CT能谱成像在孤立性肺结节诊断中的应用

摘要

目的:
　　 通过对孤立性肺结节进行能谱成像(Gemstone Spectral Imaging，GSI)扫描，探讨能谱成像在肺结节鉴别诊断中的价值。
　　 材料与方法:
　　 1.能谱CT对肺结节模型CT值测量的研究用直径不同的球体模拟肺结节（直径分别为20.0、10.0、5.0mm）;每种直径的结节分别由3种密度不同的物质制成（聚丙烯、尼龙、腈纶），相应CT值分别为-100HU、60HU、100HU。结节固定在塑料肺基底模型（-900HU）内，周围加基液或基液加动物骨骼以改变模型外周环境。Discovery CT750 HD能谱CT对肺结节模型进行GSI扫描和常规扫描（混合能量）。GSI扫描参数:140kVp/80kVp瞬时切换;630mA;层厚64×0.625mm;螺距0.516(∶)1;SFOV50cm;DFOV38cm。常规扫描管电压120kVp，管电流(mA)根据GSI扫描患者的CT剂量指数确定，其他扫描参数与GSI扫描一致。对两种不同外周环境中的模型分别用三种不同的转速(0.5s/r，0.8s/r，1.0s/r)，即扫描时间分别为(0.5s，0.8s，1.0s)进行扫描。
　　 1.1、三位经验丰富的影像学医师独立测量不同扫描条件下直径为20mm结节的CT值及SD值。混合能量和单能条件下所得结节的CT值及相应的图像信噪比SNR进行比较。
　　 1.2、应用能谱图像分析软件GSI-Viewer对所有结节的单能量图像进行数据测量及分析，得出相应的最佳CNR曲线。三位经验丰富的影像学医师独立测量并记录每个结节的最高CNR的keV单能量，测量3次，取其平均值。最佳CNR的KeV条件下测量直径为20mm的结节模型CT值与73KeV及实际值比较分析。
　　 1.3、在最佳CNRKeV单能图像上对所有肺结节模型单能量图像进行数据测量及分析，得出相应的能谱曲线。反映CT值衰减的CT能谱曲线的差异可以用曲线斜率来定量评估，分析其与结节的密度、直径、扫描时间、外周环境的线性相关性。
　　 2.能谱CT对肺结节患者扫描Discovery CT750 HD能谱CT对42例经病理证实或随访的孤立性肺结节患者进行GSI扫描。扫描参数:140kVp/80kVp瞬时切换;630mA;层厚64×0.625mm;螺距0.516(∶)1;SFOV50cm;DFOV38cm;转速0.8s/r。其中鳞癌17例，腺癌15例，肺炎10例。应用能谱图像分析软件GSI-Viewer对单能量图像进行分析，得出能谱曲线，分析不同病理类型的肺结节能谱曲线的差异性。
　　 结果:
　　 1.能谱CT对肺结节模型扫描
　　 1.1、(1)分别在基液与基液+骨骼条件下对肺结节模型进行GSI扫描:所得CT值均无明显统计学差异(P＞0.05)。所有结节转速为0.8s/r及60Hu结节转速为1.0s/r时SNR无明显统计学差异(P＞0.05);其他条件下SNR间差别有统计学意义(P＜0.05)。(2)分别在基液与基液+骨骼条件下对肺结节模型进行常规扫描:所得CT值间差别均有统计学意义(P＜0.05)。所有SNR间差别亦有统计学意义(P＜0.05)。
　　 1.2、(1)所有结节模型所测得最佳CNR符合正态分布，其95％可信区间为(64.75-65.27)，则在均值65keV时，能获得最高的CNR。(2)65keV、73keV时测得直径为20mm结节的CT值与实际CT值的差异及65keV与73keV之间差异均有统计学意义(P＜0.05)。GSI扫描73keV条件下-100HU、60HU、100HU结节模型CT值分别为-133.95±0.60、23.47±1.04、89.33±1.38;65keV条件下CT值分别为-119.51±2.43、40.39±1.43、102.63±1.88。即73keV比65keV时测得结节CT值的平均值均更接近于实际的CT值。
　　 1.3、肺结节的密度、直径、扫描时间、外周环境作为自变量，能谱曲线CT值衰减率作为因变量建立一个多元回归线性模型。结果显示:“能谱曲线CT值的衰减率”与“结节密度”、“结节直径”呈正相关;“结节密度”与“能谱曲线CT值的衰减率”均比“结节直径”与“能谱曲线CT值的衰减率”具有更强的线性相关性。
　　 2.能谱CT对孤立性肺结节患者扫描对鳞癌、腺癌、肺炎的能谱曲线CT值衰减率的比较方差分析结果示:F=167.727，P=0.000＜0.005，处理因素的3组水平中至少有一组的总体平均值不同于其他各组。鳞癌、腺癌、肺炎两两比较，P均＜0.005，可以认为鳞癌组与腺癌组、鳞癌组与肺炎组、腺癌组与肺炎组的能谱曲线CT值的衰减率不等，差异有明显统计学意义。
　　 结论:
　　 GSI扫描可有效减除射束硬化伪影对CT值的影响得到较常规扫描更准确的肺结节CT值，肺结节模型在65keV的单能水平下得到最高CNR。CNR。尽管73keV条件下GSI扫描测得的CT值与实际CT值间有一定差异，但较65keV条件下CT值更准确。肺结节能谱曲线CT值的衰减率与结节密度、结节直径呈正相关，结节密度相关性更大。即不同密度、不同直径的结节，其能谱曲线CT值的衰减率有差异一定，不同密度结节之间差异大。不同病理类型的肺结节其能谱曲线CT值的衰减率有一定差异。