感興趣區選擇對胃癌能譜CT測量結果可重複性的影響及與微血管密度的關係

文章來源：中華放射學雜誌, 2018,52(1) : 24-29

作者：陳小華 李佳音 李莉明 趙慧萍 梁盼 高劍波

摘要

目的

探討ROI選擇對胃癌能譜CT測量結果可重複性的影響及與微血管密度（MVD）的關係。

方法

前瞻性收集2013年8月至2015年8月鄭州大學第一附屬醫院經胃鏡活檢病理確診為胃癌，且行腹部能譜CT檢查後2周內行根治性手術治療的30例患者納入研究。患者均行腹部動脈期和靜脈期能譜CT檢查。採用3種方法選取ROI，分別為腫瘤近黏膜強化區的圓形ROI，面積10 mm2（ROI-10 mm2）、腫瘤近中心位置強化區的圓形ROI，面積30 mm2（ROI-30 mm2）和全腫瘤法（ROI-outline）。2名放射科醫師分別測量腫瘤動脈期CT值（CT-AP）、靜脈期CT值（CT-VP）、動脈期碘濃度（IC-AP）、靜脈期碘濃度（IC-VP）、動脈期標化碘濃度（nIC-AP）和靜脈期標化碘濃度（nIC-VP）。取2名醫師測量結果的平均值作為最終結果。術後胃癌組織進行病理檢查，記錄MVD。採用組內相關係數（ICC）評價2名醫師採用同一方法對同一患者測量的一致性，Bland-Altman法評價2名醫師測量結果的可重複性。採用方差分析比較不同ROI方法間參數的差異，採用Pearson線性相關分析評價腫瘤能譜CT參數值與MVD間的相關性。

結果

2名醫師採用3種ROI方法測得的IC-AP、IC-VP、nIC-AP、nIC-VP、CT-AP和CT-VP一致性均較好，其中ROI-outline法測得結果的一致性最佳，ICC值為0.991~0.997。2名醫師採用ROI-outline法測得nIC-AP、nIC-VP差值的95%可信區間分別為-0.003~0.002和－0.001~0.012，提示採用ROI-outline法不同醫師重複測量的準確性好。採用3種不同ROI方法測得的IC-AP、IC-VP、nIC-AP、nIC-VP、CT-AP和CT-VP差異均有統計學意義（P均

結論

不同ROI的選擇方法影響胃癌能譜CT參數測量結果，ROI-outline法可重複性好，ROI-outline法nIC-VP值可間接反映腫瘤的微血管生成情況。

胃癌是空腔臟器腫瘤，受到自身膨脹程度及胃腸道蠕動的影響，採用影像方法術前精確評估病變及監測治療效果較其他實體腫瘤困難。能譜CT掃描不僅可以獲得組織形態信息，還能夠同時獲得病變碘圖從而得到病變血流灌注等功能信息。研究結果顯示，採用單能量迭代重組圖像、能譜曲線斜率、碘含量等參數能夠較好地反映組織灌注情況，標準化碘濃度（normalized iodine concentration，nIC）和組織內微血管密度（microvascular density，MVD）具有相關性[1,2,3]。胃癌患者行CT掃描，ROI的選擇尚無明確的標準。筆者旨在探討ROI選擇對胃癌能譜CT測量結果可重複性的影響及與微血管密度的關係。

資料與方法

一、患者資料

研究為前瞻性，獲得了鄭州大學第一附屬醫院倫理委員會的批准，批准文號81271573，受檢者在檢查前均簽署了知情同意書。

收集本院2013年8月至2015年8月，符合以下標準的患者。納入標準：（1）經胃鏡活檢病理確診為胃癌；（2）無放化療史；（3）無碘對比劑過敏史；（4）無嚴重精神、心、肝、肺、腎疾病；（5）行腹部能譜CT檢查後2周內行根治性手術治療。排除標準：（1）術前有新輔助化療史；（2）術後病理顯示病灶厚度

