Lung Care軟件對孤立性肺部小結(jié)節(jié)性質(zhì)判定的價(jià)值

王垚青，徐長青，韓本誼

(上海市市東醫(yī)院，上海 200438)

孤立性肺部小結(jié)節(jié)(SPN)是指肺內(nèi)實(shí)質(zhì)性結(jié)節(jié)，直徑≤3 cm的圓形或類圓形孤立結(jié)節(jié)，不伴有明顯的肺不張、衛(wèi)星病灶或局部淋巴結(jié)腫大。其臨床癥狀不明顯，且結(jié)節(jié)越小，特征性影像形態(tài)學(xué)表現(xiàn)越不典型。臨床上對SPN良、惡性鑒別主要通過影像科醫(yī)師的經(jīng)驗(yàn)及對結(jié)節(jié)直徑的隨訪觀察等。近年來，一些先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助檢測(CAD)系統(tǒng)，如Lung Care軟件，用于胸部CT對結(jié)節(jié)形態(tài)和體積的測量，對結(jié)節(jié)性質(zhì)判定具有一定價(jià)值。2005年1月～2011年10月，我們觀察了Lung Care軟件在胸部CT判定SPN性質(zhì)的價(jià)值。現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇同期在我院行胸部CT檢查發(fā)現(xiàn)的SPN患者12例，男5例、女7例，年齡29～81歲、平均55歲。隨訪復(fù)查CT，復(fù)查間隔30～360 d，檢出惡性結(jié)節(jié)7例(腺癌1例、鱗癌3例、轉(zhuǎn)移癌3例)，4例原發(fā)性結(jié)節(jié)經(jīng)手術(shù)病理證實(shí)，3例轉(zhuǎn)移性結(jié)節(jié)經(jīng)過隨訪結(jié)節(jié)體積增大且數(shù)目增多，并有明確的原發(fā)灶;良性結(jié)節(jié)5例(炎性結(jié)節(jié)2例、結(jié)核球3例)，經(jīng)過治療后隨訪結(jié)節(jié)縮小。

1.2 檢查方法 采用Siemens 6層CT掃描機(jī)，1次最大吸氣末憋氣采集肺容量數(shù)據(jù)，從肺尖掃描至上腹部，未注射造影劑，掃描參數(shù):電壓110 kV，有效電流100～140 mA，圖像數(shù)據(jù)采用肺窗重建，窗寬為1200 Hu，窗位 －700 Hu，卷積值B40f medium sharp(體部中等銳利算法)，重建層厚1.25 mm，重建間距0.625 mm，重建矩陣512 ×512。

1.3 圖像處理及分析 醫(yī)師完成2次或2次以上的常規(guī)橫斷面CT圖像觀察后，記錄檢出結(jié)節(jié);當(dāng)選定好顯示的結(jié)節(jié)后，利用Lung Care軟件提供的VOI像格，軟件自動(dòng)對結(jié)節(jié)進(jìn)行分離，并計(jì)算結(jié)節(jié)的體積，X、Y、Z各個(gè)徑線值。倍增時(shí)間(DT)通過公式:DT=Δt×lg(V2/V1)/lg2進(jìn)行計(jì)算，容積增長率(PVC)通過公式:PVC=(V2－V1)/V1，Δt為 2 次不同測量相隔的時(shí)間，V1為第1次檢查時(shí)肺結(jié)節(jié)的體積，V2為最后1次檢查時(shí)肺結(jié)節(jié)的體積，并將分析結(jié)果與隨訪的病理結(jié)果進(jìn)行對照分析。

2 結(jié)果

2.1 肺結(jié)節(jié)的位置及形態(tài) 本文12例患者，病變位于右肺7例(上葉4例、中葉2例、下葉1例)、左肺5例(上葉3例、下葉2例)，病灶形態(tài)為圓形4例、類圓形5例、不規(guī)則形3例。

