仿真甲状腺模型评价CT估算甲状腺体积准确性及影响因素

马铁昆 曹剑鸣 王学红 杨淑敏 杨宇舟

仿真甲状腺模型评价CT估算甲状腺体积准确性及影响因素

马铁昆 曹剑鸣 王学红 杨淑敏 杨宇舟

目的探讨CT估算甲状腺体积各种方法的准确性，为甲亢131I治疗剂量计算及手术切除治疗等提供依据。方法制作实测体积为8.5、12、17、20、24、33、42、66 cm3，中间宽厚，两头尖薄近似体内甲状腺形状的仿真甲状腺模型，共8个;采用西门子Symbia true point SPECT-CT仪行CT扫描及图像重建处理，然后用SPECT/CT仪自带的容积计算软件分别以密度阈值法及层厚3 mm和5 mm手动勾边法估算甲状腺模型体积，并用椭球体公式计算模型体积，均与模型实测体积作配对资料t检验和相关关系分析。结果甲状腺模型实测体积与密度阈值法及3 mm手动勾边法估算体积无统计学差异(t=0.6605，2.2539;P=0.5301;0.0589)且高度正相关(r=0.998，0.998);而甲状腺模型实测体积与5 mm手动勾边法及椭球体公式法估算体积有统计学差异(t=5.7391，3.7499;P=0.0007，0.0072)，且3 mm和5 mm层厚手动勾边法之间也有统计学差异(t=4.0664;P=0.0048)。结论甲状腺能通过一定密度范围与周围组织完全区分时，CT密度阈值法可较准确、简便地估算甲状腺体积，否侧需采用手动勾边法估算，层厚最好不超过3 mm，操作相对繁锁，但准确性高于5 mm层厚手动勾边及椭球体公式估算体积。

仿真模型;计算机体层摄影术，甲状腺体积;阈值;手动勾边;椭球体

甲状腺体积(thyroid volume，TV)是甲状腺疾病的诊疗、疗效判定及其流行病学研究的重要指标之一。由于甲状腺的几何形状是多种多样的，触诊、B超及放射性核素平面显像估算甲状腺体积误差均较大［1］，SPECT断层显像相对较准确［2］，而CT对组织结构及解剖层次显示优于SPECT。本研究对不规则拟甲状腺模型行CT扫描及图像重建处理，采用多种的方法估算模型体积，探讨CT估算甲状腺体积各种方法的准确性及影响因素。

1 材料和方法

1.1 模型制作 将面粉用含有消毒灵的水揉匀成可成形固定的面团，切成大小不等长方体形面块，测量各面块长、宽、高，计算体积分别为 8.5、12、17、20、24、33、42、66 cm3，再将各面块捏成中间宽厚、两头尖薄，近似体内甲状腺形状的仿真甲状腺模型，共8个;并将甲状腺模型固定在直径为2 cm纸管上。

1.2 图像采集 将模型置于检查床上，采用西门子Symbia true point SPECT-CT仪行 CT扫描(130KV，90 mAs，层厚 3 mm，螺距1 mm)。

1.3 图像处理及甲状腺模型估算 利用SPECT-CT自带的CT容积测算软件先采用设置密度(20-160HU)阈值自动估算模型体积(密度阈值法);然后分别设置3 mm和5 mm两种层厚条件，选择目标模型从开始-结束的横断面图像，手动勾画各层甲状腺轮廓，由容积软件计算、叠加各层体积(面积×层厚)［3］估算甲状腺模型体积(手动勾边法)，测量均由两名有经验的医师分别独立进行;最后测量各模型厚、宽、高各最大径线数值，以椭球体计算公式π/6×厚×宽×高计算各模型体积。

1.4 统计学方法 资料处理利用PEMS 3.1统计软件包做配对资料t检验和直线相关分析。

2 结果

甲状腺模型实测体积与密度阈值法及3 mm手动勾边法估算体积无统计学差异(t=0.6605，2.2539;P=0.5301;0.0589)且高度正相关(r=0.998，0.998);而甲状腺模型实测体积与5 mm手动勾边法及椭球体公式法估算体积有统计学差异(t=5.7391，3.7499;P=0.0007，0.0072)，且 3 mm 和 5 mm层厚手动勾边法之间也有统计学差异(t=4.0664;P=0.0048)(表1，2)。

