双源CT双能量虚拟平扫对喉癌的诊断价值

金弋人

郑 冬 ZHENG Dong

蒋 悦 JIANG Yue

张 夏 ZHANG Xia

韩 丹 HAN Dan

赵 卫 ZHAO Wei

双源CT双能量虚拟平扫对喉癌的诊断价值

金弋人JIN Yiren

郑 冬ZHENG Dong

蒋 悦JIANG Yue

张 夏ZHANG Xia

韩 丹HAN Dan

赵 卫ZHAO Wei

喉癌是常见的头颈部恶性肿瘤，发病率约占全身肿瘤的1%～5%，并呈明显上升趋势[1-2]。CT对喉癌的定位及显示侵犯范围较为理想，常用于术前全面评估病变及制订合理的治疗计划。CT检查一般为平扫、动脉期、静脉期三期扫描，对患者的辐射不容忽视，鉴于颈部有甲状腺这一敏感器官，更应关注颈部CT检查的辐射剂量[3]。双能量CT虚拟平扫（virtual noncontrast CT，VNCT）可以从增强扫描图像中重建出平扫图像，从而减少一期扫描，达到降低辐射剂量的目的，目前该技术已广泛用于胸、腹部检查[4-9]，而头颈部应用较少。本研究拟探讨双能量VNCT用于喉癌检查的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2015年10月－2016年4月于昆明医科大学第一附属医院行CT检查的49例患者，均经病理证实为喉癌，其中男42例，女7例；年龄45～78岁，平均（63.54±10.07）岁。临床表现以声嘶、吞咽困难、喉痛、咳嗽、异物感、颈部肿块为主要症状。所有患者均行常规平扫及双能量双期增强扫描，检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Flash双源CT（Somatom De fi nition）行颈部常规平扫及双能量双期增强扫描。患者取仰卧位，颈部伸直，平行于喉室或声门声带扫描，范围包括舌骨会厌上缘到环状软骨下缘或肿瘤下界下5～10 mm[10]。扫描参数：常规平扫（conventional noncontrast，CNC）电压100 kV，管电流200 mAs，开启CARE kV及CARE Dose 4D；动脉期及静脉期采用双能量模式扫描：A管电压140 kV，电流70 mA，B管电压Sn100 kV，电流68 mA，开启CARE Dose 4D，双能融合系数0.5，螺距0.7，重建层厚0.75 mm，间隔0.5 mm。对比剂采用碘普罗胺1.0 ml/kg（拜耳公司，370 mgI/ml），注射速度3.0 ml/s。增强扫描应用自动触发扫描，主动脉弓CT值达100 HU延迟5 s扫描动脉期，动脉期后25 s扫描静脉期。

1.3 图像后处理 采用Siemens MMWP（syngo MMWP，version 2008A；Siemens Medical Solutions）工作站，将动、静脉期双能图像调入双能软件“Liver VNC”，将碘对比剂融合比率调为0得到动、静脉期虚拟平扫（VNC）图像，窗宽及窗中心分别为315 HU、25 HU。

1.4 图像分析 由1名影像主治医师和1名影像学专业硕士分别分析，若有分歧则请1名副主任医师综合分析达成一致意见。①定量评估：包括喉部病变组织、同层面胸锁乳突肌、皮下脂肪、肿大淋巴结以及空气的平均CT值、标准差即噪声（SD）、计算信噪比（SNR）及对比噪声比（CNR）。两组图像相同层面、相同位置分别测量3次取平均值，SNR=病灶CT值/噪声，CNR=（病灶CT值－同层面胸锁乳突肌CT值）/背景SD的绝对值。ROI置于病灶中心，大小为病变的70%，尽量避开坏死、钙化，并测量颈部肿大淋巴结的大小。②图像质量评分：采用5分等级标准[11]，5分，解剖细节及病灶清晰，能明确评价；4分，解剖结构和细节及病灶较清楚，能够评价；3分，大部分解剖结构及病灶可以满足诊断，少数图像不能进行评价；2分，解剖结构及病灶显示不清楚，不足以发现细节；1分，解剖结构及病灶模糊，不能诊断。3分以上为能满足诊断要求。喉癌的形态学观察包括病变部位、形态、大小、边界、钙化、内部结构、骨质破坏、前联合受累及周围间隙受侵情况。

