能谱CT虚拟平扫图像在肾癌中的应用*

窦越群，马光明，于 楠，段海峰，杨创勃，张兆国

（陕西中医药大学附属医院，咸阳 712000）

肾癌占肾脏肿瘤的80%～90%，其特点是转移率高，数据显示肾癌的发病率呈递增趋势[1]。由于CT检查成本低以及时间、空间和密度分辨率较高，CT已成为肾癌筛查、检测、分期和随访的主要影像学方法。肾癌TNM 分期及术前显示肿瘤对肿瘤的治疗有重要价值[2]。目前肾癌CT检查，常规方案是平扫加三期增强（皮、髓质期和排泄期）[3]。然而，多期CT 检查意味着辐射剂量的增加。如何在不影响临床诊断的同时减少辐射剂量是影像学关注焦点[4]。能谱CT 检查后，利用物质分离获得水（碘）基物质图，而后滤掉碘可获得虚拟平扫（virtual non contrast，VNC）图像。有研究显示VNC 图像能取代常规平扫，降低辐射剂量和医疗成本[5]。VNC 已广泛应用在头、颈、胸和腹部成像。然而，使用VNC图像对肾癌进行综合评估的报道较少。因此，本文旨在评估肾癌中VNC能否替代常规平扫。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选择陕西中医药大学附属医院2018 年8 月至2020 年9 月经手术证实为肾癌患者56例，女19例，男37例，年龄30～83岁，平均（60.45±12.25）岁。术后经病理证实透明细胞型45例，乳头型7例，嫌色细胞肾癌4例。排除标准：临床情况不稳定及检查前接受治疗患者。

1.2 仪器与方法 采用本院能谱CT 机（discovery CT 750 HD）进行扫描，扫描前签署知情同意书。患者均行常规平扫，皮、髓质期（能谱模式）、排泄期（常规模式），这是本院肾脏占位增强常用扫描协议，扫描范围从膈顶到双肾下极。常规扫描参数：电压120 kVp，自动管电流，噪声指数（noise Iabel，NI）设置为12 HU，层厚5 mm，螺距0.984∶1。增强扫描参数：高低电压（80 kVp、140 kVp）0.5 s 内切换，体重指数（Ibm）≥28 kg/m2采用GSI-1 协议，Ibm＜28 kg/m2采用GSI-22 协议，旋转时间0.8 s，螺距1.375∶1，层厚5 mm，扫描视野50 cm。经前臂静脉注入对比剂（350 mgI/mg），速率3.5～4.0 mL/s，剂量是1.0 mL/kg；而后以相同流速注入40 mL生理盐水（0.9%氯化钠溶液）。动脉期使用团注触发，在主动脉左肾上极水平放置监测点，阈值为150 HU，分别在皮质期30 s 和5 min 后进行髓质期和排泄期检查。

1.3 图像重建 检查完成后，得到常规平扫以及皮、髓质期重建层厚为1.25 mm，自适应迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruct，ASIR）60%的图像。利用碘－水物质分离获得两期（皮、髓质期）VNC图像。所有图像导入ADW4.6工作站进行数据测量和分析。

1.4 数据测量及评价 定量图像分析让1 位医生独立进行，有10年的工作经验。横断位测量三组图像（常规平扫、VNC皮质期、VNC髓质期）病灶最大层面长径、横径，测量病变大小时，三组图像的位置和水平保持一致。测量三组图像病灶，正常肾实质（同层或者相邻区域）以及右侧竖脊肌CT 值和标准差(SD)，感兴趣区（region of interest，ROI）范围约占肿瘤2/3，尽可能避开坏死。测量正常肾实质和右侧竖脊肌的ROI 大小约为100 mm2，如果患者肾皮质太薄，ROI大小可适当调整。病灶的信噪比（signal-tonoise ratio，SNR）和对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR），按照下列公式计算：SNR=CT1/SD，CNR=（CT2-CT1）/SD，CT1 为病灶的CT 值，CT2 为肾实质CT 值，SD 为右侧竖脊肌标准差。测量时保持ROI放置位置、形态、大小一致。

