基于去脂体质量对比剂注射方案用于能谱CT检查结直肠癌

张竞颐,刘义军,王诗耕,童小雨,范 勇,陈安良,胡梦婷,程启烨

(大连医科大学附属第一医院放射科,辽宁 大连 116011)

结直肠癌治疗方案取决于肿瘤分期、位置及临床表现[1],增强CT是首选影像学方法[2]。能谱CT单能量图及碘水图可优化碘用量获得相同或更佳强化效果[3]。目前增强CT常用对比剂注射方案以患者总体质量(total body weight,TBW)为参考,通常高估对比剂用量[4]。近年有学者[5-7]尝试以去脂体质量(lean body weight,LBW)估算对比剂剂量,以缩小个体间强化差异、实现影像同质化。本研究评估基于LBW低剂量对比剂注射方案对能谱增强CT图像显示结直肠癌质量的影响,并筛选最佳扫描能级。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性收集2023年5月—8月150例于大连医科大学附属第一医院接受能谱全腹增强CT检查的疑诊结直肠肿物患者,男72例、女78例,年龄31～88岁、平均(64.4±9.1)岁;随机分为A、B、C 3组,每组50例。本研究经院伦理委员会批准(PJ-KS-KY-2023-364),检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 嘱受试者检查前禁食8 h,扫描前饮水600～900 ml。采用GE Revolution CT仪,以4.0 ml/s流率团注碘海醇(350 mgI/ml)。A组按照500 mgI/kg(TBW)[8],B、C组分别按照500 mgI/kg(LBW)及400 mgI/kg(LBW)计算对比剂剂量(50～100 ml)并以相同流率跟注生理盐水,注射总时长为30 s。LBW(男性)=1.1×体质量-128×体质量2/身高2,LBW(女性)=1.07×体质量-148×体质量2/身高2,身高单位为cm[5]。采用自动阈值触发技术,于肠系膜上动脉(superior mesenteric artery,SMA)层面腹主动脉达180 HU始采集动脉期图像、延迟28 s采集静脉期图像。参数:管电压80/140 kVp瞬时切换,管电流选择GSI-Assist模式,NI 10,前置40%自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction Veo,ASIR-V),扫描层厚5 mm,探测器宽度80 mm,球管转速0.5 s/rot,螺距0.992∶1。对A、B组重建70 keV图像,C组间隔10 keV重建40～70 keV图像(分别记为C40～70 keV亚组);重建层厚及间隔均为1.25 mm,均结合后置60% ASIR-V重建双期碘基图。将重建图像传至GE AW4.7后处理工作站进行数据测量,获得重组容积再现(volume rendering,VR)和最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)图以行后续分析。见图1。

图1 结直肠肿物患者全腹增强CT重组图 A、B.A组男性56岁直肠癌患者全腹增强CT VR图(A)及MIP图(B),TBW为75 kg,对比剂剂量100 ml; C、D.B组男性60岁直肠肿物患者全腹增强CT VR图(C)及MIP图(D),LBW为52.79 kg,对比剂剂量75 ml; E、F.C组男性45岁降结肠癌患者C60 keV亚组全腹增强CT VR图(E)及MIP图(F),LBW为58.26 kg,对比剂剂量为67 ml (红箭示回结肠动脉;黄箭示左结肠动脉;蓝箭示直肠上动脉;白箭示乙状结肠动脉)

1.3 评价图像质量

1.3.1 客观评价 基于动脉期轴位图像测量SMA、肠系膜下动脉(inferior mesenteric artery,IMA)主干及同层竖脊肌的CT值及标准差(standard deviation,SD);于门静脉期显示肝脏最大层面测量肝右叶上段、下段及肝左叶CT值并取平均值。以竖脊肌SD值作为背景,分别计算SMA、IMA及肝实质的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)及对比度噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR):SNR=CT目标/SD目标,CNR=(CT目标-CT竖脊肌)/SD竖脊肌[9]。计算肝脏增强CT值(ΔHU):ΔHU=CT静脉期肝实质-CT平扫肝实质。以ΔHU≥50 HU为肝脏发生强化[10]。比较各血管CT值及ΔHU变异率[11]:变异率=CT值SD/CT值平均值×100%。

针对经病理证实的结直肠癌病灶重建碘基图,计算肿瘤标准化碘浓度(normalized iodine concentration,NIC):NIC=碘浓度病灶/碘浓度同层腹主动脉或髂外动脉。以上参数均测量3次,取平均值。

1.3.2 主观评价 由2名具有5年以上工作经验的放射科医师采用盲法以5分制评估各组二维及三维图像质量、显示病灶情况及诊断信心,≥3分为符合临床诊断要求;意见不一时协商达成一致。