1.5 辐射剂量 机器自动生成CT容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）、剂量长度乘积（doselength product，DLP），并根据公式（1）计算有效剂量（effective dose，ED）。因常规三期扫描参数及扫描范围一致，故常规扫描模式剂量为常规平扫剂量的3倍。双能量扫描因省去常规平扫，辐射剂量为动、静脉双期增强扫描剂量之和。

其中k值采用欧洲CT质量标准指南颈部平均值0.0059[12]。

1.6 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计量资料以±s表示，平均CT值、SNR、CNR比较采用配对t检验，VNCT和CNC图像显示病灶的差异采用秩和检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 形态学比较 CNC和动、静脉双期VNC图像均显示病灶形态呈结节状4例，菜花状9例，不规则形35例，巨块形1例。43例边界清晰，6例边界模糊。囊变坏死29例，钙化1例，声门旁间隙受侵17例，会咽前间隙受侵10例，前联合受累11例，喉软骨侵犯14例，颈部淋巴结肿大31例，远处转移2例。两种方法均能显示相同喉癌病灶的形态、大小、边界、发现病灶内囊变坏死、周围间隙侵犯及骨质破坏，VNC图像对囊变坏死显示较CNC好（图1），VNC显示钙化较CNC密度稍减低（图2）。

2.2 定量指标比较 VNC图像CT值小于CNC，差异有统计学意义（P＜0.01），见表1。VNC动、静脉期病灶噪声大于CNC，SNR及CNR值小于CNC，差异有统计学意义（P＜0.01），见表2。CNC图像质量评分为（4.37±0.30）分，高于VNC动脉期的（3.86±0.75）分和VNC静脉期的（3.71±0.47）分，差异有统计学意义（t=10.11、9.23，P＜0.05）；所有图像评分均在3分以上，达到诊断要求，3组间评分差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

2.3 辐射剂量比较 单期CNC的CTDIvol、DLP、ED低于双能量双期扫描，差异有统计学意义（t=－15.60、－13.56、－13.56，P＜0.01），但常规三期扫描CTDIvol、DLP、ED均高于双能量双期扫描，差异有统计学意义（t=29.58、19.76、19.76，P＜0.01），见表4。双能量双期扫描ED较常规三期扫描降低约0.42 mSv（18.3%）。

图1 男，61岁，喉鳞状细胞癌。A～C分别为轴位CNC、动脉期VNC、静脉期VNC图像，均较好地显示双侧声带软组织肿块，其左侧见1个类圆形低密度坏死区，均显示清楚（箭），A～C图像病灶CT值、噪声、SNR、CNR分别为61.6 HU、8.1、7.60、1.23，54.8 HU、9.3、5.89、1.06，55.7 HU、9.8、5.68、1.13，图像主观评分均为4分

图2 男，68岁，喉鳞状细胞癌。A～C分别为轴位CNC、动脉期VNC、静脉期VNC图像，均较好地显示双侧声带软组织肿块，其内见细小钙化点（箭），双侧甲状软骨及左侧勺状软骨骨质破坏，VNC图显示细小钙化点较浅淡，但骨质破坏均显示较好。A～C图像病灶CT值、噪声、SNR、CNR分别为53.6 HU、7.4、7.20、1.58，47.8 HU、8.3、5.75、1.10，45.1 HU、8.8、5.12、1.04，图像主观评分均为4分

表1 CNC与VNC图像CT值比较（±s，HU）

表1 CNC与VNC图像CT值比较（±s，HU）

注：与CNC比较，*P＜0.01。CNC：常规平扫；VNC：虚拟平扫

扫描方式 病灶 胸锁乳突肌 皮下脂肪 淋巴结 空气CNC 52.46±6.59 60.74±7.23 －78.22±4.09 53.12±8.62 －999.80±2.05 VNC（动脉期） 44.58±7.34* 51.12±7.89* －49.56±5.76* 45.17±9.52* －996.80±3.25*VNC（静脉期） 43.06±7.86* 52.43±8.45* －47.30±5.21* 43.81±9.26* －996.40±1.95*