2.2 Lung Care軟件分析與病理結(jié)果比較 進(jìn)行Lung Care軟件分析，復(fù)查時(shí)間間隔30～360 d，其中惡性結(jié)節(jié)7例，PVC為34.14% ～127.92%，DT為74～256 d;良性結(jié)節(jié)5例，4例 PVC為負(fù)值、1例PVC 為3.2%。見圖1～4、表1。

3 討論

3.1 CAD系統(tǒng)檢出肺結(jié)節(jié)的基本原理 肺結(jié)節(jié)的CT CAD大致包括:①圖像分割過程中，保證肺野特征的完整，避免偽影，通過各種計(jì)算機(jī)圖像分割技術(shù)對感興趣區(qū)(ROI)進(jìn)行提?。?］。②肺結(jié)節(jié)與血管具有相近的灰度值，而且部分血管斷面形態(tài)與肺結(jié)節(jié)相似，因此需選擇ROI進(jìn)行特征提取，如曲率、灰度值、面積、圓形度、變度、部位、梯度等來區(qū)分肺結(jié)節(jié)與血管等其他結(jié)構(gòu)。③CAD技術(shù)可以自動(dòng)計(jì)算出SPN的范圍，直接測量SPN的容積，提高了SPN DT計(jì)算的準(zhǔn)確性。

圖1 1例肺部鱗癌患者CT平掃及體積變化

圖2 1例肺轉(zhuǎn)移癌患者CT平掃及體積變化

圖3 1例結(jié)核結(jié)節(jié)患者CT平掃及體積變化

圖4 1例肺腺癌患者CT平掃及體積變化

表1 SPN患者病理類型與初診、復(fù)查時(shí)的結(jié)節(jié)體積變化

本研究中的Lung Care軟件屬于CAD軟件的一種，其能對SPN三維容積的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以提供X、Y、Z三個(gè)平面的長徑值，同時(shí)也能顯示結(jié)節(jié)密度的直方圖。在層板像格中，對已經(jīng)裝載的圖像進(jìn)行移動(dòng)，確定可疑結(jié)節(jié)并標(biāo)記;利用三維重建技術(shù)，對已經(jīng)探測到的SPN進(jìn)行三維重建，醫(yī)師可以從立體角度觀察SPN的形態(tài)，并進(jìn)行角度的調(diào)整;利用軟件的容積測量功能，對選定的SPN進(jìn)行范圍劃分和自動(dòng)計(jì)算SPN的容積，醫(yī)師可以通過修改模式對SPN的范圍劃分進(jìn)行修改，以便得出精確的數(shù)值。

3.2 SPN DT、PVC與結(jié)節(jié)性質(zhì)的關(guān)系 SPN的生物學(xué)特征DT，即結(jié)節(jié)體積增長1倍(直徑增長約26%)所需的時(shí)間，是判斷結(jié)節(jié)良惡性的另一個(gè)重要指標(biāo)。包括理論DT和實(shí)際DT。理論上腫瘤按細(xì)胞有絲分裂指數(shù)增長方式增長，即N=2n(N為細(xì)胞總數(shù)，n為細(xì)胞分裂的代數(shù))，但臨床與實(shí)驗(yàn)都證明，如果沒有新生血管形成來供應(yīng)營養(yǎng)，腫瘤的直徑或厚度1～2 mm后，將不再增大。所以，臨床上所觀察到的腫瘤并不是單純按照指數(shù)增長方式生長，而是在生長分?jǐn)?shù)、瘤細(xì)胞的生成與丟失以及誘導(dǎo)腫瘤血管生成等多種因素共同作用下生長。有學(xué)者指出，準(zhǔn)確測量腫瘤的PVC對理解其生物學(xué)特征十分重要［2］。DT是肺癌預(yù)后的獨(dú)立影響因素，且DT長的肺癌有較好的預(yù)后。目前認(rèn)為，良惡性結(jié)節(jié)DT存在差異，在胸片或胸部CT上結(jié)節(jié)大小保持2年無變化或變小，可診斷為良性。肺癌的DT差異較大，侵襲性高的小細(xì)胞肺癌DT僅有30 d，鱗癌的DT平均達(dá)90 d，大細(xì)胞肺癌的DT平均達(dá)120 d，侵襲性高和侵襲性一般的腺癌DT分別為150 d和180 d，大多數(shù)惡性結(jié)節(jié)的 DT 在30 ～400 d［3］。

