能譜CT虛擬平掃在兒童肝腫瘤中的應用價值

吳亞莉，魏偉安，易婷

肝腫瘤作為兒童常見的實體腫瘤，其發病率不斷上升，兒童肝腫瘤約占兒童惡性腫瘤的0.3%～2.0%[1]，且兒童肝母細胞瘤發病率以2.18%的速率逐年遞增[2]。目前，CT已成為臨床評估肝腫瘤最常用的影像學方法之一，但其多期掃描產生的高輻射是造成醫源性輻射的重要原因并可能增加繼發性癌癥的風險[3]；而能譜CT則可通過對增強圖像進行后處理產生虛擬平掃(virtual non-contrast,VNC)圖像，從而具有降低輻射劑量的潛質。其中一種通過水碘兩種物質分離形成水基(water based,WB)圖，另一種通過對單能量70 keV的圖像進行物質抑碘形成虛擬無增強圖像，即物質壓碘(material suppressed iodine,MSI)圖[4-5]。雖然,林禹等[6]通過對成人進行肝能譜CT研究，結果表明三期VNC與真實平掃(ture non-contrast，TNC)有較高的匹配度且均滿足影像診斷需求,但對兒童肝腫瘤的研究相對較少。因此，本研究通過分析能譜CT的WB圖和MSI圖在兒童肝腫瘤中的臨床應用，旨在探討虛擬平掃替代真實平掃從而降低輻射劑量的可行性。

材料與方法

1.病例資料

連續性搜集2021年1月-2021年5月我院肝腫瘤患兒30例，其中男19例，女11例，年齡2.25～9.58歲，平均(4.78±1.95)歲，全部患兒均行腹部CT四期掃描，包括平掃期、動脈期、門脈期及肝實質期。病例排除標準：①圖像運動偽影較多；②臨床及影像資料不完整。

2.檢查方法

對于不配合的患兒口服水合氯醛，按0.2 mL/kg劑量給藥，待患兒熟睡后方可進行CT檢查。CT檢查采用GE Revolution CT 掃描機，患兒取仰臥位，掃描范圍從膈頂至雙腎下緣，增強掃描采用非離子型等滲對比劑碘克沙醇(320 mg I/mL)，劑量1.5 mL/kg，以1.0～1.5 mL/s流率使用雙筒高壓注射器(Ulrich,Germany)經手背靜脈注射，于肝門層面腹主動脈設置ROI觸發，當閾值達到180 HU時行動脈期掃描，門脈期和肝實質期分別在動脈期后20 s和60 s進行掃描。掃描參數：轉速0.6 s/r，螺距1.375:1，準直器寬度80 mm，掃描層厚和層間距均為2.5 mm。平掃期、動脈期和肝實質期均采用管電壓120 kV，管電流220 mAs。門脈期采用GSI掃描模式，管電壓80/140 kV，管電流195 mAs。所得原始圖像均行多模型迭代重建(Adaptive statistical iterative reconstruction Veo,ASIR-V),重建層厚和層間距均為0.625 mm,權重為40%，門脈期能譜圖像采用物質分離技術得到虛擬平掃圖像，分別是MSI圖和WB圖。

3.圖像評估

客觀評估：將TNC、MSI和WB圖像傳至AW4.7后處理工作站上進行分析，所有數據測量均由同1位放射科技師完成。首先，在TNC圖和MSI圖的肝門層面測量腹主動脈、脾和左側豎脊肌的CT值和SD值，以左側豎脊肌SD值作為圖像背景噪聲。其次，在TNC圖、MSI圖和WB圖上，選取顯示肝腫塊最大的同一層面進行測量，在腫塊的實質部位和周圍正常的肝實質區勾畫感興趣區(ROI)測量CT值(水基值)和SD值。所有數據均采用compare功能測量3次，取其平均值作為最終測量結果。計算肝實質和肝腫塊的信噪比(signal noise ratios，SNR)值，SNR=CTROI/SDROI；計算肝腫物的對比噪聲比(contrast noise ratio,CNR)值，CNR=(CT肝實質-CT腫塊)/0.5×(SD肝實質+SD腫塊)。