图像主观评价包括图像质量主观评分和病灶特征评分（肿瘤形态、出血、钙化、坏死/囊变、病灶周围脂肪间隙等），由两位经验丰富的放射科医师独立完成（医师1和医师2分别有10年和15年的腹部CT阅片经验）。图像质量主观评分基于解剖细节显示清晰度、图像伪影是否存在（肾盂高密度硬化伪影）以及其对诊断的影响，并以5 分制进行评分[6]。评分标准如下：噪声、伪影极其显著，解剖细节不显示，病灶模糊，1分；噪声、伪影显著，解剖细节、病灶不清晰，2 分；噪声、伪影尚可接受，解剖细节、病灶尚清晰，3 分；噪声、伪影稍大，解剖细节、病灶基本清晰显示，4 分；噪声较小、基本无伪影，解剖细节、病灶清晰显示，5分。采用3分制对病变特征进行评分：VNC 图像所见病灶特征与常规平扫差异显著，不能接受，1 分；VNC 图像与常规平扫差异小，可以接受，2分；VNC图像与常规平扫基本相同，3分。

1.5 辐射剂量 记录检查过程中每位患者的CT剂量指数(CT dose index，CTDIvol)和剂量长度乘积(dose-length-product，DLP)，计算有效辐射剂量(effective radiation dose，ED):ED=DLP×K，其中K为换算因子。根据换算因子（欧洲CT质量标准腹部）均值为0.015 mSv/(mGy.cm)。本研究中，常规模式下辐射剂量为平扫和能谱增强扫描的剂量总和，虚拟模式下辐射剂量为各期能谱增强扫描的剂量总和。

1.6 统计学方法 采用SPSS 20.0统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差（）表示，两组均数比较采用独立样本t检验，多组均数比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验。一致性分析采用Kappa 检验，Kappa 值≤0.4 为一致性较差；0.41～0.6为一致性一般；0.61～0.8为一致性较好；0.81～1.0 为一致性很好。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 客观数据对比 常规平扫、VNC皮质期、VNC髓质期三组图像定量参数对比见表1。三组图像肾实质和病灶CT值比较，差异有统计学意义（P＜0.05），常规平扫肾实质和病灶CT值低于VNC皮质期和VNC髓质期，但组间最大差异小于5 HU。VNC皮质期和VNC髓质期的CNR 和SNR 大于常规平扫。VNC皮质期和VNC髓质期的SNR 比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。VNC皮质期和VNC髓质期肾实质的噪声小于常规平扫（P＜0.05）。三组图像间的病灶长径、橫径比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1 三组图像肾实质CT值、肾脏噪声、病灶CT值、病灶大小、CNR、SNR、图像质量评分对比结果 分，

表1 三组图像肾实质CT值、肾脏噪声、病灶CT值、病灶大小、CNR、SNR、图像质量评分对比结果 分，

与常规平扫比较，*P＜0.05；与VNC皮质期比较，#P＜0.05。

本研究中发现4例患者病灶内有钙化。常规平扫共发现14个钙化灶，在VNC皮质期和VNC髓质期图像上显示9 个钙化灶（图1A～图1C）。常规平扫、VNC皮质期、VNC髓质期三组图像显示钙化灶最大径分别为（4.24±0.81）mm，（3.51±0.90）mm和（3.46±1.03）mm。有5 个钙化灶VNC皮质期和VNC髓质期图像未见显示，其直径为（2.18±0.55）mm（图2A～图2C）。

图1 常规平扫与虚拟平扫对较大钙化显示能力无差异

图2 虚拟平扫显示微小钙化能力不足

2.2 主观评价对比 两名医师图像质量主观评分结果一致性较好，见表2。医师2（15年工作经验）的评分结果用于统计。两位医师对VNC皮质期(Kappa=0.846)和VNC髓质期(Kappa=0.811)图像中的病变特征评分有很好的一致性。对于VNC皮质期图像，42例得分为3分（75%)，14例得分为2分(25%）；与此相比，VNC髓质期图像44 例得分为3 分（78.57%)，12 例得分为2 分(21.43%）。常规平扫、VNC皮质期、VNC髓质期图像病变特征评分比较，差异无统计学意义(Z=-0.581，P=0.56)。

