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双能数据重建参数对双源CT尿酸盐检测的影响

2021-05-17张立朝袁慧书

中国医学计算机成像杂志 2021年1期
关键词:双能双源痛风

张 艳 张立朝 袁慧书

痛风双源CT 尿酸盐检测凭借其快速、无创,以及高敏感性和高特异性[1.2],近年来广泛应用于痛风的临床诊断。痛风双源CT(DECT)已被美国风湿病学会(ACR)和欧洲风湿病防治联盟(EULAR)共同纳入2015 年版痛风分类标准[3]。国内外诸多学者研究发现改变痛风处理软件Dual-Energy Gout 的参数会对尿酸盐检测结果产生影响,如改变空气距离、骨距离可以减少趾甲、皮肤伪影等[4-9]。然而对于双能数据重建参数对尿酸盐检测的影响,业界尚无文献报导。本文通过研究双能数据重建层厚/间距对尿酸盐检出情况的影响规律,为痛风的临床诊断提供更可靠依据。

方 法

1. 临床资料

回顾性选择2019 年6 月至12 月期间在北医三院行双源CT 检查的痛风患者46 例,年龄16~60 岁,平均年龄(37±11)岁,其中足踝部24 例,膝关节17例,手腕部5 例。痛风诊断符合ACR/ EULAR 2015年痛风分类标准。所有病例均无金属置入术史,并排除其他弥漫性结缔组织疾病。利用CT 原始数据重建4 组双能数据(80 keV/140 keV),各组重建层厚(mm)/间距(mm) 分别为A 组0.6/0.3、B 组0.75/0.4、C 组1.0/0.5、D 组1.5/0.8,各组显示视野及中心点均一致。本研究所用CT 设备的重建层厚共设12 级固定值,级别增大则层厚增加。A 组层厚为CT 物理探测器实际尺寸,为第一级;B、C、D 各组层厚依次为设备层厚第二至四级;其余级别的层厚过大,四肢关节常规CT 重建时并不采用,故本研究中未予涉及。

2. CT检查及后处理方法

检查设备为西门子二代双源CT (Somatom Definition Flash), 后 处 理 工 作 站Syngo MMWP VE23A。痛风尿酸盐分析软件为Dual-Energy Gout(以下简称Gout),并利用体积分析软件Volume 进行尿酸盐结晶体积测定。Gout 参数设置:软组织140 keV、80 keV CT 值为50 HU,比率为1.36,CT 值计算范围150~500 HU,范围为5,空气距离为5,骨距离为10。将双能数据导入Gout 后处理得到4 组MPR 及VR 伪彩融合图像,尿酸盐结晶以高亮绿色显示。将Gout 分析所得序列调入Volume 软件,软件自动标记尿酸盐兴趣区,并计算得到容积范围内尿酸盐结晶体积之和。Volume 软件CT 值设置:上限为-1 HU,下限为-100 HU。将4组数据分别按以上步骤进行后处理得到4组尿酸盐结晶检出结果。

3. 尿酸盐结晶检出结果分析

将Volume 软件计算所得容积范围内尿酸盐结晶体积数值作为尿酸盐结晶检出的客观数值。2 名从事骨肌影像诊断10 年以上的影像科医生分析4 组MPR及VR 伪彩融合图像,就尿酸盐分布及形态分别给予主观评分。当两者意见不一致时,共同协商达成一致。尿酸盐结晶分布评分标准:为体现重建层厚对尿酸盐结晶检出的影响,选择中间层厚0.75 mm 的B 组为参照,其检出尿酸盐分布解剖范围评分为1 分;若其他组检出尿酸盐结晶分布范围多于B组,则评分为2 分;若分布范围少于B 组,则评分为0 分;若分布范围与B 组相同,则评分1 分。尿酸盐结晶形态评分标准如下,0 分:无尿酸盐结晶;1 分:仅有散在的、亚毫米级点状尿酸盐结晶;2 分:存在散在的、结节状状尿酸盐结晶;3分:团块状/斑片状尿酸盐结晶聚集;4分,点状、结节状、团块状/斑片状尿酸盐结晶并存。

4. 统计学方法

应用SPSS22.0 统计软件进行统计学分析,定量资料以± s 的形式表示。采用卡方检验及秩和检验对4 组尿酸盐结晶结果的统计学差异进行分析。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1. 检出尿酸盐结晶体积结果

4 组结果中所检出的尿酸盐结晶体积分别为(6.93±19.36)、(6.49±18.26)、(6.18±17.55) 与(5.42±15.18)mm3,差异均有统计学意义(P<0.05)。随着双能数据重建层厚/间距的增加,Gout 软件检出的尿酸盐结晶体积相应减小。其中A 组与C 组之间,A 组与D 组之间尿酸盐结晶体积差异均有统计学意义(P<0.05),其余各组间差异无统计学意义。详见表1、2。

2. 尿酸盐结晶分布与形态评价结果

4 组尿酸盐结晶分布评分分别为(1.09±0.28)、(1.00±0.00)、(0.04±0.21)与(0.04±0.21)分,差异有统计学意义(P<0.05)。4 组尿酸盐结晶形态评分分别为(2.24±1.40)、(2.15±1.49)、(1.30±1.40)与(1.23±1.41)分,差异亦有统计学意义(P<0.05)。除A 与B 组、C 与D 组之间,其余各组尿酸盐分布及形态评分两两比较差异均有统计学意义(P<0.008 3)。详见表1、2。

