数字化断层融合技术(DTS)在肺结节筛查中的临床应用研究

来源 :南方医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lailinyang
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[背景与目的]肺结节病灶为临床常见多发病,其影像学征象、病理类型较多,诊断及鉴别诊断比较困难,而在所有肺部结节病变中,以肺癌危害性最为显著,也是近几十年临床重点关注的疾病之一,如何综合应用多种影像诊断方法,充分发挥各种检查手段的优势,克服其缺点,优势互补,是肺部结节疾病诊断领域中一大热点,肺部结节病灶早期诊断及治疗是提高病变治愈率及降低死亡率的关键。   迄今为止,常规X线胸片仍是肺部结节筛查应用最普及的方法。研究表明,对高危人群定期胸片检查虽然不能降低肺癌的死亡率,但可提高早期切除率,延长生存期。然而,由于组织重叠多,常规胸片对肺部结节病灶的检出率及对结节的良、恶性诊断率十分有限。数字化摄影(Digital radiography,DR)的问世,使胸片检查对肺内各个部位细微结构的显示更加清晰,但DR仍未克服组织重叠过多的弊端,对肺内结节的显示、分析仍然受限。   CT扫描的图像质量及诊断价值已勿庸质疑,能检出5mm以上、甚至更小的肺部小病灶,叶段支气管可全部显示,因此可检测起源于支气管的小肺癌,同时能清晰显示肺部炎症、纵隔淋巴结肿大,满足临床影像诊断的要求。但CT存在以下缺点:①空间分辨率比较低,因相邻血管影的干扰以及横断扫描层面与斜行的支气管不完全相切,CT对早期肺癌漏诊率可达53%,以中央型肺癌居多;②筛查人群每年均须接受CT扫描,累积辐射剂量较大;③检查费用较高,作为筛查手段,其性价比值得商榷。   上述两种成像技术手段优势互补,但对部分特殊部位病灶仍有不同程度的检出缺陷,而且辐射剂量、性价比及检查流程等诸多问题使得人们去改善和寻求新的成像技术。数字化断层融合技术(Digital tomosynthesis,DTS)作为新的检查方法之一,可以多方向直接断层,对病灶在纵向的边缘形态及临近结构的变化显示更加清楚,为进一步研究肺结节边缘的形态、临近结构的变化、肺门、气管、支气管及其分支的显示提供了新的手段,可明显提高肺部结节的检出率及诊断准确率;而且辐射剂量较低,价格相对较低。   本研究的目的:通过比较常规数字X线摄影(Digital radiography,DR)胸片、数字化断层融合技术(Digital tomosynthesis,DTS)及计算机体层摄影(Computed tomography,CT)对肺部结节的检出率及对结节病灶良、恶性的诊断准确率,应用X2检验来客观评价上述三种检查方法的诊断效能。根据对比标准不同,将课题分为两部分,第一部分研究常规DR和数字连续断层技术对肺部结节的检出率,即敏感性(Accuracy rate),第二部分研究肺部结节的DR、DTS及CT的影像表现与病理联系,以及三种方法对结节良、恶性的诊断准确率,即特异性(Specificity),从而探讨DTS对肺结节的检出价值,概括总结其中较为有意义的指标,指导临床判定结节的良、恶性,减少误诊。   [材料与方法]   1.临床资料收集2010年10月~2011年4月间在我院发现肺部结节患者83例,收纳标准包括:①同时经DR、DTS及CT检查;②每位患者肺部结节数≤3个;③患者屏气良好,图像清晰;④结节位于双侧肺野内,包括与心影重叠的区域;⑤既往及现在无其他严重肺部疾患病史,如肺结核、支气管扩张等;无与呼吸系统相关的其他系统疾病,如先天性心脏病、肺源性心脏病、可引起肺部间质性改变的结缔组织病等;所有病例在此之前无手术、放化疗等临床干预措施。   发现肺部直径为0.5≤D≤3.Ocm结节总共125个,其中0.5≤D<1.0cm的40个,1.0≤D<2.0cm的44个,2.0≤D≤3.0cm的41个;男性53例,女性29例,年龄19岁~68岁,平均年龄47.3岁,中位年龄44岁。