双层探测器光谱CT胸部虚拟平扫与常规CT平扫影像质量比较分析.pdf
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1、国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪:383-389双层探测器光谱CT胸部虚拟平扫与常规CT平扫影像质量比较分析穆荣华,李鑫,黄光仪,杨旭日,邓梅梅,朱西琪【摘要】目的探讨双层探测器光谱CT(DLCT)虚拟平扫(VNC)在肺鳞癌与腺癌中的应用价值。方法回顾性收集经手术病理证实为肺鳞癌或腺癌病人98例,男46例,女52例,平均年龄(55.47.7)岁。所有病人均于术前1周行胸部DLCT平扫及增强扫描检查,分别获得CT真实平扫(TNC)、动脉期VNC(VNCA)及静脉期VNC(VNCV)影像。2名放射诊断医师分别在3种影像上测量病灶、肺动脉干、胸主动脉、左心房、竖脊肌、胸壁皮下脂肪的CT值
2、及SD值,并计算相应影像的对比噪声比(CNR)。对3种影像的影像质量采用5分法进行主观评价。分别记录平扫及增强扫描的辐射剂量。采用单因素方差分析对3种影像的客观评价指标进行比较,以TNC影像是的CT值为因变量,通过简单线性回归分析对双期VNC影像的CT值进行校正,然后绘制Bland-Altman plot散点图进行一致性分析。采用Friedman H检验比较3种影像的影像质量的主观评分。采用Kappa检验分析2名医师对3种影像主观评分的一致性。结果VNCA及VNCV影像上病灶、肺动脉干、胸主动脉、左心房、竖脊肌及胸壁皮下脂肪的CT值均高于TNC影像(均P0.05),VNCA影像上肺动脉干、胸主
3、动脉、左心房的CT值均高于VNCV影像(均P0.05),VNCA影像上胸壁皮下脂肪的背景噪声高于TNC影像(P0.05);经线性回归校正后,动脉期肺动脉干、胸主动脉、左心房、竖脊肌以及静脉期病灶、胸主动脉、左心房、竖脊肌、胸壁皮下脂肪VNC与TNC影像中CT值的差值在一致性界限外的数据点比例均5%,在上述各组织中2种影像方法具有良好的一致性。2名医师对3种影像的主观评分差异无统计学意义(P0.05)。VNC较TNC影像的总辐射剂量减少4.73 mSv,降低约33.4%。结论DLCT的VNC技术在肺部具有较好的碘抑制能力,VNC影像可替代TNC影像进行肺癌诊断。【关键词】双层探测器光谱CT;肺癌
4、;虚拟平扫;影像质量;辐射剂量中图分类号:R814.4文献标志码:AImage quality of dual-layer spectral chest CT:virtual non-contrast in comparison to true non-contrastimagesMU Ronghua,LI Xin,HUANG Guangyi,YANG Xuri,DENG Meimei,ZHU Xiqi.Department of Radiology,Nanxishan Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region,Guilin 541004,Chi
5、na.Corresponding author:ZHU Xiqi,E-mail:【Abstract】ObjectiveTo explore the diagnostic value of dual-layer detector spectral CT(DLCT)virtual non-contrast(VNC)in lung squamous cell carcinoma and adenocarcinoma.MethodsWe conducted a retrospective analysis of 98patients(46 males,average age 55.47.7 years
6、)who underwent DLCT imaging of the lungs,including unenhanced andenhanced scans,one week prior to surgery.The imaging protocol resulted in three types of images:true non-contrast(TNC),arterial phase VNC(VNCA),and intravenous VNC(VNCV).Two radiologists recorded CT and standard deviation(SD)values ofl
7、esions,as well as those of the pulmonary trunk,thoracic aorta,left atrium,erector spinae muscles,and subcutaneous fat in allthree image types.Contrast-noise ratio(CNR)was calculated for various images,and image quality was subjectively evaluatedusing a five-point scale.The radiation dose during the
8、plain and enhanced scan periods was recorded separately.One-wayanalysis of variance was used to compare the objective evaluation indices of each tissue among the three image types,with theCT values of TNC images serving as the dependent variable.Simple linear regression analysis was performed to cor