主觀評分：由2位兒科影像醫師(10年以上工作經驗)以門脈期增強圖像作為參考，對TNC、MSI和WB三組平掃圖像采用5分法進行評分：1分，圖像質量極差，噪聲大，解剖結構和病灶顯示不清且無法做出診斷；2分，圖像質量較差，噪聲較多，解剖結構和病灶部分模糊，仍不能滿足診斷要求；3分，圖像質量一般，噪聲中等，解剖結構和病灶可以區分，尚能作出診斷；4分，圖像質量良好，噪聲較少，解剖結構和病灶細節顯示較好；5分，圖像質量極好，無噪聲，解剖結構和病灶顯示清晰。當2位醫師主觀評分出現分歧時，取其平均值作為最終數據。

病灶檢出能力:綜合增強掃描圖像顯示的病灶作為評判標準，分別比較TNC、MSI和WB對肝腫瘤病灶的檢出能力，計算各自敏感度。

記錄每例患兒的CT劑量長度乘積(dose-length product，DLP)，并計算有效輻射劑量(effective dose，ED)。ED=DLP×k，其中k為組織權重因子，k=0.020 mSv/mGy·cm。

4.統計學分析

結 果

1.一般資料

所有患兒均行手術病理活檢，30例患兒中乙肝肝硬化合并肝癌1例，肝母細胞瘤13例，間葉錯構瘤6例，局灶性增生5例，嬰兒內皮血管瘤I型3例，感染病灶2例。

2.圖像質量評估

TNC與MSI圖像對比：兩組脾和左側豎脊肌的CT值之間差異無統計學意義(P>0.05)，TNC圖像的肝實質CT值高于MSI圖像，而MSI圖像的背景噪聲、肝腫瘤和腹主動脈的CT值、肝實質和肝腫瘤的SNR值均高于TNC圖像，差異均具有統計學意義(P<0.05,表1)。TNC、MSI和WB圖像對比：三組圖像的CNR值之間差異有統計學意義(Z=15.529，P<0.001)，表現為WB圖像的CNR(4.74±0.32)高于TNC圖像(3.07±0.27)和MSI圖像(3.41±0.28)，差異有統計學意義(P<0.001)，而MSI圖像與TNC圖像之間差異無統計學意義(P=0.238)。

表1 TNC圖與MSI圖的客觀參數比較

2位放射科醫師對三組圖像主觀評分結果的一致性較好。其中，TNC與MSI的主觀評分差異無統計學意義(P>0.05)，且均高于WB圖像(P值分別為0.002、0.008,表2)。MSI和WB圖像對腫塊邊界和內部結構的顯示優于TNC圖像(圖1、2)，但MSI和WB圖像對小鈣化、出血灶的顯示欠佳(圖3)。

圖1 乙肝肝硬化合并肝癌患者,男，8歲。a) 門脈期(PV)圖示門靜脈主干癌栓栓塞(箭)； b) 真實平掃(TNC)圖示門靜脈主干增寬，其內的癌栓顯示不清(箭)； c) 物質壓碘(MSI)圖，門脈主干癌栓清晰顯示(箭)且優于TNC； d) 水基(WB)圖，門脈主干癌栓清晰顯示(箭)，但主觀評分低于TNC和MSI。 圖2 肝母細胞瘤患者,女，1.5歲。a) 真實平掃(TNC)圖，肝母細胞瘤的邊界顯示不清(箭)； b) 物質壓碘(MSI)圖，肝母細胞瘤的邊界顯示清晰(箭)，同時瘤內液化壞死灶較TNC顯示清晰； c) 門脈期 (PV)圖，ROI分別置于肝母細胞瘤實質成分(紅)、脾(藍)及脾門類結節(綠)； d) 原子序數圖，脾門類結節(綠)與脾(藍)的原子序數分布相近且遠離肝母細胞瘤(紅)，提示脾門類結節為副脾結構； e) 能譜曲線圖，脾門類結節(綠)與脾(藍)的能譜曲線斜率相近且高于肝母細胞瘤(紅)，提示脾門類結節為副脾結構。 圖3 外生性肝母細胞瘤患者,男，3歲。a)真實平掃(TNC)圖示瘤內鈣化灶(箭)；b)物質壓碘(MSI)圖，鈣化灶顯示范圍縮小(箭)；c)水基(WB)圖，鈣化灶同樣顯示欠佳(箭)。

表2 2位醫師對三組圖像質量的主觀評分 (例)

病灶檢出能力(敏感度)：TNC檢出54個病灶(79.41%,54/68)，MSI檢出58個病灶(85.29%，58/68)，WB檢出57個病灶(83.82%,57/68)，三者對病灶的檢出率差異無統計學意義(Z=0.897，P=0.639)。

