不同ROI的选择方法对胃癌能谱CT参数值影响的研究

曹波，牛根亮

西安国际医学中心医院 影像诊疗中心，陕西 西安 710100

引言

胃癌是临床常见的消化道恶性肿瘤，发病率及死亡率居胃部肿瘤首位，是我国仅次于肺癌的第二大癌症致死性疾病，严重危及患者生命健康[1]。目前，CT是胃癌术前评估首选检查方法，但常规CT检查诊断主要依据病灶形态学改变进行评价，诊断能力有限。近年，随着影像学技术的发展，能谱CT成像技术广泛应用，其完成了传统CT形态成像至时间-能量成像的转变，在获得组织形态学信息的同时还能获得不同单能量图像、病变碘图及能谱曲线等信息，用于反应病变血流灌注及分子生物学特征[2-3]。研究证实，单能量迭代重建图像、碘含量及能谱曲线斜率等参数能够提高图像质量，反应组织灌注差异及组织内微血管密度，用于指导临床[4]。较其他实体肿瘤，胃癌作为空腔脏器，采用影像学方法术前评估病变相对困难，不同形态病灶及轴位扫描中胃的不同形态直接影响胃癌病灶测量的准确性及可测量性，增加了病灶感兴趣区（Region of Interest，ROI）的选择难度[5]。因此，能谱CT成像ROI的选择近年受到广泛关注。因此，本研究基于胃癌能谱CT图像定量及形态学特征，探究了不同ROI选择对所获能谱CT参数信度及可重复性的影响，以期为能谱CT参数客观反映胃癌病灶血流灌注及分子生物学特征奠定方法基础。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性选取2018年5月至2020年10月于我院就诊拟接受根治性手术治疗的45例进展期胃癌患者进行研究，所有患者均于术前1周左右行能谱CT检查。入组患者年龄29～70岁，平均（54.7±10.6）岁，男28例，女17例，病灶平均直径（5.7±2.8）cm，平均深度（1.7±0.8）cm，病理证实均为腺癌，其中肿瘤部位位于胃体12例、贲门胃底18例、胃窦幽门部15例；病理分型高分化3例、中分化14例、低分化28例；病理类型黏液性6例、混合型3例、非黏液性36例。本研究经我院医学伦理学批准通过，患者及家属均知情并签署同意书。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：经胃镜、病理确诊为胃癌；无放化疗治疗史；无碘对比剂过敏史；无严重脏器疾病或功能障碍；于能谱CT检查后2周内行根治性手术；无CT扫描及手术禁忌症、能耐受手术；图像质量满足诊断要求；资料完整者等。排除标准：术后病理示病灶厚度小于1 cm难以勾画ROI者；未成功完成手术，并未获取完整病理标本者；行放化疗治疗者；图像质量较差者；哺乳期或妊娠期女性；放弃或中途自行退出研究者等。

1.3 CT扫描方法

所有患者CT扫描前禁食8 h，扫描前20 min给予肌注消旋山茛菪碱针10 mg（10 mg/mL，国药准字H32024879，南京金陵药业股份有限公司）抑制胃肠蠕动，开始前2 min饮用1000 mL温开水扩张胃，采用能谱CT扫描仪（美国，Discovery CT）进行扫描。患者取仰卧位，间断闭气，保护未检查区重要脏器，扫描范围：自膈顶至耻骨联合水平，同时观察有无其他脏器及淋巴结转移；调整管电压为80～140 kVp，每0.5 ms瞬时切换1次，调整管电流为620 mA，每0.6 s旋转1周，螺距1.375 mm，探测器准直为0.625 mm、宽度为40 mm，扫描视野50 cm，层厚和层间隔均5 mm；采用高压注射器于肘静脉注射100～120 mL对比剂碘海醇行增强扫描，注射流速4 mL/s，注射对比剂后30 s、1 min时分别获取动、静脉期增强图像，采用迭代重建法重组单能量图像，调整重建层厚、层间距为1.25 mm，由两名资深影像科医师经统一培训后进行分析，取测量结果平均值进行统计分析。

