CT能譜成像在肝癌的診斷和鑒別診斷中的研究.pdf

1、目的：通過體外實驗研究評價CT能譜成像(Spectral Imaging)功能參數(shù)的有效性，并探討這些參數(shù)在小肝癌的診斷以及鑒別診斷方面的臨床應用價值，從而為肝癌的早期檢測和系統(tǒng)診斷提供一種新穎可靠的影像學方法。
　　 方法：第一部分：能譜CT功能參數(shù)在體外實驗中的研究采用體模研究的方法，將含碘對比劑溶液用蒸餾水分散成16種不同的濃度（mg/ ml）于20毫升的硬塑料管體模中，濃度依次為0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5

2、，0.6，0.7，0.8，0.9，1，2，5，10，20，30(mg/ml)。采用寶石能譜CT（Discovery CT750HD，GE Healthcare, USA）能譜成像（Gemstone spectral imaging ，GSI)的掃描方法對體模進行掃描。結(jié)合能譜成像的重建/后處理引擎與GSI瀏覽器, 可重建出常規(guī)混合能量（140kVp）的圖像（方案A）和一組單光子能量水平的圖像（范圍40keV至 140keV，間隔10ke

3、V）（方案B）。將兩種方案中所測試管的對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR)和圖像噪聲值進行計算和分析。將方案B中檢測試管的最佳CNR值和圖像噪聲值進行優(yōu)化選擇后，通過配對t檢驗的方法與方案A中的結(jié)果進行比較。能譜成像碘含量測定的體模研究 采用體模研究的方法，將含碘對比劑溶液用蒸餾水分散成16種不同的濃度（mg/ ml）于20毫升的硬塑料管體模中，濃度依次為0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6

4、，0.7，0.8，0.9，1，2，5，10，20，30(mg/ml)。采用寶石能譜CT能譜成像的掃描方法分別在0.6s/轉(zhuǎn)，0.8s/轉(zhuǎn)和1.0s/轉(zhuǎn)這三種轉(zhuǎn)速條件下對體模進行掃描。結(jié)合能譜成像的重建/后處理引擎與GSI瀏覽器, 可重建出常規(guī)混合能量（140kVp）的圖像（方案A）碘基物質(zhì)密度圖像（水基/碘基物質(zhì)對）（方案B）。分別將三種轉(zhuǎn)速條件下將方案A中測得的CT值和方案B中測得的碘基值與碘含量真實值之間的相關(guān)性和差異性進行比較分析

5、。采用SPSS13.0統(tǒng)計學軟件，對數(shù)據(jù)進行Pearson's相關(guān)分析和t檢驗的統(tǒng)計學分析。第二部分：CT能譜成像在小肝癌診斷價值方面的研究 回顧性分析接受寶石CT能譜成像雙期掃描的肝癌患者23例（男性20例，女性3例，年齡范圍為43—67歲，平均年齡為55歲），病灶26個(瘤徑≤3-cm)。結(jié)合能譜成像的重建/后處理引擎與GSI瀏覽器,可重建出常規(guī)混合能量（140kVp）的圖像（方案A）和單光子能量水平（范圍40keV至 140keV

6、，間隔10keV）的圖像（方案B）。將兩種方案中病灶的對比噪聲比（contrast-to-noise ratio，CNR)和圖像噪聲值進行計算和分析。將方案B中檢測小肝癌的最佳CNR值和圖像噪聲值進行優(yōu)化選擇后，通過配對t檢驗的方法與方案A中的結(jié)果進行比較。第三部分：CT能譜成像在肝癌和血管瘤鑒別診斷方面應用價值的研究。回顧性分析CT平掃期接受寶石CT能譜成像的患者47例（男性29例，女性18例），病灶50個（血管瘤，18個；肝癌合并肝

7、硬化，12個；肝癌不合并肝硬化，17個）。結(jié)合能譜成像的重建/后處理引擎與GSI瀏覽器,可重分別建出一組單能量圖像（范圍40keV-140keV）和原子序數(shù)圖像（effective atomic number ，Effective-Z)。計算病灶單能量-HU變化曲線圖的斜率和原子序數(shù)的數(shù)值。采用t檢驗的方法分別將肝臟血管瘤與肝癌合并肝硬化以及肝血管瘤與肝癌不合并肝硬化之間對這些參數(shù)進行比較和分析?；仡櫺苑治鼋邮軐毷疌T能譜成像雙期增強掃

8、描的患者49例（男性39例，女性10例），病灶65個（血管瘤30個；肝癌合并肝硬化9個；肝癌不合并肝硬化26個）。從碘基物質(zhì)密度成像中獲得碘濃度（IC，iodine concentrations）值并計算相對于主動脈的標準化的碘濃度值（NIC，normalized iodine concentrations）。計算動脈期（arterial phase，AP)和門脈期（portal phase，PP)之間病灶的碘濃度值之差（iodine

