能谱CT虚拟平扫评估肺纯磨玻璃结节的可行性研究

武卫杰，岳松伟，王会霞，吕东博，高剑波

纯 磨 玻 璃 结 节（pure ground－glass nodule，pGGN）是一种有着特殊影像表现的肺结节，在纵隔窗上不显影，在肺窗上表现为局灶性密度增高影，且不掩盖其内走行的血管及支气管影。pGGN病变可由多种原因引起，既可以是良性病变，如炎症、局限性纤维化，也可以是肿瘤性病变，如原位腺癌（adenocarcinoma in situ，AIS）、微浸润性腺癌（minimally invasive adenocarcinoma，MIA）及浸润性腺癌（invasive adenocarcinoma，IAC）［1－2］。准确鉴别肺pGGN的良恶性及恶性pGGN的病理亚型对于提升临床处理水平、改善患者预后有很大意义［3－5］。然而pGGN大多体积小、密度低，各种形态学特征尚不典型，常规CT检查能够提供的诊断信息有限。近年来，能谱CT作为一种功能学成像技术，以其独特的多参数成像优势已经用于多种疾病的鉴别诊断及疗效评估方面［6－7］，有研究发现能谱CT增强检查在磨玻璃密度肺腺癌的诊断及鉴别诊断方面具有一定的应用价值［8－9］，但同时也增加了患者辐射剂量。Revolution CT新推出的虚拟平扫技术（virtual un－enhanced images，VUE）能够在主机上基于原始单能量数据通过多物质分解技术并联合ASIR－V迭代算法重建获得虚拟平扫图像。本研究旨在探讨新的VUE技术重建虚拟平扫图像代替常规平扫（true unenhanced images，TUE）评估肺pGGN的可行性。

材料与方法

1．研究对象

前瞻性搜集2018年2月－2019年5月因GGN病史来本院行胸部平扫联合增强检查的患者，排除标准：①肺内多发GGN或者为mGGN；②有碘相关过敏史、严重肝肾功能不全。最终45例患者纳入了研究，男20例，女25例，年龄23～72岁，平均（45．3±8．6）岁，体质量指数（body mass index，BMI）平均（23．25±4．83）kg／m2。其中良性病变16例（炎性病变7例，结核9例），恶性病变29例（AIS 5例，MIA 8例，IAC 16例）。病灶横轴面最大径5～30mm。所有患者扫描前均签署知情同意书，并经伦理委员会审核批准。

2．扫描方法及图像重建

所有患者均采用GE Revolution CT常规扫描模式行胸部平扫，采用GSI Assist扫描模式行胸部能谱增强扫描。常规胸部平扫参数：管电压120kVp，自动管电流技术（100～600mAs）；能谱增强扫描参数：80kVp与140kVp瞬时切换，智能匹配管电流水平技术（200～500mAs），噪声指数均为13，探测器宽度80mm，旋转速度0．5s，扫描层厚和层间距5mm，螺距0．992∶1。扫描范围自胸廓入口处至肺底层面。对比剂浓度350mg I／mL，用量为400mg I／kg，注射时间均为25s，注射流率根据对比剂用量设定［10］。注射对比剂后25s、50s分别行动脉期、静脉期能谱增强扫描。

扫描结束采用40%ASIR－V迭代技术重建获得常规平扫图像（TUE）及双期能谱增强图像。在主机上基于能谱原始数据，采用VUE技术联合40%ASIR－V迭代水平重建双期虚拟平扫图像：动脉期VUE（APVUE）、静脉期VUE（VP－VUE）。所有图像重建层厚及层间距均为1．25mm。

3．数据及图像分析

①图像质量客观评价指标：将常规平扫图像、动静脉期虚拟平扫图像及动静脉期增强图像导入GE HealthCare ADW4．7工作站进行分析及测量。所有兴趣区（ROI）均测量3次并取平均值，采用compare功能保证ROI形状、大小及位置一致。

将ROI置于肺动脉分叉上下层面分别测量常规平扫图像、动静脉期虚拟平扫图像肺动脉主干、胸主动脉、竖脊肌CT值，置于胸壁脂肪测其CT值、SD值［11］，计算肺动脉及胸主动脉对比噪声比（CNR），CNR＝（CT1－CT2）／SD，其中CT1为待测组织CT值，CT2为竖脊肌CT值，SD值采用胸壁脂肪SD值。