1.4 图像分析

将扫描数据传至GE Healthcare ADW 4.6处理站，采用GSI Viewer软件观察测量分析图像。选择70 keV轴位图像行肿瘤最大横断面勾画ROI，设置窗宽400 HU，窗位40 HU，分别测量动、静脉区CT值（CT-AP、CT-VP），相应碘图获取动、静脉期碘浓度（IC-AP、IC-VP）；标准化各期肿瘤碘浓度与同层腹主动脉碘浓度比值，获取动、静脉期标化碘浓度（nIC-AP、nIC-VP）；记录ROI组织在40、70 keV的CT值，计算动、静脉能谱曲线的斜率[斜率=（40 KeV-70 KeV）HU/（70-40）]，分别记为斜率-AP、斜率-VP。ROI选取：根据大小及部位不同，分别选取肿瘤近黏膜强化区圆形ROI（ROI-10 mm2）、近中心位置强化区圆形ROI（ROI-30 mm2）及最大层面全肿瘤法ROI（ROI-outline），ROI边界位于组织、器官边缘内侧1 mm处，同时避开坏死、钙化、囊变及伪影区。圆形ROI能谱CT参数测3次取平均值，全肿瘤勾画法ROI测1次记录每位患者ROI面积，保持动、静脉图像ROI尽可能一致。

1.5 统计学分析

采用统计软件SPSS 25.0进行统计学分析，采用正态检验及方差齐性检验评价数据，符合正态分布的计量资料采用均值±标准差（±s）表示，两名医师采用同种方法对同一患者测量结果的一致性采用组内相关系数（Interclass Correlation Coefficient，ICC）进行评价，ICC 值介于0～1，<0.4视为信度较差，>0.75视为信度优良 ；两名医师测量结果的可重复性采用Bland-Altman法进行评价。3种ROI设置方法测得能谱CT参数组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用配对t检验。P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两名观察者测量参数的信度分析及可重复性分析

两名观察者采用3种不同ROI方法行双期能谱CT，测得动、静脉期CT值（CT-AP、CT-VP）、碘浓度值（IC-AP、IC-VP）、标化碘浓度值（nIC-AP、nIC-VP）及能谱曲线斜率（斜率AP、斜率-VP）均具有良好的一致性（ICC均＞0.75），见表1。

表1 两名医师采用三种ROI方法测得双期能谱CT参数的一致性检验

经对比两名观察者采用不同ROI方法测得动、静脉期能谱CT各参数差值的95%CI，结果显示ROI-outline法测得的各参数差值95%CI区间更小，其中nIC-AP、nIC-VP差值分布较其他两种方法测定的差值分布区间更集中，提示最大层面全肿瘤法勾画的ROI在不同医师重复测量结果中具有更好的一致性和可重复性，见表2。

表2 两名医师采用三种ROI方法测得双期能谱CT参数差值的95%CI比较

2.2 不同ROI方法测得双期能谱CT参数值比较

以两名观察者采用不同ROI方法测得的各参数平均值进行比较，结果显示3种ROI选取法测得双期能谱CT各参数值组间差异均有统计学意义（P<0.05）；经两两配对检验，ROI-10 mm2法测得各参数值大于ROI-30 mm2法，ROI-30 mm2法测得各参数大于ROI-outline法，组间差异均有统计学意义（P<0.05），见表3。

表3 不同ROI方法测得双期能谱CT参数值比较（±s）

表3 不同ROI方法测得双期能谱CT参数值比较（±s）

注：与ROI-10 mm2法比较，aP<0.05；与ROI-30 mm2法比较，bP<0.05。

CT 参数 ROI-10 mm2 ROI-30 mm2 ROI-outline F值 P值CT-AP/HU 82.85±18.14 71.46±17.35a 58.13±15.12ab 24.067 <0.001 CT-VP/HU 96.98±18.87 85.62±21.48a 74.11±20.84ab 14.102 <0.001 IC-AP/(×100 μg/mL) 21.93±5.65 17.57±6.20a 14.24±5.13ab 18.423 <0.001 IC-VP/(×100 μg/mL) 27.76±7.58 24.16±8.29a 21.10±7.55ab 8.190 <0.001 nIC-AP 0.21±0.06 0.17±0.04a 0.13±0.05ab 28.052 <0.001 nIC-VP 0.54±0.14 0.49±0.15a 0.41±0.13ab 9.839 <0.001斜率-AP 2.87±0.86 2.48±0.91a 2.02±0.74ab 93.670 <0.001斜率-VP 5.31±2.03 4.45±1.76a 3.59±1.25ab 11.503 <0.001