3.輻射劑量比較

輻射劑量：真實平掃的DLP[(174.12±11.87) mGy/cm]和ED[(3.48±0.23) mSv]均高于門脈期GSI的DLP[(152.79±10.42) mGy/cm]和ED[(3.05±0.21) mSv]，差異均具有統計學意義(P<0.001)，虛擬平掃較真實平掃的有效輻射劑量下降約12%，而缺少平掃的三期掃描較常規四期掃描的有效輻射劑量下降約22%。

討 論

常規CT平掃圖像用來分析腫瘤的一般特征表現，結合增強圖像能準確觀察腫瘤強化特點及血供情況，還能評估治療前后腫瘤的改變[7-8]。肝CT檢查常需結合多期相掃描共同進行，導致患兒接受大劑量輻射并提高了繼發癌癥的風險，因此如何降低輻射劑量的同時又能將CT掃描的優勢充分發揮顯得尤為重要。能譜CT通過物質分離技術將增強序列中的對比劑碘去除形成VNC圖像，利用VNC替代TNC,減少CT掃描期相從而達到降低輻射劑量的目的。

近年來關于能譜CT虛擬平掃的研究有較多分歧。朱小倩等[9]通過研究發現肝實質的平掃與動脈期VNC的CT值存在統計學差異，而與靜脈期VNC的CT值無統計學差異。林禹等[6]則認為肝三期增強VNC與常規平掃TNC之間的肝實質CT值差異均無統計學意義，且VNC的SD值均小于TNC。而王麗橦[10]通過對原發性肝癌進行研究,結果顯示VNC的CT值和SNR值均高于TNC。眾所周知，平掃圖像的CT值僅取決于組織的固有特征，而虛擬平掃圖像的CT值則是通過碘水物質分離將圖像的碘成分去除后的數據創建的，因此碘濃度跟BMI和組織心血管系統等有關[11-12]。一項針對293例腎腫物的回顧性分析結果顯示不同機型的VNC圖像具有較好的診斷性能[13]，且對病灶特征的顯示與平掃圖像具有較高的一致性，但VNC和TNC兩者圖像CT值的平均最大差值為9.2 HU，這與本研究結論相近。本研究以富血供肝腫瘤為主，研究對象為生長發育階段的兒童，其新陳代謝旺盛，因此可能導致MSI在肝實質和肝腫瘤的CT值與TNC存在差異，但最大差異均不超過6 HU，且兩者的SNR值均高于TNC。

劉東權等[14]通過對腎占位病變的虛擬平掃進行研究，發現雖然WB圖的CNR值高于TNC圖，但兩者對病灶的顯示能力無明顯差異，這與本研究的結論相一致。本研究中MSI與TNC的CNR值無明顯差異，但MSI卻可通過測量CT值反映物質衰減特性，這是WB所不能提供的。本研究結果顯示TNC、MSI、WB三者間對肝病灶的檢出能力無明顯差異，但MSI和WB對鈣化的顯示能力較弱，這可能與虛擬圖像算法的識別誤差有關[15]。Lacroix等[16]研究發現門脈期VNC對肝病灶的顯示能力強于TNC，這可能與研究對象、腫瘤類型的不同有關，其乏血供肝腫瘤占比達73%。本研究以兒童富血供腫瘤為主，腫瘤內的碘成分在虛擬圖像重建過程中未能完全分離，其對比度弱于乏血供腫瘤。另外，本研究結果顯示雖然能譜掃描的輻射劑量低于常規掃描，但MSI圖與TNC圖之間的主觀評分無明顯差異，這與之前的大多數研究結論相一致[5-6，9，15-16]。采用VNC的三期掃描方案替代TNC的四期掃描方案，輻射劑量可降低約22%。

本研究存在以下局限性：病例數較少，未能進一步研究強化模式、供血方式與VNC之間的相關性，同時缺乏動脈期和實質期VNC數據，未來需增加各型肝腫瘤的病例數行進一步分析，同時結合能譜曲線、碘基圖、原子序數等多參數能譜CT數據進行兒童肝腫瘤的綜合研究。

綜上所述，兒童肝腫瘤門脈期能譜CT的VNC與TNC具有較高的匹配度，其中MSI還可提供反映物質X線衰減特性的CT值，可以替代TNC，以減少患兒掃描期相從而降低輻射劑量。