表2 CNC与VNC图像质量客观指标比较（±s）

表2 CNC与VNC图像质量客观指标比较（±s）

注：与CNC比较，*P＜0.01。CNC：常规平扫；VNC：虚拟平扫；SNR：信噪比；CNR：对比噪声比

扫描方式 病灶噪声（HU） 病灶SNR 病灶CNR CNC 7.34±2.63 7.14±1.23 1.54±0.56 VNC（动脉期） 8.14±2.38* 5.47±2.87* 1.19±0.43*VNC（静脉期） 8.91±2.11* 4.83±3.19* 1.23±0.68*

3 讨论

双源CT具备2套独立的X线球管探测器系统，2套球管同时扫描，系统将2套数据组合在一起，形成双源CT双能量成像的硬件基础。根据同种物质在不同X射线能量下衰减系数不同，双能量扫描图像数据经二维线性方程调整后，可区分碘及其他物质[13]，对增强图像进行碘分离及去除可得到类似CNC的VNC图像。第二代双源CT在高能谱X线管后采用选择性能谱滤过技术，达到了能谱纯化并降低噪声的目的，提高了在相同射线剂量下对碘的区分能力[14-16]。

本研究结果显示，VNC图像的CT值、SNR、CNR均小于CNC图像（P＜0.01），图像主观评分低于CNC图像（P＜0.05），提示CNC图像质量较VNC高，但主观评分均高于3分，均能满足诊断需求，与谢晓洁等[17]的研究一致。既往研究报道对VNC图像质量存在争议[18-19]，可能与各研究扫描条件不同及是否使用迭代重建有关，本研究中动、静脉期图像采取相同方式获得VNC图像，故两组VNC图像质量差别不大，与王勇等[20]的研究一致。谢晓洁等[17]报道VNC对钙化显示不佳，可能漏诊细小钙化（＜3 mm），其可能原因是：①VNC图像平均CT值降低可能使钙化密度下降，导致细小钙化不显影；②VNC图像噪声较高，SNR在钙化区域更低，可使钙化边缘模糊；③在物质抽取过程中部分钙化灶被当成碘对比剂而与VNC图像分离；④图像重建层厚大于细小钙化最大径，部分容积效应致细小钙化不显示[17,21-22]。尽管VNC对检出钙化的敏感性稍有不足，但喉癌病变中钙化罕见，本组49例患者仅1例有细小钙化，且钙化对本病的定性无决定性意义。喉部病灶对周围骨质破坏是判断喉部病变良恶性的重要指标，尽管VNC图像骨质的显示较CNC图像浅淡，但本组均能诊断骨质破坏。VNC与CNC图像对囊变坏死显示均较好，部分VNC图像对囊变坏死的显示较CNC更好，可能与VNC图像保留了轻度增强效果、且图像融合提高了组织对比度有关。本研究结果显示，CNC与VNC对喉癌病灶的定位、形态、大小、边界及淋巴结大小的显示无显著差异，且2种方法发现病灶内囊变坏死、周围间隙侵犯及骨质破坏的诊断符合率完全一致，提示VNC图像可用于诊断喉癌。

颈部有对射线敏感的甲状腺，故减少检查的辐射剂量非常重要。尽管本研究中单次双能量扫描剂量大于单次CNC，但双能量双期检查辐射剂量较常规三期扫描降低约18.3%，减少了受检者接受的辐射剂量，并节约了扫描时间，与文献报道[3,22]相近。本研究中，常规平扫采用100 kV扫描，而既往研究对于头颈部VNC一般采用120 kV扫描[3,17]，本研究中剂量较既往研究降低，且图像质量也均可满足诊断要求，若采用VNC后，再减少一期CNC则可大幅度降低辐射剂量。

总之，双能量CT动、静脉期VNC均可以在保证图像质量、不影响喉癌诊断的前提下降低辐射剂量，动、静脉期VNC图像质量无明显差异，有望取代CNC用于喉癌的术前诊断评估及术后复查。但本研究未进行详细的TNM分期，同时本研究未纳入良性病变，有待进一步研究。