其中46例孤立性肺结节经细胞学、穿刺或手术病理检查,男性31例,女性15例,年龄23岁~68岁,平均年龄48.6岁,中位年龄47岁。病理结果包括如下病种:周围型肺癌28例,转移瘤5例,炎性假瘤3例,结核7例,硬化性血管瘤2例,错构瘤1例。   2.检查设备及方法胸部平片应用SIEMENS双平板探测器ARISTOS MX2型直接数字化摄影(Direct digital radiography,DDR)系统。数字连续断层融合图像采用日本岛津公司的sonialvsion satireⅡ数字连续断层融合系统(Tomosynthesis)。CT采用GE的LightSpeed16排CT机。   83例患者均同时行常规DR胸片、胸部连续断层融合及CT检查,拍摄时DR采用站立后前位,胸部连续断层融合采用站立前后位,CT采用平卧位,所有检查均取得患者知情同意。   胸部DR采用条件为120KV,0.5~1.0mAs;胸部连续断层融合采用球管做与中线呈40°夹角的弧线运动,球管与平板相对运动中连续曝光74次,时间为5s。球管到胶片的距离(Source image distance,SID)为110mm,层间距3mm,有效视野17×17inch,120kV,0.5mAs,采用滤波反投影算法(filter back projection,FBP),重建得到67帧冠状面图像。CT扫描参数:120kV,50mAs,扫描层厚5.0mm,扫描范围为肺尖至肺底。三种方法检查前指导患者控制呼吸,取得合作,曝光时相均选用患者深吸气后屏气曝光。   3.阅片方法   显示器:EIZO G22型(3M)医用双屏液晶显示器。   PACS系统:南方医科大学自主研发的南方PACS系统。   从PACS工作站中下载每例患者的DR图像与连续断层融合重建后的图像,在安静、温湿度适宜、光线良好的室内,3位高年资放射科医师,在不知道临床信息和其他检查结果的情况下独立阅片;观片时间、距离不限,可进行窗宽、窗位调节、放大及黑白反转等PACS所拥有的后处理功能。   实验分为两部分,第一部分观察内容包括:三种方法对肺内结节的显示个数;第二部分观察内容包括:在三种检查的图像中观察结节的形态、密度、边界、大小、分叶征、空泡征、胸膜凹陷征、毛刺征、钙化及卫星病灶等。在正式实验前通过预实验使每位医师熟悉判断标准、观察内容及操作流程。   4.统计学分析3位高年资医师独立阅片后详细记录,取占多数意见的结果作为最终统计学数据;3位医师结果均不一致时,则由各位医师商讨并经上级医师综合达成一致后,得出最终的结果并作好相应记录。   第一部分   按结节大小分为3组(0.5≤D<1.0cm,1.0≤D<2.0cm,2.0≤D≤3.0cm),以CT作为相对金标准,分别观察三组之间在常规DR胸片和数字断层融合图像上对相应部位结节的检出率,并对结果进行X2检验。   第二部分   ①以病理论断作为金标准,分析肺部孤立性肺结节在DR、DTS及CT三种图像中的特征,比较判断其诊断良恶性的准确率,并对结果进行X2检验。   ②以病理证实的肺癌在CT平扫及重建图像所显示部分征象,包括分叶征、空泡征、胸膜凹陷征、毛刺征显示例数作为相对金标准,对比DR及DTS对上述4种征象的显示率,并对结果进行X2检验。   统计学分析均采用SPSS13.0软件进行配对计数资料X2检验(McNemar检验),P<0.05认为有统计学差异。   [结果]83例肺部结节患者,结节直径范围为0.5≤D≤3.0cm,每位患者肺部结节数≤3个,CT中总共显示结节125个,其中0.5≤D<1.0cm的40个,1.0≤D<2.0cm的44个,2.0≤D≤3.0cm的41个;DTS中总共显示结节110个,其中0.5≤D<1.0cm的33个,1.0≤D<2.0cm的37个,2.0≤D≤3.0cm的40个;DR中总共显示结节87个,其中0.5≤D<1.0cm的19个,1.0≤D<2.0cm的30个,2.0≤D≤3.0cm的38个。