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目的:探讨单源双能CT单能量成像在显示脊柱溶骨性转移瘤与不同组织对比的最佳单能量水平,以及在病灶与椎管关系显示方面的应用价值。材料和方法:回顾性分析经病理证实原发肿瘤的患者,其均在2011年8月至2015年1月期于大连医科大学第一附属医院行胸和(或)腹部能谱CT扫描。结合活检、CT随访、PET-CT或骨扫描等检查,排除脊柱原发肿瘤、骨折、结核、代谢骨病和手术史,由两名放射科医师共同确诊为脊柱溶骨性转移瘤的患者42例,其中女26例,男16例,年龄范围35-93岁,平均年龄58岁。其中乳腺癌14例,肺癌21例,胃癌2例,淋巴瘤1例,肾癌1例,胆囊癌1例,肝癌1例,恶性胸腺瘤1例。42位患者中共113个脊柱溶骨性转移瘤病灶纳入研究,病灶位于胸椎53个,病灶位于腰椎60个;其中累及椎体边缘病灶80个,累及椎管病灶70个,同时进行MR扫描的病灶40个。患者均行单源双能CT能谱扫描,扫描参数:螺距1.375:1,管球转速0.8s/周,探测器宽度0.625mm×64层,管电压高、低能量瞬时切换(140k Vp、80k Vp切换时间<0.5s),管电流550m A,扫描层厚5mm,层间距5mm,CT剂量指数(CT Dose Index,CTDI)为18.28m Gy。分别获得140 k Vp混合能量图像和单能量图像(40-140 ke V,间隔10 ke V),并记录各单能量图像和混合能量图像上病灶及背景(脂肪、肌肉、椎管)的CT值和SD值,计算脊柱溶骨性转移瘤在各图像序列上的信噪比(signal to noise ratio,SNR)、对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR),公式为:SNR=CT病灶/SD背景,CNR=(CT病灶-CT背景)/SD背景。由2名影像科医师盲法分析能谱CT扫描图像,对累及椎体(椎管)边缘的80(70)个溶骨性转移瘤病灶,按以下标准在140k Vp混合能图像、40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上进行评分;1分,病灶边缘不清晰,与周围肌肉(椎管)关系不能判断,2分,病灶边缘较清晰,与周围肌肉(椎管)关系基本可以判断,3分,边缘清晰,与周围肌肉(椎管)关系可以明确判断。对行MRI扫描的40个溶骨性转移瘤病灶,在MR影像上根据病灶是否局限椎体内,分为未超出椎体边缘(阴性)和超出椎体边缘病灶(阳性),分别在140k Vp混合能图像、40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上对病灶进行诊断评价。不同背景(脂肪、椎管、肌肉)下各单能量图像与140k Vp混合能图像以及各单能量图像之间脊柱溶骨性转移瘤病灶的SNR、CNR的比较,均采用配对样本t检验,P<0.05有统计学意义;2名医师在不同序列上对溶骨性转移瘤病灶评分的一致性采用Kappa值分析,其中Kappa值0.81~1几乎完全一致,0.61~0.80高度的一致性,0.41~0.60中等的一致性,0.21~0.40一致性一般,0.0~0.20一致性极低,两评分者的各单能量图像和140 k Vp混合能图像之间的差异比较采用配对卡方检验;在判断脊柱溶骨性转移瘤与椎管关系时,同MR对比,计算不同序列上图像显示能力的灵敏度、特异度和约登指数。结果:1.在140k Vp混合能图像上与不同背景(脂肪、肌肉、椎管)进行对比,溶骨性转移瘤病灶的SNR分别为2.73±1.06、2.85±1.13、2.57±1.82,在70ke V单能量图像上与不同背景(脂肪、肌肉、椎管)进行对比,溶骨性转移瘤病灶的SNR分别为3.46±1.36、3.46±1.20、3.42±1.39,均高于140k Vp混合能图像和其他单能量图像,差异均有统计学意义P<0.05。2.在140k Vp混合能图像上与不同背景(脂肪、肌肉、椎管)进行对比,溶骨性转移瘤病灶的CNR分别为6.24±3.35、0.80±0.59、1.20±0.70;在70ke V单能量图像上,当脂肪和椎管为背景时,溶骨性转移瘤病灶的CNR分别为9.22±3.52和1.50±0.70,均高于140k Vp混合能图像和其他单能量图像,差异均有统计学意义P<0.05;在40ke V单能量图像上,当肌肉为背景时,溶骨性转移瘤病灶的CNR为1.27±0.59,均高于140k Vp混合能图像和其他单能量图像,差异均有统计学意义P<0.05。3.2名医师在140k Vp混合能量图像、40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上对累及椎体边缘溶骨性转移瘤病灶显示情况评分的Kappa值分别为0.58、0.67、0.43,140k Vp混合能量图像、70ke V单能量图像上病灶评分一致性中等;40ke V单能量图像上对病灶显示情况评分具有高度一致性。2名医师在140k Vp混合能量图像、40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上对累及椎体边缘溶骨性转移瘤病灶显示情况的评分为1.59±0.74、1.70±0.7,2.06±0.83、2.10±0.79,2.03±0.83,2.05±0.78,甲、乙两名医师在40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上评分高于140k Vp混合能图像,且差异有统计学意义,P<0.05;甲乙两名医师在40ke V单能量图像上的评分高于70ke V单能量图像,差异无统计学意,P>0.05。4.2名医师在140k Vp混合能量图像、40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上对累及椎管溶骨性转移瘤病灶显示情况评分的Kappa值分别为0.63、0.95、0.53,分别具有高度、完全、中等一致性。2名医师在140k Vp混合能量图像、40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上对累及椎管溶骨性转移瘤病灶显示情况的评分为1.99±0.85、2.01±0.80,2.06±0.83、2.04±0.82,2.30±0.75、2.30±0.72。2名医师在40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上对累及椎管溶骨性转移瘤病灶显示情况的评分高于140k Vp混合能图像,其中40ke V单能量图像上对病灶显示情况的评分高于140k Vp混合能图像,差异无统计学意义,P>0.05,70ke V单能量图像上对病灶显示情况的评分高于140k Vp混合能图像,差异有统计学意P<0.05,2名医师在70ke V单能量图像上对病灶显示情况的评分高于40ke V单能量图像,差异有统计学意义P<0.05。5.在140k Vp混合能图像、40ke V单能量图像、70ke V单能量图像上按病灶是否超出椎管计算各序列图像的的灵敏度、特异度、约登指数分别为0.50、0.79、0.29;0.74、0.90、0.64;0.78、0.91、0.69。结论:1.单源双能CT能谱单能量成像能显著提高脊柱溶骨性转移瘤的图像质量,当选取脂肪和椎管为背景时脊柱溶骨性转移瘤的最佳单能量水平是70 ke V,当选取肌肉为背景时脊柱溶骨性转移瘤的最佳单能量水平是40ke V。2.在140k Vp混合能图像、70ke V单能量图像上评价椎体边缘溶骨性转移瘤病灶与肌肉关系时可靠性一般,在40ke V单能量图像上评价椎体边缘溶骨性转移瘤病灶较为可靠,并且对病灶与肌肉的关系显示较清晰。在对累及椎管边缘溶骨性转移瘤病灶的显示中,140k Vp混合能图像、40ke V单能量图像病灶评分一致性较好,但70ke V单能量图像可以更好地显示溶骨性转移瘤病灶累及椎管的情况。3.在判断脊柱溶骨性转移瘤与椎管关系时,同MR对比,70ke V单能量图像的显示能力最佳。