容积分割法评估孤立性肺结节(SPN):CT灌注拟合动态增强的初步研究

摘要

目的：
　　 利用64排螺旋CT灌注扫描拟合多期动态增强扫描技术，对不同性质孤立性肺结节(solid pulmonary nodule，SPN)应用全体素容积阈值分割法进行评估，比较全体素容积阈值分割法及传统兴趣区(region of interest，ROI)法测量的重复性，分析恶性、良性和炎性SPN增强后体素指数(voxel index，VI)的变化特点，评价灌注拟合多期动态增强扫描结合容积阈值分割法对SPN性质的诊断潜力。
　　 材料与方法：
　　 对病理或临床治疗随访证实的40例SPN患者(恶性结节17例；良性结节15例；炎性结节8例)行MSCT平扫及灌注拟合多期动态增强检查。平扫协议：重建层厚2.5 mm，重建间隔2.5 mm，120 kV，100 mA，螺旋扫描方式。对比剂注射方案：欧乃派克/优维显(350/370 mgl/ml)，总量50/80ml，速度4.0～4.5 ml/s。灌注及动态增强扫描协议：扫描条件为120kV，100mA，重建层厚2.5mm，灌注扫描分两序列实现(间隔7.5s)，扫描自注射对比剂后7s开始，轴位扫描，探测器覆盖宽度40mm，单次曝光时间0.4s，间隔1 s，共采集29次。多期动态增强延迟时间分别为60 s，90 s，120 s，150 s，180 s，240 s，300s及7min，除第60s行全肺螺旋扫描，余各期均为SPN局部轴位扫描。
　　 将图像数据传输至GE AW4.4工作站，进入Reformate协议，重建不同时间点的结节厚层MIP三维图像，利用工具栏的Scalpel三维切割工具将结节从周围肺实质内完整切割出来，剔除血管及胸膜结构。利用3D color ROI功能选项对切割完整的全体素结节按CT值进行阈值区间分割，阈值区间：-120～0 Hu、1～15Hu、16～30 Hu、31～45 Hu、46～60 Hu、61～75 Hu及76～120 Hu。记录平扫及增强各期全体素SPN各阈值区间的容积百分数，即体素指数(voxel index，VI)，同时用传统兴趣区法(region of interest，ROI)测量不同期相SPN的CT值。以上两种测量方法均进行观察者内(2次)及观察者间(1次)的重复性测量，比较两种方法重复性测量的一致性。计算各段阈值区间的VI绝对变化值，观察不同性质结节VI绝对变化值随时间的变化规律，找出差异性最大的阈值区间，并绘制该区间的时间-VI绝对变化值曲线。观测恶性组、良性组及炎性组曲线的特征，评价灌注拟合多期动态增强扫描结合容积阈值分割法对SPN性质的诊断潜力。
　　 结果：
　　 1.容积阈值分割法测量VI值，重复性测量具有满意的观察者内一致性(测量结果的平均差为-0.0038，P=0.697>0.017；95％一致性范围为-0.79～0.79)和观察者间一致性(测量结果的平均差为0.0035，P=0.159>0.017；95％一致性范围为-1.24～1.24)。
　　 2.传统ROI法测量结节CT值，重复性测量具有满意的观察者内一致性(测量结果的均值为-0.1724Hu，P=0.505>0.017；95％一致性范围为-6.22Hu～5.87Hu)和观察者间一致性(测量结果的均值为0.0831，P=0.440>0.017；95％一致性范围为-8.55～8.72)。
　　 3.容积阈值分割法重复性测量中观察者内一致性(阈值分割法：x±s=0.02±0.04；ROI法：x±s=0.13±0.22；Z=14.537，P=0.000<0.001)和观察者间一致性(阈值分割法：x+s=0.01±0.02；ROI法：x±s=0.29±0.33；Z=14.537，P=0.000<0.001)均好于传统ROI法。
　　 4.恶性组(P=0.000<0.001)、良性组(P=0.000<0.001)及炎性组(P=0.000<0.001)SPN各阈值区间各时间点VI绝对变化值有显著差异，且VI绝对变化均值直方图形态有显著差异，不同性质组的VI绝对变化均值直方图形态各具特点。
　　 5.多组秩和检验结果结合直方图分析显示三种性质的结节VI绝对变化均值各时间点的变化幅度在阈值区间76～120Hu内显示的差异最大。
　　 6.在阈值区问76～120Hu内，恶性组、良性组及炎性组SPN的时间-VI绝对变化均值曲线形态各具显著特点。
　　 结论：
　　 1.采用Scalpel3D切割工具，解决了邻近血管及胸膜SPN分割困难的问题。
　　 2.全体素容积阈值分割测量VI值法及传统ROI测量CT值法的重复性测量均具有较好的观察者内/观察者间一致性。
　　 3.全体素容积阈值分割测量VI值法测量的观察者内/观察者间一致性均比传统ROI测量CT值法好。
　　 4.分析SPN各阈值区间VI绝对变化值的直方图特征以及SPN在76～120Hu阈值区间内的时间-VI绝对变化值曲线的形态特征，对SPN的诊断及鉴别诊断有一定指导意义。