1.4 统计学分析 采用SPSS 26.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料,以中位数(上下四分位数)表示不符合者;对B、C组与A组行独立样本t检验或Mann-WhitneyU检验,C组内行单因素方差分析或Friedman检验;以频数表示计数资料,组间比较行χ2检验。采用配对χ2检验比较组间变异率。以Kappa检验比较观察者间主观评分的一致性,Kappa>0.75为一致性良好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

3组一般资料差异均无统计学意义(P均>0.05)。相比A组,B、C组对比剂用量分别降低23.00%和37.19%(P均<0.05)。术后病理结果证实89例为结直肠癌,3组肿瘤位置差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 结直肠肿物患者基本资料及对比剂用量比较

2.1 客观评价

2.1.1 动脉期 A组、B组、C40～60 keV亚组SMA和IMA的CT值均>350 HU。B组SMA和IMA的CT值变异率分别为9.42%(38.61/409.66)和9.32%(34.95/375.15),低于A组的11.87%(46.38/390.87)和11.28%(41.30/366.23)(P均<0.05)。C40～60 keV亚组SMA和IMA的CT值、SD值、CNR均高于A组(P均<0.05),C40～60 keV亚组SMA的SNR均高于A组(P均<0.05)。除IMA SNR外,C组内各指标均随能级升高而逐渐降低(P均<0.05)。C60 keV亚组SMA和IMA的CT值变异率分别为9.85%(53.47/543.03)和10.09%(49.52/490.63),低于A组(P均<0.05)。见表2。

表2 结直肠肿物患者全腹增强CT动脉期血管客观参数比较

2.1.2 静脉期 A、B组和C40～60 keV亚组ΔHU均>50 HU。B组ΔHU变异率为8.60%(4.58/53.23),低于A组的9.87%(6.30/63.84)(P<0.05)。C组肝实质CT值、SD值及ΔHU均随能级升高而降低(P均<0.05),其中C70 keV亚组ΔHU<50 HU。C40～70 keV亚组肝实质SNR和CNR多低于A组(P均<0.05),但C40～50 keV亚组肝实质CT值、SD值及ΔHU均大于A组(P均<0.05),C60 keV亚组ΔHU与A组相当(P>0.05),C60 keV组ΔHU变异率为8.67%(5.72/65.95),低于A组(P<0.05)。见表3。

表3 结直肠肿物患者全腹增强CT静脉期血管客观参数比较

2.1.3 碘基图 3组动、静脉期图像中结直肠癌NIC值差异均无统计学意义(P均>0.05)。

2.2 主观评价 观察者间评估整体图像质量及显示病灶质量的一致性良好(Kappa:0.768～0.909,P均<0.05),各组全部图像评分均≥3分,满足临床诊断要求。A、B组图像主观评分相当(P均>0.05)。C组内各亚组动、静脉期主观评分均以C60 keV亚组得分最高,且与A组差异无统计学意义(P均>0.05);其余各亚组均低于A组(P均<0.05)。见表4、5。

表4 结直肠肿物患者全腹增强CT轴位图像主观评分比较

表5 结直肠肿物患者全腹增强CT碘基图主观评分比较

3 讨论

本研究在针对疑似结直肠癌患者的能谱CT检查中,以500 mgI/kg(LBW)方案计算对比剂进行优化,图像动脉期SMA和IMA的CT值远超过标准值280 HU[12],肠系膜动脉主干及分支对比剂充盈良好,边缘清晰锐利,图像强化均匀,优于常规TBW方案,对比剂剂量降低23.00%;进一步根据400 mgI/kg(LBW)进行计算,重建40～70 keV单能级图像,发现在动脉期60 keV能级下,血管对比度及边缘锐利度显示最佳,优于A组,与LAI等[13]的结果相符;C组对比剂剂量降低37.19%,超过以往研究[5,7,14]。

本研究以ΔHU作为评价静脉期肝脏指标[3],发现B组ΔHU>50 HU,且ΔHU变异率较A组显著降低,说明以LBW为依据计算对比剂剂量所获图像的一致性更高,为实现影像同质化提供了依据。C组以60 keV采集的静脉期图像的ΔHU与A组相当,且变异率低于A组,提示利用该方案同样有助于实现图像同质化。

通过计算NIC可排除干扰[15],更加精确地评估肿瘤碘浓度值。本研究观察不同对比剂注射方案对NIC的影响,发现B、C组动、静脉期肿瘤NIC与A组差异均无统计学意义,提示以LBW为基础的注射方案可在降低对比剂用量的情况下保证肿瘤强化程度。

综上,基于LBW低剂量对比剂方案结合能谱CT可在降低对比剂用量前提下获得高质量图像,以60 keV为最佳扫描能级。

利益冲突:全体作者声明无利益冲突。

作者贡献:张竞颐研究设计、撰写文章;刘义军指导、修改和审阅文章;王诗耕研究设计;童小雨数据分析、修改文章;范勇图像分析、修改文章;陈安良图像分析;胡梦婷数据分析、查阅文献;程启烨统计分析、查阅文献。