双能量CT虚拟平扫技术在乳腺癌诊断中的应用价值

林桂涵 陈炜越 陈春妙 惠俊国 纪建松

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤[1]。在我国，乳腺癌的发病率和死亡率呈逐年上升趋势[2]，已严重威胁妇女生命健康。因此，乳腺癌的早诊断、早治疗对于延缓或终止疾病进程具有重要临床价值。CT检查是目前乳腺癌患者术前诊断和分期的常用方法[3]，不仅可以清晰显示病灶与周围结构的关系，还有助于评估腋窝淋巴结的状态。然而，由于需要观察病灶的强化程度，CT检查方案需包含平扫、动脉期及静脉期等，这势必会增加患者承受的辐射剂量。近年来，随着辐射防护理念的发展，辐射损伤尤其是DNA的双链断裂在医学领域受到广泛关注[4]。如何在有效降低辐射剂量的同时，满足诊断要求成为研究的热点和难点[5]。与传统CT不同，双能量CT利用物质分离技术可将碘从增强的图像中剔除，从而获得与常规平扫（true noncontrast,TNC）相似的图像质量，即虚拟平扫（virtual non-contrast，VNC）技术[6]。目前，VNC 技术已广泛应用于全身各部位[7-9]，但应用于乳腺癌的研究国内外鲜有报道。因此，笔者通过比较双能量CT VNC与TNC在图像质量及辐射剂量的差异，探讨VNC技术在乳腺癌诊断中的应用价值，现将结果报道如下。

1 对象和方法

1 对象 回顾2019年3月至2020年8月丽水市中心医院收治的乳腺癌患者64例，均为女性，年龄28～76（54.3±23.8）岁；其中浸润性导管癌 38例，浸润性小叶癌16例，原位癌3例，乳头状癌4例，黏液腺癌3例。纳入标准：（1）经病理学或穿刺活检证实为乳腺癌的患者；（2）术前行双能量CT胸部增强检查；（3）无胸部手术史和放疗史。排除标准：（1）病灶体积太小，感兴趣区（region of interest，ROI）无法设置；（2）图像质量不满足诊断标准；（3）影像学和病理资料不全。本研究经本院医学伦理委员会批准（批号：2021-240号）。

1.2 方法 采用德国西门子（SOMATOM FORCE）第三代双源 CT仪行平扫和双能量胸部增强检查，扫描范围从肺尖至肺底。平扫采用单源模式，管电压120 kV，管电流79 mAs。所有患者采用高压注射器（德国Ulrich Missouri公司，型号：XD2001）以 2.5～3.0 ml/s 的流速静脉注射对比剂碘克沙醇（江苏恒瑞医药股份有限公司，国药准字：H20103675，320 mgI/ml），总量按1.5 ml/kg计算；采用对比剂团注跟踪技术，监测ROI置于主支气管分叉水平的胸主动脉内，阈值达到100 Hu后延迟5 s开始行动脉期扫描，然后延迟35 s行静脉期扫描。增强扫描采用双能量模式，扫描参数为：A球管管电压为80 kV，参考管电流为136 mAs；B球管管电压为 Sn150 kV，参考管电流为96 mAs，开启CARE Dose 4D技术，准直器 128×0.6 mm，螺距为 0.8，转速0.5 s/r，融合因子0.6，层厚1.0 mm，间距1.0 mm。

1.3 图像处理和分析

1.3.1 客观图像质量评价 将所有图像导入到Syngo.via后处理工作站，由1位具有10年胸部影像诊断经验的主治医师独立对各组图像病灶进行测量和分析。在TNC及动、静脉期VNC图像上选择病灶最大横截面测量其长径和横径，同时测量病灶和右侧竖脊肌的CT值及噪声（standard deviation，SD），选择 ROI大小覆盖2/3病灶，尽可能避开坏死、钙化等。所有ROI的大小、位置和形状保持一致，每例患者ROI面积控制在40～100 mm2。根据公式计算对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）和信噪比（signal to noise ratio，SNR），SNR=CT值病灶/SD 值病灶，CNR=CT值病灶-CT值右侧竖脊肌/SD 值右侧竖脊肌。