以往一般用二維測量方法對病灶進(jìn)行分析，一般通過測量CT橫斷面掃描圖像中病灶的前后2次直徑進(jìn)行容積倍增時(shí)間計(jì)算，DTD=(lg2×Δt)/3lg(D2/D1)，Δt為2次不同測量相隔的時(shí)間，D為直徑。大量的研究及實(shí)踐證明，這種測量缺乏準(zhǔn)確性［4］。目前正逐步應(yīng)用三維容積測量來取代傳統(tǒng)的二維測量，通過CAD技術(shù)直接進(jìn)行SPN容積測量，擺脫了計(jì)算肺癌DT的復(fù)雜公式。

本研究組病例中，惡性7例，所計(jì)算的DT在74～256 d，PVC 為34.14% ～127.92%，與文獻(xiàn)報(bào)道基本相符［5］，為患者及時(shí)手術(shù)爭取了時(shí)間。良性SPN 5例中，所計(jì)算的PVC為負(fù)值、DT為0，避免了患者進(jìn)行不必要的手術(shù)，節(jié)省了治療費(fèi)用。

3.3 CAD在SPN容積測量方面存在的問題與發(fā)展前景 CAD在SPN容積測量上存在的問題及原因分析:①容積效應(yīng):重建參數(shù)，如層厚、間隔、矩陣，卷積核函數(shù)不同產(chǎn)生的容積效應(yīng)不同。Goo等［6］研究發(fā)現(xiàn)，不同直徑的結(jié)節(jié)，分別用不同層厚、視野和間隔進(jìn)行重建，發(fā)現(xiàn)層厚對測量結(jié)果有顯著影響，并有交互作用。②掃描偽影:包括患者呼吸及心臟運(yùn)動(dòng)造成的偽影。結(jié)節(jié)越小，偽影造成的影響越大。Kostis等［7］測量一組2～8 mm大小具有不同程度偽影的結(jié)節(jié)，發(fā)現(xiàn)總體PVC的標(biāo)準(zhǔn)差比其中沒有嚴(yán)重偽影影響的一部分結(jié)節(jié)增加50% ～60%，根據(jù)PVC的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算出來的隨訪時(shí)間也相對延長了2～3個(gè)月。③結(jié)節(jié)周圍結(jié)構(gòu)對體積測量的影響:Wormanns等［4］發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)與胸膜、血管的關(guān)系影響到測量的準(zhǔn)確性時(shí)，大小相同但與胸膜接觸面不同的結(jié)節(jié)，得出的體積大小不同，結(jié)節(jié)因位于胸膜頂或者侵入胸壁較深時(shí)，分割難度大，效果欠佳。④部分實(shí)性和非實(shí)性結(jié)節(jié)的生長分析:部分實(shí)性結(jié)節(jié)、非實(shí)性結(jié)節(jié)中的磨玻璃成分與周圍肺實(shí)質(zhì)的密度差異較實(shí)性結(jié)節(jié)小，計(jì)算機(jī)難以將這些結(jié)節(jié)與周圍結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確分割［8］。

隨著CT掃描技術(shù)的發(fā)展，影像分辨力的提高將降低部分容積效應(yīng)，提高CAD對SPN容積測量的準(zhǔn)確性，CAD系統(tǒng)在肺結(jié)節(jié)體積測量中將會發(fā)揮更大的作用。

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