在DR、DTS及CT中均为孤立性肺结节46例,肺癌为28例。   第一部分:   以CT检出肺部结节数目为相对金标准:   ①结节直径在0.5≤D<1.0cm范围内,DR的检出率为47.5%,DTS的检出率为82.5%,对直径在此范围内的肺结节显示率DTS优于DR,二者之间具有统计学差异(P=0.001)。   ②结节直径在1.0≤D<2.0cm范围内,DR的检出率为68.2%,DTS的检出率为84.1%,对直径在此范围内的肺结节显示率DTS优于DR,二者之间具有统计学差异(P=0.016)。   ③结节直径在2.0≤D≤3.0cm范围内,DR的检出率为92.7%,DTS的检出率为97.6%,DTS与DR对直径在此范围内的肺结节显示率相近,二者之间不具有统计学差异(P=0.625)。   ④DR对肺结节检出率与结节直径不存在线性趋势(P=0.061),DTS对肺结节检出率与结节直径也不存在线性趋势(P=0.600)。   第二部分:   以病理学检查作为金标准,收集上述影像资料及病理资料完整的孤立性肺结节46例,DR、DTS及CT分别对孤立性肺结节良恶性的正确判定例数为19、36、39例,正确率分别为45.7%、78.3%、84.8%;   ①DR、DTS及CT者判定肺部结节良恶性的准确率具有统计学差异(P=0.001):   ②DTS与DR,DTS优于DR,两者判定肺部结节良恶性的准确率具有统计学差异(P=0.001);   ③DTS与CT,DTS与CT相近,两者判定肺部结节良恶性的准确率不具有统计学差异(P=0.375)。   以病理证实的28例肺癌在CT平扫及重建图像所显示部分征象,包括分叶征、空泡征、胸膜凹陷征、毛刺征显示例数作为相对金标准,对上述征象在DR及DTS中的显示例数进行比较:   ①DTS与DR对分叶征的显示DTS优于DR,显示率具有统计学差异(P=0.013)。   ②DTS与DR对毛刺征的显示DTS优于DR,显示率具有统计学差异(P=0.022)。   ③DTS与DR对胸膜凹陷征的显示DTS优于DR,显示率具有统计学差异(P=0.012)。   ④DTS与DR对空泡征的显示DTS优于DR,显示率差异不具有统计学差异(P=0.500)。   [结论]   1.由于DTS独特的成像原理,可以较清晰显示肺部细微的解剖结构,相对DR,明显提高肺部结节的检出率,可作为肺部结节筛查的一种主要手段。   2.对于孤立性肺结节良恶性的判断及肺癌早期征像的显示,DTS技术极大的丰富了DR系统,为病变的诊断及鉴别诊断提供了更为丰富的影像学信息;与DR相比,DTS技术具有一定优势,有助于提高肺部结节病变的敏感性及特异性,降低了单纯应用DR胸片诊断的漏诊率及误诊率。   3.DTS对肺结节的检出率稍逊于CT,尤其是对1cm以下结节的检出。但DTS与CT相比,对肺部结节良恶性判断的准确率相近,两者差异不具有统计学意义,在考虑辐射剂量因素下,DTS不失为一种较好的影像诊断手段。因此,DTS可作为肺部结节筛查的一种有效手段,部分替代CT检查。   综合应用各种影像检查方法,可明显提高对肺部结节的检出率及诊断正确率。   4.DTS检查的选择性应用   ①DTS技术在胸部主要用于DR图像中出现可疑病变、对肺部结节良恶性的鉴别、高危人群中的早期肺癌筛查及原有其它肿瘤病史患者的复查。   ②由于DTS技术较DR的辐射剂量有所增加,且曝光及后处理时间相对较长,检查速度减慢,在普通人群的常规胸部检查中,此检查的广泛应用与低剂量CT普查,值得商榷。   ③在大量胸腔积液、肺不张、弥漫性肺部疾病及胸膜广泛增厚的情况下,DTS不具有优势,应直接进行CT检查;肥胖者及呼吸不能良好控制的患者亦应做CT检查。  
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