表1 甲状腺模型体积实测值及各组估算值配对资料t检验

表2 甲状腺模型体积实测值及估算值相关系数及假设检验

3 讨论

131Ⅰ治疗甲亢需要个别计算合适的131I剂量，手术治疗甲亢也需要确定术中甲状腺留存量，这些都需要预先准确估算甲状腺体积作为处置依据，才能取得较好疗效同时降低复发率和甲低发生率［4、5］。放射性核素平面显像法及触诊法估算甲状腺重量误差约 ±20% 左右［1、6］。自 1978 年 Brown 等［7］提出实时超声法按照典型椭球体体积公式计算甲状腺大小，虽不断改进，但受操作者按压轻重、径线测量准确及甲状腺形态不规则等影响，误差仍较大［8］。SPECT断层重建图像是二维或三维的立体图像，辅以良好的计算机软件可以较准确的估算甲状腺体积［9、10］。CT较之SPECT具有清晰度高及良好的组织层次和毗邻关系的分辨能力，测量中甲状腺腺体不被挤压和变形，被认为能最大程度降低测量误差［11、12］。但以往研究均是和核素平面显像法或实时超声法进行比较研究，或采用长条、球形、椭球形等相对规整的模型。本研究采用不规则的中间宽厚，两头尖薄的仿真甲状腺模型，能更接近体内甲状腺真实情况。

估算甲状腺体积，边界的确定是最关键的。CT对甲状腺的真实轮廓及甲状腺内病灶情况显示较清楚;正常甲状腺CT平扫时其密度明显高于邻近血管及肌肉组织等，与肌肉组织比较平扫时 CT值约高出30～50Hu，增强后约高出90～130Hu［13、14］，对比明显，边界清楚，理论上可以设定一个密度阈值范围估算甲状腺体积。本研究设定密度阈值为20-160HU，利用SPECT-CT自带的CT容积测算软件可快捷、准确、自动地估算甲状腺模型体积，多次重复测量值不变，且与实际体积非常接近(P=0.5301)并高度正相关(r=0.998)。但临床实践中甲状腺往往密度欠均匀，即使增强扫描也很难避免气管及甲状软骨等影响，特别是Grave’s病患者甲状腺往往是密度普遍性下降，甲状腺与周围组织密度差异并不很大，而在有甲亢症状或同位素扫描为“热结节”时不宜行增强CT检查［14］，如采用密度阈值法自动估算甲状腺体积，必然会出现“漏记”或“过记”。因此临床应用中绝大部分需采用手动勾边法，研究结果显示层厚为3 mm时，估算体积仍较为准确(P=0.0589)(r=0.998)，但操作较繁杂，且存在客观和人为因素的影响。层厚为5 mm手动勾边估算的甲状腺模型体积与实测值差异较大(P=0.0007)，主要因素是层厚增加，甲状腺切面间轮廓变化增大，勾画的面积与真实的切层平均面积误差增加，相应的各层体积(面积×层厚)测量误差也随之增加，同时从测量数值上看，手动勾边的测算值一般都稍大于实测及密度阈值法估算体积，可能与担心“漏记”而使勾边时贴紧不够有关。采用椭球体公式计算的体积与实测值差异较大(P=0.0072)，也多大于实测体积，可能与本研究所采用的仿真甲状腺模型的横断面呈“月牙形”或“类三角形”，而不是“圆形”或“椭圆形”有关。

综上所述，我们认为CT可以较准确的估算甲状腺的体积，特别是对于需手术切除部分甲状腺或需进一步了解甲状腺细微的组织结构的病例较为适用，如果甲状腺密度均匀且能通过一定密度范围与周围组织完全区分时，密度阈值法快捷、准确地估算甲状腺体积，否则需采用手动勾边法估算，层厚应一般应小于3 mm。值得注意的是甲状腺是一内分泌脏器，在临床功能异常出现时，CT图像甲状腺可表现为正常［14］，因此通过CT图像的形态估算的体积可能将甲状腺内存在的低功能区或高功能区“不恰当估算”，而SPECT等功能显像在这方面有很好的互补作用。

［1］ 马寄晓，刘秀杰.实用临床核医学.原子能出版社，1990，341.