表3 CNC与VNC主观评分比较（例）

表4 不同扫描方式辐射剂量比较（±s）

表4 不同扫描方式辐射剂量比较（±s）

注：与单期常规扫描比较，*P＜0.01；与常规三期扫描比较，#P＜0.01。CTDIvol：CT容积剂量指数；DLP：剂量长度乘积；ED：有效剂量

扫描方式 CTDIvol（mGy） DLP（mGy·cm） ED（mSv）单期常规扫描 4.36±1.25 129.26±34.21 0.76±0.02单期双能量扫描 5.87±2.34 159.09±43.13 0.93±0.03常规三期扫描 13.58±3.43 389.37±67.08 2.29±0.07双能量双期扫描 10.32±4.29*# 318.25±89.70*# 1.87±0.14*#

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（本文编辑 张春辉）

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Dual-energy Dual-source Virtual Non-contrast CT Imaging of Laryngeal Carcinoma

目的探讨双源CT双能量虚拟平扫代替常规平扫诊断喉癌的可行性，以减少受检者的辐射剂量。资料与方法49例经手术及病理证实的喉癌患者行颈部常规CT平扫和双能量动、静脉双期扫描，经双能后处理软件处理得到动、静脉期虚拟平扫图，比较常规平扫与虚拟平扫图像病灶平均CT值、病灶信噪比、对比噪声比、病灶形态、图像质量评分及辐射剂量的差异。结果常规平扫图平均CT值、病灶信噪比、对比噪声比及图像质量评分均高于动、静脉期虚拟平扫图像，差异有统计学意义（P＜0.05），而动、静脉期虚拟平扫图像评分差异无统计学意义（P＞0.05）。虚拟平扫图的图像评分均在3分以上，达到诊断要求，与常规平扫图像评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；常规平扫与虚拟平扫病灶形态、大小、边界、发现病灶内囊变坏死、周围间隙侵犯、骨质破坏及周围淋巴结大小比较无差异。双能量动、静脉期扫描较常规三期扫描辐射剂量降低约0.42 mSv（18.3%）。结论采用双能量CT扫描可在保证喉癌患者图像质量不影响诊断的前提下，降低辐射剂量，具有较好的应用价值。

喉肿瘤；体层摄影术，X线计算机；质量控制；辐射剂量

PurposeTo assess the feasibility of dual-energy dual-source virtual noncontrast (VNC) CT in the diagnosis of laryngeal carcinoma, in order to reduce radiation hazard.Materials and MethodsForty-nine patients with clinically identified laryngeal carcinoma underwent conventional non-contrast (CNC) scan as well as arterial and venous dual-phase and dual-energy VNC scan. The VCN images of arterial and venous phase were obtained by using the dual-energy software. The mean CT value, signal-to-noise ratio (SNR), contrast noise ratio (CNR), lesion morphology, image quality and radiation dose were compared between the VNC and CNC images.ResultsThe mean CT value, SNR, CNR and image quality scores of CNC were higher than those of VNC images of arterial and venous phase (P＜0.05). There was no signi fi cant difference in the image quality scores of VNC between the arterial and venous phase (P＞0.05). The image quality scores of VNC were all above 3, which could meet the diagnostic requirements. There was no signi fi cant difference in the shape, size, boundary and cystic necrosis of the lesions, invasion of the surrounding space, osteolytic destruction and size of the surrounding lymph node between the CNC and VNC image. The radiation dose of dual-phase dual-energy scan was 0.42 mSv, which was 18.3% lower than that of the conventional three-phase scan.ConclusionFor laryngeal carcinoma, the VNC images from the dual-energy CT scan can be used to reduce the radiation dose without affecting image quality and diagnosis accuracy, which has good clinical value.

Laryngeal neoplasms; Tomography, X-ray computed; Quality control; Radiation dosage

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.04.002

昆明医科大学第一附属医院影像学科CT室云南昆明 650032

韩 丹

Department of Imaging, the First Af fi liated Hospital, Kunming Medical University, Kunming 650032, China

Address Correspondence to:HAN Dan

E-mail: kmhandan@sina.com

R739.65；R730.42

2016-10-25

修回日期： 2016-12-23

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第4期：246-250

Chinese Journal of Medical Imaging

2017 Volume 25 (4): 246-250