讨 论

近年来,痛风双源CT 尿酸盐检测凭借其快速、无创,以及高敏感型和高特异性,成为痛风临床诊断的重要工具[2]。双源CT 痛风分析软件Dual-Energy Gout 与体积测量软件Volume 的衔接使用,通过计算机自动识别尿酸盐结晶并测定尿酸盐结晶体积,可作为痛风疗效评估的重要手段[10-13]。本文通过比较不同重建层厚/间距下,痛风双源CT 检出尿酸盐的体积数值、解剖分布以及形态变化,研究双能数据重建参数对尿酸盐检出情况的影响,从而为痛风的临床诊断提供更可靠依据。

本研究结果显示,4 组尿酸盐结晶的体积、分布范围及形态差异均有统计学意义(均P<0.05),且随着双能数据重建层厚/间距的增加,检出尿酸盐体积逐渐减小,分布范围缩小,尿酸盐结晶形态更聚集。当层厚由0.6 mm增加至1 mm时,46例痛风患者中无尿酸盐结晶检出患者增至22 例,其中有17 例患者检出尿酸盐结晶形态由点状、结节状、团块状/斑片状尿酸盐并存变成仅为团块状/斑片状聚集。但当层厚由1 mm 增加至1.5 mm 时,尿酸盐结晶体积、分布及形态评分变化不大。这说明当双能数据层厚增至1.0 mm 以上时,亚毫米级或结节状的微小尿酸盐结晶未被检出(图1),因此检出尿酸盐结晶体积变小。从Gout 运算过程分析,定义参与运算范围的参数(空气距离/骨距离)以及定义平滑滤过的参数(范围),均以体素为基本单位,而单个体素空间尺寸取决于像素,因此图像的空间分辨率,成为影响尿酸盐检测敏感性的关键。此结论在本研究中得以印证。

表1 各组尿酸盐结晶体积、分布及形态统计结果± s

表1 各组尿酸盐结晶体积、分布及形态统计结果± s

a:卡方值;4组尿酸盐结晶体积统计学差异采用多个独立样本秩和检验(Kruskal-Wallis),实质上用卡方检验做近似计算;4组尿酸盐结晶分布及形态统计学差异均采用卡方检验,检验水准为0.05。

组别A组B组C组D组检验值P值尿酸盐结晶体积/mm3 6.93±19.36 6.49±18.26 6.18±17.55 5.42±15.18 8.25a<0.05尿酸盐结晶分布各分值例数0分0 0 44 44 227.898a<0.05 1分42 46 2 2 2分4 0 0 0评分/分1.09±0.28 1.00±0.00 0.04±0.21 0.04±0.21尿酸盐结晶形态各分值例数0分0 3 22 24 174.545a<0.05 1分23 21 5 4 2分6 5 2 1 3分0 0 17 17 4分17 17 0 0评分/分2.24±1.40 2.15±1.49 1.30±1.40 1.23±1.41

表2 尿酸盐结晶体积、分布、形态两两比较统计结果

图1 典型痛风病例(46岁男性,病程4年)双源CT示右膝关节腔内尿酸盐结晶A~D为A、B、C、D各组不同层厚/间距分析所得VR伪彩图像,所计算尿酸盐结晶体积分别为0.03、0.02、0.01和0.01 mm3。图A、B显示收肌结节后缘可见结节状尿酸盐结晶(白箭头),图C、D中均未显示。图A、B髁间窝区域可见亚毫米级结节状尿酸盐结晶聚集(白箭头),图C、D中该区域尿酸盐结晶体积明显变小。

国内外学者普遍认为,双源CT 尿酸盐检测在痛风患者首次发病(6 周内)期间的敏感性明显低于痛风石形成的慢性痛风性关节炎阶段,且各报道间的敏感性差异颇大。有学者认为,双源CT 能够检测出尿酸盐结晶最小尺寸(2 mm)限制了其在痛风首次发病期的诊断敏感性[7-9]。本研究中A 组层厚0.6 mm,这是CT设备探测器的物理尺寸,为重建层厚最小值,而研究结果示A 组和B组检出尿酸盐结晶的体积、分布及形态均无统计学差异,说明当双能数据层厚小于1 mm 时,0.6 mm 和0.75 mm 对于亚毫米及结节状尿酸盐结晶检出无差异。因此,本文建议为提高双源CT 痛风检查的可靠性,为提高早期痛风患者微小尿酸盐结晶检出率,痛风双源CT 检查双能数据层厚应小于1 mm。

本研究尚有不足之处:(1)Volume 软件体积计算精度为0.01 mm3。若患者本身尿酸盐结晶体积小于该值,或因层厚增加导致检出尿酸盐体积变化小于该值,软件未能给出更精确计算。(2)层间距反映数据在Z 轴方向重叠情况,本研究直接选择最佳比值[14],即:间距为层厚一半,其余间距未予涉及。(3)除Z轴方向的图像空间分辨率外,X 和Y 轴层面内图像分辨率对尿酸盐结晶的检出精度的影响,待进一步研究。

总之,双能数据重建层厚/间距设置对双源CT 尿酸盐结晶检出有影响。随着双能数据重建层厚/间距的增加,痛风双源CT 检出尿酸盐结晶减少。为提高该检查可靠性,建议双能数据层厚设置应小于1 mm。使用双源CT 对痛风患者进行动态疗效评估时,应尽量保持前后重建参数保持一致,以避免误差。

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