9、concentration difference ，ICD)以及病灶相對于周圍正常肝實質(zhì)的對比噪聲比（lesion-to-normal parenchymal ratio， LNR）。采用t檢驗的方法，分別將肝臟血管瘤與肝癌合并肝硬化以及肝血管瘤與肝癌不合并肝硬化之間對NIC, ICD, LNR這三個參數(shù)進行比較和分析。計算這些參數(shù)定量分析病灶的能力以及鑒別疾病的敏感度和特異度。再由兩名放射學者采用常規(guī)的方法對每個病灶的影像學特點進行定

10、性分析和評估，并計算其敏感度和特異度。然后將定量分析和定性分析的結(jié)果進行比較。
　　 結(jié)果：第一部分：能譜CT功能參數(shù)在體外實驗中的研究。方案B中，所測試管單能量水平的最佳CNR值集中分布在50keV、和60keV，比例分別為13％和 87％。方案B的最佳單光子能量水平的CNR（24.19±23.00）要高于方案A中的CNR（17.53±15.82）（p=0.004）。圖像噪聲水平的最低點都集中位于60keV（100％）。而且，

11、方案B中單光子能量圖像噪聲的最低值（9.68±1.19）要低于方案A中（11.63±2.02）的圖像噪聲值，具有統(tǒng)計學意義（p=0.0005）。方案A中的CT測定值和方案B中的碘基測定值在0.6s/轉(zhuǎn)，0.8s/轉(zhuǎn)和1.0s/轉(zhuǎn)的條件下都與碘含量真實值之間存在顯著相關(guān)性（方案A中r均為0.999，p< 0.0001；方案B中0.6s/轉(zhuǎn)組r為0.999，0.8s/轉(zhuǎn)組和1.0s/轉(zhuǎn)組r均為1.000，p < 0.0001）。方案A中的C

12、T測定值無法與碘含量真實值之間的差異性無法進行比較，但是方案B中的碘基測定值與碘含量真實值之間的差異卻無統(tǒng)計學意義（p>0.05）。第二部分：CT能譜成像在小肝癌診斷價值方面的研究。方案B中，最佳CNR值在動脈期（arterial phase，AP）時分別位于40keV (38.46％), 50keV (26.92％) 和 70keV (69.23％) 的單能量水平，而在門脈期（portal venous phase，PP）時則分別位于

13、40keV（30.77％）和70keV（69.23％）的單能量水平。優(yōu)化后方案B中的CNR在兩期掃描中都顯著高于方案A中的CNR(p<0.05)。方案B中的圖像噪聲的最低值主要位于70keV的單能量水平（AP：100％，PP:93.33％），與方案A中的結(jié)果無顯著差異。第三部分：能譜CT在肝癌和血管瘤鑒別診斷方面應用價值的研究。 (1)CT能譜成像在平掃期對肝癌和血管瘤的鑒別診斷 Effective-Z和曲線的斜率這兩個參數(shù)的值在肝臟血

14、管瘤（8.08±0.38, 0.52±0.38 ）要顯著高于肝癌合并肝硬化（7.81±0.12, 0.27±0.11）以及肝癌不合并肝硬化（7.87±0.12，0.32±0.11）(p<0.05)。但是這兩個參數(shù)在肝癌合并肝硬化及肝癌不合并肝硬化之間無顯著差異。聯(lián)合這兩個參數(shù)在能譜CT平掃成像上鑒別肝癌和血管瘤的敏感度和特異度分別是57％和83％。 (2) CT能譜成像在雙期增強掃描期對小肝癌和小血管瘤(d<=3cm)的鑒別診斷 雙期掃

15、描中，肝臟小血管瘤和肝癌合并肝硬化以及肝癌不合并肝硬化之間的均一化的碘基值（normalized iodine concentrations，NIC) (0.47±0.24 vs 0.23±0.08, 0.23±0.10 in AP; 0.83±0.38 vs 0.47±0.86, 0.52±0.11 in PP)和LNR(5.87±3.36 vs 2.56±1.10, 2.29±0.87 in AP; 2.01±1.33 vs 0.9

16、6±0.16, 0.93±0.26 in PP)這兩個參數(shù)上都存在顯著的差異性（P <0.05）。肝血管瘤中的ICD值(1.37±0.84mg/cc)也顯著高于肝癌合并肝硬化(0.33±0.29 mg/cc) (p<0.05)以及不合并肝硬化的值(0.82±0.99 mg/cc) (P<.000)。通過對NIC 和LNR這兩個定量分析的參數(shù)優(yōu)化組合,發(fā)現(xiàn)其在單期和雙期掃描中鑒別肝臟小血管瘤和小肝癌的敏感度和特異度要高于常規(guī)定性分析。

17、r>　　 結(jié)論：CT能譜成像的體外研究表明能譜成像中的單能量圖像可以降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量和圖像對比度；碘基物質(zhì)密度圖像的碘基測量值可以用于臨床的定量分析研究。在進一步的臨床研究中，我們發(fā)現(xiàn)單能量成像可以在不犧牲圖像質(zhì)量的前提下提高小肝癌病灶的檢出率；CT能譜成像中多個參數(shù)的聯(lián)合應用在平掃期像中具有區(qū)別肝癌和血管瘤的潛力，在雙期增強掃描成像中則可以提高肝癌和血管瘤鑒別的敏感度。以上這些研究結(jié)果表明，CT能譜成像對肝癌的診斷和鑒別診