9、rect theCT values of dual-stage VNC images,and a Bland-Altman scatter diagram was used to assess consistency.The Friedman Htest was employed to compare subjective ratings of image quality among the three image types.The Kappa test was used to作者单位:广西壮族自治区南溪山医院放射科,桂林541002通信作者:朱西琪,E-mail:基金项目:广西壮族自治区卫
10、生健康委员会自筹经费科研课题(Z20201422)DOI:10.19300/j.2023.L20039论 著383国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪analyze the consistency between the subjective image ratings of the two radiologists.ResultsOur results showed that the CTvalues of lesions,pulmonary artery,thoracic aorta,left atrium,erector spinae muscles,and subcutaneo
11、us fat on VNCAand VNCVimages were significantly higher compared to those on TNC images(all P0.05).On VNCAimages,the CT values of pulmonaryartery,thoracic aorta,and left atrium were higher than those on VNCVimages(all P0.05).The noise of subcutaneous fat onVNCAimage was more prominent than that of TN
12、C image(P0.05).Additionally,we observed a reduction of approximately 33.4%(4.73 mSv)in the total radiation dose for VNCscans.ConclusionVNC imaging using DLCT demonstrates effective iodine suppression in lung tissue,and VNC imagescan be used as a substitute for TNC images in the diagnosis of lung can
13、cer.【Keywords】Dual-layer spectral detector CT;Lung cancer;Virtual non-contrast;Image quality;Radiation dose ,23,46(4):383-389肺癌是常见的恶性肿瘤,也是死亡的主要原因,其中非小细胞肺癌约占 85%1。双层探测器光谱 CT(dual-layer spectral detector CT,DLCT)在获取光谱影像的同时可获取 CT 真实平扫(true non-contrast,TNC)影像,光谱影像通常包括虚拟单能级、虚拟平扫(virtual non-contrast,VNC
14、)、碘浓度图以及有效原子序数图等。DLCT 中的 VNC 技术已较为广泛地应用于腹部的研究2-4。但目前尚未见研究其是否可以替代 TNC 影像对肺部肿瘤性病变进行定性分析的文献报道。本研究旨在分析 DLCT 双期胸部 VNC 影像替代 TNC 影像的可行性,并初步探讨其在肺鳞癌与腺癌诊断中的价值。1资料与方法1.1一般资料回顾性收集 2021 年 16 月在广西壮族自治区南溪山医院行胸部 DLCT 平扫及增强检查并经手术病理证实为肺鳞癌或腺癌的病人 98例,男 46 例,女 52 例,年龄 4169 岁,平均(55.47.7)岁。其中鳞癌 51 例,腺癌 47 例。纳入标准:(1)术前 1 周
15、内行 DLCT 扫描;(2)肿瘤短径2 cm 呈实性结节或肿块;(3)临床资料完整;(4)未进行过临床抗肿瘤治疗;(5)CT 检查影像质量能够满足诊断要求。排除标准:(1)肿瘤与阻塞性肺炎、肺不张或纵隔淋巴结分界不清,影响肿瘤的观察与测量;(2)肿瘤内有超过 1/2 的坏死区;(3)肺内多发转移或伴有远处转移。(4)合并其他恶性肿瘤。1.2设备与方法采用 Philips 双层探测器 IQon光谱 CT 设备行胸部 CT 常规平扫及动、静脉双期增强扫描检查。病人仰卧位,扫描范围自肺尖至膈肌水平。采用双筒高压注射器经肘正中静脉注射非离子型对比剂碘普罗胺(含碘 300 mg/mL,拜耳公司),注射剂
16、量 1.01.5 mL/kg 体质量,注射流率 3.0 mL/s,然后以相同的流率注射 30 mL 生理盐水。采用团注示踪技术以减少个体间的循环差异,监测点放置于气管隆嵴水平降主动脉,触发阈值为 150 HU;达到阈值后延迟 2 s 开始动脉期扫描,注射对比剂 36 s后进行静脉期扫描。扫描参数:管电压 120 kV,光谱CT 自适应管电流,准直器宽度 640.625 mm,螺距1.234,转速 0.27 s/r,矩阵 512512。扫描完成后将获得的数据分别进行混合迭代重建(iDose4,level 4)和投影空间光谱重建(Spectral,level 4),图像重建层厚和层间距均为 1 m
17、m。分别获得 TNC、动脉期 VNC(VNCA)和静脉期 VNC(VNCV)影像(图 1)。1.3影像分析与客观评价将数据传送到 PhilipsSpectral Diagnost Suite 9.0 工作站进行分析。由 1 位具有 7 年胸部 CT 诊断经验的医师在动脉期增强影像上勾画兴趣区(ROI),选择病灶、肺动脉干、胸主动脉、左心房、竖脊肌及胸壁皮下脂肪最大横截面及上下相邻共 3 个层面影像,ROI 尽可能大(面积接近组织区域的 1/22/3),避开有明显血管、钙化、囊变和坏死的区域。采用复制功能将 ROI 粘贴到 TNC、VNCA及 VNCV影像中,根据需要进行手动调整以校正增强扫描影