表2 医师对图像质量评分结果一致性检验对比

2.3 辐射剂量 常规模式和虚拟平扫模式CTDIvol、DLP 和ED，见表3。虚拟平扫模式的ED（12.24±1.46）mSv 较常规扫描模式的ED（15.94±2.56）mSv降低了约23.21%（P＜0.05）。

表3 常规模式和虚拟平扫模式剂量对比

表3 常规模式和虚拟平扫模式剂量对比

3 讨论

本研究主要探讨在肾癌诊断中能谱CT VNC图像能否代替常规平扫，结果显示对于肾癌诊断VNC图像能够取代常规平扫，可以缩短检查时间，有效降低辐射剂量。相较于Wei 等[7]研究只是比较肾癌在VNC和常规模式下的图像质量，本研究在比较图像质量基础之上，又对VNC图像和常规平扫图像之间病灶特征（大小、出血、囊变、钙化等）进行了对比研究。研究发现病灶长径、橫径无明显差异（P＞0.05）。VNC皮质期、VNC髓质期图像的病变特征评分是（2.75±0.44）分、（2.79±0.41）分，均在可接受水平以上，也提示VNC 图像与常规平扫具有相似病灶特征。另外，发现病灶内＞3 mm 的钙化灶VNC 图像能够显示。VNC 图像中钙化直径稍小于常规平扫图像的，但差异无统计学意义（P＞0.05）。在本研究中，只有7.14%（4/56）的患者发现钙化，肾癌中钙化的发生率很低。VNC图像没有显示的小钙化灶有5个，常规平扫图像上未被显示的钙化灶长径为（2.18±0.55）mm。因此，本研究提示，微小的钙化点VNC 图像有漏诊的可能；但是，根据本研究结果和临床经验，小钙化灶在肾癌诊断中的价值可以忽略不计。因此，本研究支持VNC图像在常规临床应用的潜力。

常规平扫是肾脏肿瘤检查方案的关键组成部分，它给肿瘤血供情况评估提供了参考基线，评估肿瘤血供的第一步通常是测量病灶平扫时的CT值。本研究发现在VNC图像上病灶和肾实质CT值大于常规平扫，这些发现已有学者报道[8-9]。病变CT值较高其原因可能是由于物质分离时，造影剂没有被完全过滤掉，致使VNC 图像中残留少量碘，这稍微增加了病变CT 值。另一方面，虽然统计分析显示CT 值有明显差异，但其绝对差异很小。在本研究中，VNC图像与常规平扫图像之间病变以及肾实质CT值大约只有5 HU的差异，这不会对病灶血供评估造成影响。

随着CT 检查的普及，越来越多的人受到了不必要的X 射线辐射，根据一项调查，大约0.5%～2%的患者因X 射线辐射而患癌症[10]。Brenner 等[11]研究发现大于5～100 mSv X射线吸收量与肿瘤的发生关系密切。如何在不影响诊断的同时降低辐射剂量已是影像学关注焦点。由于VNC图像的应用，允许省略常规平扫，因此能减少检查次数，进而降低辐射剂量。本研究表明，当常规平扫省略时，射线剂量减少了约23.21%，这与Mileto 等[12]的研究结果类似。因此，VNC图像在肾癌诊断中可纳入临床应用，以减少对患者的辐射剂量。

本研究任具有一定的局限性。（1）研究样本相对小，异质性较强；（2）由于手动放置ROI，尽管已尽量避免潜在的干扰，但仍然存在测量误差；（3）各期增强图像（皮质期、髓质期期和排泄期）都可以用来获得VNC 图像，但如何选择哪一期增强图像生成VNC 图像需进一步研究。本研究发现部分髓质期虚拟平扫图像在集合系统内出现高密度伪影，其原因可能是由于造影剂经肾排泄，导致集合系统碘含量过高，超出滤碘阈值。所以，基于目前研究结果建议应用皮质期VNC来取代常规平扫图像。总之，对于肾癌的诊断VNC图像在减少扫描次数，降低辐射剂量的同时能提供与常规平扫相当的图像质量和病灶特征评估，具有取代常规平扫的潜力。