［2］ 陈艳，石锐.甲状腺体积SPECT测量影响因素研究及初步应用.中华核医学杂志，1992，12(3):157-159.

［3］ Hegedus L Thyroid size determined by ultrasound.Influence of physiological factors and non-thyroidal disease.Dan Med Bull，1990，37(3):249-263.

［4］ 周前，林祥通，刘世贞，等.甲状腺核医学.科学出版社，1990:178-180.

［5］ 吴在德.外科学.人民卫生出版社，2001:339.

［6］ 周新建，刘世贞，周前.核素显像和B超测算甲状腺重理的对比研究.中华核医学杂志，1997，17:165-167.

［7］ Brown MC，Spencer R.Thyroid volume estimated by use of ultra sound in addition to scintigraphy.Acta Radiol Oncol，1978，17:338-341.

［8］ 朱继宜，王翔，熊淑媛.经验公式在B超测量甲状腺重量中的应用.数理医药学杂志，2002，15(2):181.

［9］ 陈再君，蒋宁一，陶滔，等.用SPECT断层显像体积积分法测定甲状腺重量.中华核医学杂志，2004，24(3):172-173

［10］ 桂文来，陈再君，罗茂香，等.单光子发射型计算机断层摄影术体积积分法估测甲状腺重量.临床荟萃，2004，19(1):8-10.

［11］ 顾光官，邹新农，王心涛，等.CT测定甲状腺体积(重量)的研究及临床应用.临床放射学杂志，1998，17(2):84.

［12］ 刘彤，李志霞，陈志雨，等.CT测量在评价甲状腺残留量及残留率中的应用研究.中国实用外科杂志，2004，24(11):672-674.

［13］ 苏丹柯，刘剑仑，谢东，等.正常成人甲状腺CT表现.广西医科大学学报，2000，17(3):375-377.

［14］ 唐俊军，吴元佐.正常成人甲状腺的CT研究及临床意义.中国医学影像技术，2004，20(增刊):4-5.

Study of accuracy and influencing factor of estimating thyroid volume by CT using emulation thyroid gland models

MA Tie-kun，CAO Jian-ming，WANG Xue-hong，et al.
Department of nuclear medicine，The firstaffiliated hospital of Kunming Medical College，Kunming 650032，China

ObjectiveTo investigate the accuracy of various methods of volume estimation with CT，and to provide accurate volume(mass)of thyroid for radioiodine or surgical therapy in patient with hyperthyroidism.Methods8 models of emulation thyroid were designed with real volume 8.5，12，17，20，24，33，42，66 cm3 respectively;each of the models was scanned with CT of Siemens symbia true point SPECT-CT，and has reconstructed images.Volume of thyroid models were evaluated by the volume calculation software of SPECT-CT using density threshold and manual tracing(3 mm and 5 mm thickness)respectively，Their volume were estimated with ellipsoid formula as well.ResultsNo statistical difference was found in the estimation volume of density threshold or manual tracing(3 mm thickness)of emulation thyroid model compared to its real volume(t=0.6605，2.2539;p=0.5301，0.0589)，and high positive correlation was found between real volume and estimated value from two methods(r=0.9998，0.9998).but between model real volume and estimation volume of manual tracing(5 mm thickness)or ellipsoid formula there was statistical difference respectively(t=5.7391，3.7499;P=0.0007，0.0072)，and the difference between 3 mm and 5 mm thickness manual tracing is significant(t=4.0664;P=0.0048).ConclusionWhen the thyroid was completely distinguished from the surrounding tissues through a certain density range，the method of density threshold could accurately and easily estimate the volume of thyroid.If not，the method of manual tracing with thickness not more than 3 mm was better，its operation is relatively complicated，but it’s accurate than manual tracing(5 mm thickness)and ellipsoid formula in estimating volume.

Emulation model;CT;Volume of thyroid;Threshold value;Manual tracing;Ellipsoid

65000昆明医学院第一附属医院核医学科