1.3.2 主观图像质量评价 由2位具有10年以上胸部影像诊断经验的副主任医师独立进行主观评价，包括图像质量评分以及病灶形态学特征。图像质量评分基于解剖细节的清晰度、图像伪影的严重程度（乳腺癌内是否存在线性高密度伪影）及其对诊断的影响，采用5分制进行评分。图像质量评分标准[10]如下：1分（极差），SD极高且伪影严重，解剖结构模糊，细节无法辨认；2分（差），SD和伪影高，解剖结构不清且细节难以辨认；3分（中），部分SD和伪影，解剖结构和细节可辨认；4分（良），SD和伪影较小，解剖结构和细节清晰；5分（优），无明显SD和伪影，解剖结构和细节清晰。同时记录TNC及动、静脉期VNC图像上病灶的形态学特征，包括形状、边界、钙化、坏死及淋巴结肿大情况等。

1.4 辐射剂量 记录检查期间每例患者的容积CT剂量指数（computed tomography dose index volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose-length product，DLP），并计算有效辐射剂量（effective radiation dose，ED）。公式如下：ED=DLP×k（k为换算因子），胸部 k值为 0.014[11]。常规模式的辐射剂量是平扫和双能量CT增强扫描的辐射剂量之和，VNC模式的辐射剂量是双能量CT增强扫描的辐射剂量之和。

1.5 统计学处理 采用SPSS 17.0统计软件。正态分布的计量资料以±s表示，两组间比较采用两独立样本t检验；多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验。非正态分布的计量资料以M（P25，P75）表示，多组间比较采用Kruskal-Wallis H检验。采用Kappa检验评价2位观察者在图像质量评分的一致性。当Kappa值≤0.20表示一致性很差，0.21～0.40表示一致性一般，0.41～0.60表示一致性中度，0.61～0.80表示一致性较好，0.81～1.00表示一致性很好。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同扫描时期客观和主观图像质量评价结果的比较 不同扫描时期图像病灶CT值差异均有统计学意义（均P＜0.05），但组间最大差值＜5 Hu。动、静脉期VNC的病灶SD均明显低于TNC（均P＜0.05）。此外，动、静脉期VNC的CNR、SNR值均明显高于TNC组（均P＜0.05）。而不同扫描时期病灶的长径、横径及图像质量评分之间差异均无统计学意义（均P＞0.05），见表1。

表1 不同扫描时期客观和主观图像质量评价结果的比较

2.2 2位观察者对不同扫描时期图像质量评分的一致性分析 2位观察者对不同扫描时期的图像质量评分均为3分及以上，差异无统计学意义（P＞0.05），且一致性均较好（Kappa值＞0.75），见表2。

表2 2位观察者对不同扫描时期图像质量评分的一致性分析（例）

2.3 不同扫描时期图像病灶形态学特征的比较 TNC在27例乳腺癌患者中检出钙化灶，而动、静脉期VNC均仅检出22例，但差异无统计学意义（P＞0.05）。其余形态学特征检出情况完全一致，见表3。

表3 不同扫描时期图像病灶形态学特征的比较（例）

2.4 不同扫描模式辐射剂量的比较 VNC模式的CTDIvol、DLP、ED 均低于常规模式（均 P＜0.001），VNC模式的有效辐射剂量约减少31.44%，见表4。