18、像和 CT 平扫影像之间的呼吸运动差异。测量每个 ROI 上的 CT 值及标准差(SD),取 3 个层面测量结果的平均值作为每个 ROI 的最终结果,并计算各结构对比噪声比(contrast noiseratio,CNR),计算公式:CNR=|CT 值组织CT 值竖脊肌/背景噪声;384国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪背景噪声=SD胸壁皮下脂肪。1.4主观评价由 2 名分别具有 3 年及 6 年胸部CT 诊断经验的放射科医师对影像质量进行主观评价,评分标准采用 5 分制5,若有分歧则通过商讨确定。1 分为优秀,无明显噪声及伪影,解剖结构和病变显示清晰,可以明确评估;2 分为良好,有
19、轻微噪声及伪影,解剖结构和病变显示比较清晰,可以进行评估;3 分为中等,有部分噪声及伪影,大部分解剖结构和病变显示仍可用于诊断;4 分为差,有严重噪声及伪影,解剖结构和病变显示不清晰,多数部位不可用于诊断;5 分为无法诊断。由上述 名放射科医师记录 VNC 和 TNC 影像上肺癌形态学特征,包括病灶直径(长、短径)、外部特征(轮廓、边界、分叶征、毛刺征)、内部特征(空气支气管征、空泡征、液化坏死、钙化)及其他征象(胸膜凹陷征、纵隔/肺门淋巴结肿大)。1.5有效辐射剂量记录平扫及增强扫描 CT 剂量容积指数(computed tomography dose index volume,CTDIvo
20、l)和剂量长度乘积(dose-length product,DLP),计算有效辐射剂量(effective dose,ED),ED=kDLP,k 为转换因子 0.014 mSv mGy-1 cm-16。1.6统计学方法采用 SPSS 21.0.0 和 MedCalc19.0.4 软件进行数据分析,并使用 GraphPad Prism9.0.2 软 件 对 数 据 进 行 可 视 化 处 理。采 用Kolmogorov-Smirnov 法对计量资料进行正态分布检验,符合正态分布的计量资料以均数标准差()表示,3 组间比较采用单因素方差分析,进一步两两比较采用 Bonferroni 检验;非正态分
21、布的计量资料以中位数M(P25,P75)表示,3 组间比较采用 FriedmanH 检验。计数资料以例(%)表示,3 组间比较采用卡方检验。分别以双期 VNC 影像上的 CT 值为自变量,以 TNC 影像各组织的 CT 值为因变量,建立简单线性回归模型,利用线性回归模型得到的斜率作为比例常数,对双期 VNC 影像 ROI 上的 CT 值进行校正,绘制 Bland-Altman 散点图分析校正后的VNC 影像 CT 值与 TNC 影像 CT 值的一致性,一致性界限(limits of agreement,LOA)表示为差值均值(Mean)1.96 SD,界外占比5%则说明 2 种测量方法一致性较
22、好。采用 Kappa 检验分析 2 名医师间主观评分的一致性,0.40 表示一致性较差;0.400.75 表示一致性中等;0.75 表示一致性较好。P0.05 为差异有统计学意义。2结果2.13 种影像客观评价指标比较3 种影像上病灶、肺动脉干、胸主动脉、左心房、竖脊肌及胸壁皮下脂肪的 CT 值差异均有统计学意义(均 P0.05),VNCA及 VNCV影像显示上述各组织的 CT 值均高于 TNC 影像(均 P0.05),VNCA影像上肺动脉干、胸主动脉、左心房的 CT 值均高于 VNCV影像(均 P0.05)。VNCA影像上胸壁皮下脂肪的背景噪声高于TNC 影像(P0.05)。3 种影像中病灶
23、、肺动脉干、胸主动脉、左心房的 CNR 值差异均无统计学意义(均P0.05)。详见表 1。2.2VNC 与 TNC 影像中各组织 CT 值的线性拟合及其一致性分析双期 VNC 影像与 TNC 影像上所有组织 CT 值均具有良好的线性拟合关系(均 P0.05),见图 2。VNC 影像中各组织校正后的 CT 值与TNC影像的一致性分析显示,动脉期肺动脉干(4.08%)、胸主动脉(4.08%)、左心房(2.04%)、竖脊肌(3.06%)以及静脉期病灶(4.08%)、胸主动脉图 1肺癌病人光谱 CT TNC 及 VNC 影像。A1-A3 图分别为左肺鳞癌病人的 TNC、VNCA及 VNCV影像。B1-
24、B3 图分别为右肺腺癌病人的 TNC、VNCA及 VNCV影像。A1A2A3B1B2B3385国际医学放射学杂志 23 Jul鸦46穴4雪表 1TNC 及双期 VNC 影像上各兴趣区的客观评价指标比较n=98影像病灶肺动脉干CT 值/HUCNRCT 值/HUCNRCT 值/HUTNC32.006.57*#1.720.99 45.916.94*#0.630.4746.236.77*#VNCA36.297.371.861.05 52.597.63#0.780.6553.077.84#VNCV34.607.001.941.02 47.477.170.820.64 50.367.13F5.3692.4
25、7920.8675.12222.043P0.0050.2890.0010.0770.001胸主动脉CNR0.650.450.770.680.840.692.8010.247左心房竖脊肌胸壁皮下脂肪CT 值/HUCNRCT 值/HUCT 值/HU背景噪声45.935.54*#0.570.4449.105.93*#-102.2110.50*#11.292.91*51.776.17#0.650.4855.427.45-97.5811.6812.553.3948.886.080.740.6453.126.63-98.9710.8511.843.1623.6553.29922.3754.5493.920
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