3 讨论

胃癌作为临床常见的恶性肿瘤，CT是其术前影像学评估的主要方法。研究表明，作为空腔脏器肿瘤，胃肠蠕动及胃容量不同均会影响胃壁形态，直接影响胃癌临床可测量性及可见性，增加病灶测量不准确性，常规CT测量的形态学征象以不足以用于临床判断肿瘤生物学行为的需求[5]。能谱CT是一种能量CT成像技术，其以瞬时双混合能量（kVp）为核心通过高低电压的瞬时切换获取两组吸收投影数据，经后处理技术利用其能谱曲线、单能量图像及基物质图像等多种参数对疾病进行定量分析，获得病变部位碘基图像，进而反应病变血流灌注，有助于临床评估肿瘤性质及预后[2-3,6]。相关研究证实，能谱CT成像在高KeV单能量图像上可显著降低或消除金属伪影，改善图像中质量，其碘基图可有效反应组织实质血流动力学变化，提供解剖学和功能学信息[7]。证实能谱曲线、基物质图像定量等进行多种参数及成像模式分析组织血供异常改变，丰富了肿瘤诊断方法[8]。并发现其多参数成像在肺癌诊断、分型及肺部炎性病变与恶性肿瘤的鉴别中具有重要应用价值[9]。同样的，能谱CT也有助于肝脏、甲状腺、前列腺等器官的良恶性结节或肿块的鉴别，为肿瘤的临床诊断及鉴别提供了新的思路[10-12]。能谱CT成像技术为病变程度提供了更为科学、可观的依据，现已在多个领域显示出应用价值。

研究显示，ROI选择的大小及位置是影响CT参数可重复性的重要因素，通过ROI选择得到相应参数并结合增强双期扫描可以从能量、空间及时间等多个维度进行分析，用于疾病或肿瘤的鉴别诊断具有极大优势[13]。ROI值越大，ROI内像素平均值越稳定，测量的可重复性越好[11]。但目前综合既往研究发现，ROI选取及所得参数在临床中的应用效果不尽相同，测量方法上ROI的选择尚无统一标准。如顾晓雯等[14]探究了ROI选择对周围型肺癌CT灌注参数的影响，显示肿瘤最大面积勾画法所得灌注参数较最大面积画圈法和仿体积法稳定、可重复性较高。张欢欢等[15]经对比探究小ROI法、阈值ROI法、轮廓ROI法和体积ROI法选择对高级别胶质瘤增强磁共振成像直方图参数影响，显示体积ROI法测量参数一致性最高。孙瑞红等[16]报道，乳腺癌中肿瘤最大层面轮廓法测定的IVIM参数重复性较固定半径法好，一致性评估变异度小。故积极探究ROI的选择方式对CT参数的影响，对客观反映肿瘤病变情况可奠定方法基础。本研究通过ROI-10 mm2、ROI-30 mm2及ROI-outline勾画选取ROI，探究了不同ROI选择对能谱CT参数信度及可重复性的影响，显示3种ROI选择行双期能谱CT所测动、静脉期CT值、碘浓度值、标化碘浓度值及能谱曲线斜率在两名观察者测量结果组间均具有良好的一致性（ICC均>0.75）；对比动、静脉期各参数差值显示，ROI-outline法测得的各参数差值95%CI区间更小，较其他两种方法差值分布更集中，提示最大层面全肿瘤法测量的参数值稳定性好，可重复性高，这与顾晓雯等[14]研究结果相一致。

研究认为，胃癌生物学行为及预后可通过肿瘤近黏膜血供丰富区进行反映[17]。能谱CT的碘浓度参数反映肿瘤组织中碘造影剂的分布，实质反映的是肿瘤血供情况。鉴于肿瘤内部血管分布的不均一性，本研究比较了不同ROI选择测量参数的差异性，发现ROI-10 mm2各参数最高，ROI-outline各参数最低，3种方法所测参数呈阶梯状递减趋势，与肿瘤血管分布基本对应一致，证实不同ROI选择会影响胃癌能谱CT参数值。然本研究纳入样本量小，虽进行了规范扫描，但不同部位胃癌在轴位图像显示差异等仍会对测量数据产生影响，而研究并未完全纳入所有胃癌病理类型，且对影响测量数据的干扰因素也未能做到全面排除，故还需进一步继续探究分析。

综上所述，不同ROI选择会影响胃癌能谱CT参数值，选择最大层面全肿瘤法所测胃癌能谱CT参数可重复性好，能更好地用于胃癌临床效果的评价。