表4 常规模式与VNC模式的辐射剂量比较

3 讨论

CT增强扫描对于乳腺癌临床分期、预后评估及治疗方案的制定有着重要的参考价值。在最新的美国国家综合癌症网络（national comprehensive cancer network，NCCN）指南中，也将其列为乳腺癌患者术前常规检查项目之一。然而，多期扫描产生的高辐射剂量是不容忽视的。随着双能量CT的快速发展，VNC技术已广泛应用于临床。既往研究一致认为，VNC可获得与TNC相当的图像质量，且能有效减少辐射剂量和缩短检查时间[12-14]。然而，VNC图像能否用于评估乳腺病灶的报道较少。因此，笔者着重对双能量CT VNC在乳腺癌诊断中替代TNC的潜能进行探索。

本研究发现，TNC及动、静脉期VNC图像上病灶的长径和横径的差异均无统计学意义（均P＞0.05）。TNC及动、静脉期VNC的主观评分别为（4.83±0.38）分、（4.70±0.49）分和（4.66±0.51）分，均满足诊断要求。虽然TNC图像的主观评分略大于VNC图像，但差异无统计学意义（P＞0.05）。在病灶形态学特征的比较中，共有5个小钙化灶未被VNC图像检测到，表明VNC对钙化的检出率略小于TNC图像，但组间差异无统计学意义（P＞0.05）。而其他形态学特征完全一致，表明动、静脉期VNC图像的病灶特征相似。本研究中，笔者发现VNC图像上可显示＞3 mm的钙化。虽然VNC图像可能无法检测到细小钙化，但根据笔者的研究和临床经验，细小钙化在CT诊断中的重要性可以忽略不计。因此，本研究支持乳腺癌患者在术前增强CT检查中使用VNC图像。CT图像的清晰度可以使用图像质量评分进行主观分析，也可以使用图像SD、CNR和SNR进行客观分析[15]。本研究发现VNC图像的SD较低，而CT值较高，导致CNR高于TNC。这与之前的研究一致[16]，认为可能是由于图像后处理中运用了平滑算法。虽然降低图像SD理论上会提高VNC图像的质量，但这也可能是VNC图像上小钙化消失或大钙化尺寸减小的部分原因。

TNC是乳腺癌患者胸部CT增强检查方案中的关键组成部分，因为它在注射碘对比剂前建立了病灶的基础CT值。而TNC图像上乳腺病灶的CT值通常是评估强化程度的重要步骤。本研究中，VNC图像上观察到病灶的CT值高于TNC图像，这在既往研究也有相似报道[17]。原因可能是当对物质进行分离时，碘未被完全滤出，导致VNC图像中残留少量碘，使病灶CT值略有增加。另一方面，尽管统计分析显示CT值存在显著差异，但在大多数研究中绝对差异较小。本研究发现，VNC和TNC图像之间的病灶仅发现约5 Hu的差值，而轻微的CT值增加不影响对病灶血流的评估。VNC在乳腺癌中的潜在优势是当仅使用两期增强CT检查时，可显著降低患者接受的有效辐射剂量。近年来，由于CT的普及，越来越多的人受到不必要的X线辐射。根据一项调查，约0.5%～2%患者因X射线辐射而患癌症[18]。Brenner等[19]报道，超过 5～100 mSv 的 X射线吸收量与癌症的发生直接相关。因此，如何降低辐射剂量并同时满足临床诊断要求成为影像学关注的焦点。由于VNC替代了TNC，因此降低了CT的辐射剂量。本研究显示，当剔除TNC后，ED可减少约31.44%。武卫杰等[20]研究指出应用VNC图像可使患者接受的辐射剂量降低约27.68%，这与本研究结果相似。因此，将VNC图像用于乳腺癌患者术前CT检查，可显著患者所接受的辐射剂量。

本研究存在一定的局限性：（1）研究样本相对较小，在未来需要进一步扩大样本量；（2）尽管小心避免潜在干扰结构，但由于手动放置ROI，仍可能有测量误差；（3）未对VNC在术前分期的准确性进行深入探讨。

总之，使用双能量CT增强扫描获得的VNC替代TNC，可减少乳腺癌患者CT扫描的检查时间和辐射剂量，同时提供清晰可靠的图像质量和准确的病灶特征，值得临床进一步推广应用。