将兴趣区（ROI）置于病灶最大层面分别测量常规平扫图像、动静脉期虚拟平扫图像及动静脉期增强图像病灶CT值，ROI的面积大于病灶最大横截面积的2／3，尽量避开血管、支气管成分，分别计算病灶动静脉期相对于常规平扫图像及动静脉期虚拟平扫图像的CT净增值。

②图像质量主观评分：由两名具有10年以上丰富胸部影像诊断经验的放射科医师采用盲法对TUE及双期VUE图像单独阅片，对所有图像采用5分制进行主观评分。评分标准如下［10］：5分，图像解剖细节清晰，无明显噪声和伪影；4分，图像解剖细节较清晰，噪声稍增多，略有伪影；3分，图像解剖细节欠清晰，噪声和伪影较明显，但大部分解剖结构和细节可以满足诊断；2分，图像解剖细节辨识困难，噪声和伪影很明显，严重影响图像诊断；1分，图像解剖细节无法辨识，噪声和伪影极明显，无法用于诊断。3分以上者可满足诊断要求。

③病灶的CT征象显示情况：分别统计45名患者TUE及双期VUE图像中病灶的各CT征象总数（包括边缘、形状及内部征象和邻近情况）。

④辐射剂量：记录所有患者平扫及增强扫描剂量长度乘积（dose－length product，DLP），利用公式计算有效 辐 射 剂 量（effective dose，ED），ED＝DLP×0．014［12］。

4．统计学方法

采用SPSS 22．0统计分析软件。符合正态分布的计量资料以表示，非正态分布的计量资料以中位数（上、下四分位数）［M（Q1，Q3）］表示。各客观评价指标如符合正态分布，采用方差分析进行比较，并采用LSD－t检验两两比较；如符合偏态分布采用Kruskal－Wallis H法进行比较，并采用Mann－Whitney U法两两比较。采用Kruskal－Wallis H法比较图像主观评分，并采用Mann－Whitney U法两两比较。采用t检验比较TUE加上增强扫描总ED值与省去TUE只有增强扫描总ED值的差异。以P＜0．05为差异具有统计学意义。

结 果

1．客观图像质量比较

双期VUE图像病灶及各部位CT值、肺动脉及胸主动脉CNR值、胸部脂肪SD值与TUE图像间差异无统计学意义（P均＞0．05，表1，图1）。病灶动静脉期相对于双期VUE图像的CT净增值与病灶动静脉期相对于TUE图像的CT净增值差异均无统计学意义（P均＞0．05，表2）。

2．主观质量评分比较

AP－VUE总体主观质量评分低于TUE，差异有统计学意义（Z＝4．636，P＜0．01），VP－VUE主观评分与TUE无明显差异（Z＝1．259，P＞0．05，表1）。

3．病灶的CT征象显示情况

双期VUE图像病灶的各CT征象显示情况与TUE图像无差异（表3，图1）。

4．辐射剂量比较情况

常规平扫加上双期增强的总DLP为（867．36±90．87）mGy·cm，ED为（12．14±1．27）mSv，省去常规平扫后双期增强的总DLP为（627．57±86．57）mGy·cm，ED为（8．78±1．27）mSv，差异有统计学意义（t＝12．816，P＜0．01）；省去常规平扫环节后辐射剂量降低27．68%（表4）。

表1 TUE及双期VUE图像分析指标

表2 病灶动静脉期相对于TUE及双期VUE图像CT净增值 （HU）

图1 女，47岁，左肺下叶pGGN，病理证实为浸润性腺癌。a）TUE肺窗图像，测得病灶平均CT值为－607．7HU；b）AP－VUE肺窗图像，测得病灶平均CT值为－611．5HU；c）VP－VUE肺窗图像，测得病灶平均CT值为－611．2HU；d）TUE纵隔窗图像，测得肺动脉平均CT值为40．3HU，胸主动脉平均CT值为52．2HU，竖脊肌平均CT值为43．9HU，脂肪平均CT值为－103．8HU，脂肪SD值为12．4；e）AP－VUE纵隔窗图像，测得肺动脉平均CT值为41．0HU，胸主动脉平均CT值为54．3HU，竖脊肌平均CT值为42．4HU，脂肪平均CT值为－103．5HU，脂肪SD值为12．2，存在上腔静脉硬化伪影（箭）；f）VP－VUE纵隔窗图像，测得肺动脉平均CT值为40．7HU，胸主动脉平均CT值为50．4HU，竖脊肌平均CT值为45．4HU，脂肪平均CT值为－102．3HU，脂肪SD值为11．9；g）TUE肺窗放大图像，病灶边缘光滑，形状呈椭圆形，且可看到细小血管影穿行其中；h）AP－VUE肺窗放大图像，病灶显示清晰，边缘光滑，形状呈椭圆形，且可看到细小血管影穿行其中；i）VP－VUE肺窗放大图像，病灶显示清晰，边缘光滑，形状呈椭圆形，且可看到细小血管影穿行其中。

