各期能譜增強掃描的劑量總和。

1.6 統計學方法 采用SPSS 20.0統計軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差（）表示，兩組均數比較采用獨立樣本t檢驗，多組均數比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗。一致性分析采用Kappa 檢驗，Kappa 值≤0.4 為一致性較差；0.41～0.6為一致性一般；0.61～0.8為一致性較好；0.81～1.0 為一致性很好。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 客觀數據對比 常規平掃、VNC皮質期、VNC髓質期三組圖像定量參數對比見表1。三組圖像腎實質和病灶CT值比較，差異有統計學意義（P＜0.05），常規平掃腎實質和病灶CT值低于VNC皮質期和VNC髓質期，但組間最大差異小于5 HU。VNC皮質期和VNC髓質期的CNR 和SNR 大于常規平掃。VNC皮質期和VNC髓質期的SNR 比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。VNC皮質期和VNC髓質期腎實質的噪聲小于常規平掃（P＜0.05）。三組圖像間的病灶長徑、橫徑比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。

表1 三組圖像腎實質CT值、腎臟噪聲、病灶CT值、病灶大小、CNR、SNR、圖像質量評分對比結果 分，

表1 三組圖像腎實質CT值、腎臟噪聲、病灶CT值、病灶大小、CNR、SNR、圖像質量評分對比結果 分，

與常規平掃比較，*P＜0.05；與VNC皮質期比較，#P＜0.05。

本研究中發現4例患者病灶內有鈣化。常規平掃共發現14個鈣化灶，在VNC皮質期和VNC髓質期圖像上顯示9 個鈣化灶（圖1A～圖1C）。常規平掃、VNC皮質期、VNC髓質期三組圖像顯示鈣化灶最大徑分別為（4.24±0.81）mm，（3.51±0.90）mm和（3.46±1.03）mm。有5 個鈣化灶VNC皮質期和VNC髓質期圖像未見顯示，其直徑為（2.18±0.55）mm（圖2A～圖2C）。

圖1 常規平掃與虛擬平掃對較大鈣化顯示能力無差異

圖2 虛擬平掃顯示微小鈣化能力不足

2.2 主觀評價對比 兩名醫師圖像質量主觀評分結果一致性較好，見表2。醫師2（15年工作經驗）的評分結果用于統計。兩位醫師對VNC皮質期(Kappa=0.846)和VNC髓質期(Kappa=0.811)圖像中的病變特征評分有很好的一致性。對于VNC皮質期圖像，42例得分為3分（75%)，14例得分為2分(25%）；與此相比，VNC髓質期圖像44 例得分為3 分（78.57%)，12 例得分為2 分(21.43%）。常規平掃、VNC皮質期、VNC髓質期圖像病變特征評分比較，差異無統計學意義(Z=-0.581，P=0.56)。

表2 醫師對圖像質量評分結果一致性檢驗對比

2.3 輻射劑量 常規模式和虛擬平掃模式CTDIvol、DLP 和ED，見表3。虛擬平掃模式的ED（12.24±1.46）mSv 較常規掃描模式的ED（15.94±2.56）mSv降低了約23.21%（P＜0.05）。

表3 常規模式和虛擬平掃模式劑量對比

表3 常規模式和虛擬平掃模式劑量對比

3 討論

本研究主要探討在腎癌診斷中能譜CT VNC圖像能否代替常規平掃，結果顯示對于腎癌診斷VNC圖像能夠取代常規平掃，可以縮短檢查時間，有效降低輻射劑量。相較于Wei 等[7]研究只是比較腎癌在VNC和常規模式下的圖像質量，本研究在比較圖像質量基礎之上，又對VNC圖像和常規平掃圖像之間病灶特征（大小、出血、囊變、鈣化等）進行了對比研究。研究發現病灶長徑、橫徑無明顯差異（P＞0.05）。VNC皮質期、VNC髓質期圖像的病變特征評分是（2.75±0.44）分、（2.79±0.41）分，均在可接受水平以上，也提示VNC 圖像與常規平掃具有相似病灶特征。另外，發現病灶內＞3 mm 的鈣化灶VNC 圖像能夠顯示。VNC 圖像中鈣化直徑稍小于常規平掃圖像的，但差異無統計學意義（P＞0.05）。在本研究中，只有7.14%（4/56）的患者發現鈣化，腎癌中鈣化的發生率很低。VNC圖像沒有顯示的小鈣化灶有5個，常規平掃圖像上未被顯示的鈣化灶長徑為（2.18±0.55）mm。因此，本研究提示，微小的鈣化點VNC 圖像有漏診的可能；但是，根據本研究結果和臨床經驗，小鈣化灶在腎癌診斷中的價值可以忽略不計。因此，本研究支持VNC圖像在常規臨床應用的潛力。

常規平掃是腎臟腫瘤檢查方案的關鍵組成部分，它給腫瘤血供情況評估提供了參考基線，評估腫瘤血供的第一步通常是測量病灶平掃時的CT值。本研究發現在VNC圖像上病灶和腎實質CT值大于常規平掃，這些發現已有學者報道[8-9]。病變CT值較高其原因可能是由于物質分離時，造影劑沒有被完全過濾掉，致使VNC 圖像中殘留少量碘，這稍微增加了病變CT 值。另一方面，雖然統計分析顯示CT 值有明顯差異，但其絕對差異很小。在本研究中，VNC圖像與常規平掃圖像之間病變以及腎實質CT值大約只有5 HU的差異，這不會對病灶血供評估造成影響。

隨著CT 檢查的普及，越來越多的人受到了不必要的X 射線輻射，根據一項調查，大約0.5%～2%的患者因X 射線輻射而患癌癥[10]。Brenner 等[11]研究發現大于5～100 mSv X射線吸收量與腫瘤的發生關系密切。如何在不影響診斷的同時降低輻射劑量已是影像學關注焦點。由于VNC圖像的應用，允許省略常規平掃，因此能減少檢查次數，進而降低輻射劑量。本研究表明，當常規平掃省略時，射線劑量減少了約23.21%，這與Mileto 等[12]的研究結果類似。因此，VNC圖像在腎癌診斷中可納入臨床應用，以減少對患者的輻射劑量。

本研究任具有一定的局限性。（1）研究樣本相對小，異質性較強；（2）由于手動放置ROI，盡管已盡量避免潛在的干擾，但仍然存在測量誤差；（3）各期增強圖像（皮質期、髓質期期和排泄期）都可以用來獲得VNC 圖像，但如何選擇哪一期增強圖像生成VNC 圖像需進一步研究。本研究發現部分髓質期虛擬平掃圖像在集合系統內出現高密度偽影，其原因可能是由于造影劑經腎排泄，導致集合系統碘含量過高，超出濾碘閾值。所以，基于目前研究結果建議應用皮質期VNC來取代常規平掃圖像。總之，對于腎癌的診斷VNC圖像在減少掃描次數，降低輻射劑量的同時能提供與常規平掃相當的圖像質量和病灶特征評估，具有取代常規平掃的潛力。