表3 病灶TUE及双期VUE CT征象显示情况

讨 论

随着越来越多的肺pGGN被外科手术证实为早期肺腺癌［13－15］，这种有着特殊影像表现的肺结节不断受到国内外学者的广泛重视。能谱CT成像作为一种新兴技术，通过多参数定量分析有望提高纯磨玻璃密度肺腺癌的诊断及鉴别诊断，但同时也增加了患者辐射剂量。能谱CT的虚拟平扫功能可以在增强图像的基础上得到虚拟平扫图像，有望使患者免去平扫环节，降低辐射剂量。

本研究对TUE、双期VUE图像的各项客观指标进行分析对比，发现双期VUE各部位CT值、肺动脉及胸主动脉CNR值及胸部脂肪SD值与TUE间差异无统计学意义，而以往研究［16－19］发现虚拟平扫图像对图像噪声、部分组织CT值均有一定影响，分析原因可能为既往虚拟平扫技术如双源双能CT虚拟平扫图（virtual non－contrast，VNC）、宝 石CT物 质 压 碘 图（material suppressed iodine images，MSI）均基于重建后图像抑碘，在重建过程中易造成抑碘不足、抑碘不准确以及部分数据丢失或未被利用等情况，导致图像空间分辨力低，组织CT值不准确，图像质量下降。而Revolution CT最新采用的VUE技术则基于原始能谱数据进行抑碘，从原始数据中提取碘物质并进行抑制，中间消除了图像重建对原始数据的处理过程，抑碘更加准确，所获得的组织CT值更加接近TUE图像，能够获得较好的图像质量。对TUE、双期VUE图像的主观图像质量进行分析，本研究结果显示AP－VUE主观评分低于TUE，VP－VUE主观评分与TUE间无明显差异，考虑原因为AP－VUE上腔静脉碘对比剂残留较VP－VUE多，局部线束硬化伪影较明显，图像质量相对较差，与以往研究［20－21］大致相同。

表4 省去TUE前后的扫描辐射剂量比较

在TUE、双期VUE图像上对病灶进行分析，本研究显示病灶双期VUE图像CT值与TUE图像间无统计学差异，病灶动静脉期相对于双期VUE图像强化值与其相对于TUE图像强化值相比差异均无统计学意义，说明双期VUE图像可以获得相对可靠的CT值，对病灶的定量指标测量准确度较高，可以满足临床诊断要求。对病灶的CT征象显示情况进行统计分析，本研究发现双期VUE图像对病灶各种CT征象检出率均与TUE图像具有较好的一致性，而吕燕等［21］研究发现能谱CT虚拟平扫技术在肺结节或肿块的细微CT征象如毛刺征、卫星征、兔耳征、钙化灶显示方面，除病灶内部细小钙化灶显示欠佳外，余细微CT征象检出率为100%，但其研究针对的病灶均为肺内实性病变，而本研究所分析的病灶均为pGGN病变，体积小，密度低，钙化率极低，所以采用VUE技术可以真实地还原其影像学特征，在形态学分析上有代替TUE的潜能，具有潜在的临床应用价值。

本研究的局限性：①本研究样本数量较少，需要进一步扩大样本量。②本研究分析的病例只局限于pGGN病变，未将mGGN病变纳入研究，有待于今后进一步探讨。③本研究只评价了VUE图像，未与以往虚拟平扫技术进行分析比较，需要今后进一步深入研究。

综上，在肺内pGGN病变中，VUE技术在降低扫描辐射剂量的同时能够提供病灶以及各部位较准确的CT值，真实地还原病灶的影像学特征，获得较好的图像质量，具有代替TUE图像的潜能。