二、CT掃描方法

患者禁食8 h，掃描前20 min肌內注射消旋山莨菪鹼10 mg以減輕胃腸道蠕動，掃描前2 min口服溫開水800~1 000 ml擴張胃。採用美國GE Discovery 750 HD CT掃描儀，能量掃描模式。患者取仰卧位，掃描範圍動脈期為膈頂部至雙腎下極水平，靜脈期為全腹部以及盆腔。管電壓140、80 kVp 0.5 ms瞬時切換，管電流630 mA，螺距1.375，旋轉時間0.6 s/周，探測器寬度40 mm，準直0.625 mm，FOV 50 cm×50 cm，層厚5 mm。增強掃描採用高壓注射器經肘靜脈注射對比劑碘海醇（含碘350 mg/ml）90~120 ml，注射流率3~4 ml/s，注射後30、60 s分別獲得動脈期、靜脈期增強圖像。採用迭代重組演算法進行單能量圖像重組，重組層厚1.25 mm。

三、圖像分析

將數據傳送至GE AW 4.6工作站。2名高年資腹部影像科醫師經過統一培訓後，利用機器自帶的GSI Viewer分析軟體獨立觀察並測量分析圖像。由於能譜模式的腹部掃描中，70 keV圖像的質量優於常規120 kVp圖像[4]，因此在軸面70 keV圖像的腫瘤最大橫斷層面上選取ROI（窗寬、窗位分別為400、40 HU），分別測得動脈期CT值（CT-AP）和靜脈期CT值（CT-VP）。在相應碘圖上獲得動脈期碘濃度（IC-AP）和靜脈期碘濃度（IC-VP）。將各期腫瘤碘濃度與同層腹主動脈碘濃度比值進行標準化，分別獲得腫瘤動脈期標化碘濃度（nIC-AP）和靜脈期標化碘濃度（nIC-VP）。取2名醫師測量結果的平均值作為最終結果，進行後續的統計分析。

參照文獻[5,6]的方法，選取3種ROI，分別為：（1）腫瘤近黏膜強化區的圓形ROI，面積10 mm2（ROI-10 mm2）（圖1,圖2,圖3,圖4）；（2）腫瘤近中心位置強化區的圓形ROI，面積30 mm2（ROI-30 mm2）（圖5,圖6,圖7,圖8）；（3）手動勾畫腫瘤輪廓（ROI-outline），即全腫瘤法（圖9,圖10,圖11,圖12）。由於部分容積效應的影響，ROI的邊界位於組織或器官邊緣內側約1 mm，同時避開大血管、壞死、囊變、鈣化或因氣-液平面交界面存在偽影區等部位。前2種方法ROI面積固定，測量能譜CT參數3次，取平均值；第3種方法記錄每例患者ROI面積，測量1次。ROI的位置在動、靜脈圖像上盡量保持一致。

圖1~12　同一胃竇部癌患者的軸面圖像。圖1、2分別為動脈期70 keV圖像和碘圖，圖3、4分別為靜脈期70 keV圖像和碘圖。在腫瘤近黏膜強化區設置圓形ROI，面積10 mm2，放置3處ROI（L20、L21、L22）計算平均CT值和碘值。L19為同層面腹主動脈上ROI。圖5、6分別為動脈期70 keV圖像和碘圖，圖7、8分別為靜脈期70 keV圖像和碘圖。在腫瘤近中心位置強化區設置圓形ROI，面積30 mm2，動脈期ROI為L16、L17、L18，靜脈期ROI為L26、L27、L28，同時測量同層面腹主動脈上ROI（L19）的碘值。圖9、10分別為動脈期70 keV圖像和碘圖，動脈期ROI 3為手動勾畫的腫瘤輪廓，面積為376.6 mm2，CT值為71.2 HU，碘值為15.62×100 μg/ml。圖11、12分別為靜脈期70 keV圖像和碘圖，靜脈期ROI 1的面積為352.8 mm2，CT值為99.6 HU，碘值為25.67×100 μg/ml。手動勾畫腫瘤輪廓，同時測量同層面腹主動脈ROI 2，動脈期碘值為90.49×100 μg/ml，靜脈期碘值48.38×100 μg/ml

四、MVD計數

將患者的術後胃癌組織進行常規脫水及石蠟包埋，連續4 μm切片，附於經多聚賴氨酸附膜的載玻片上，60℃過夜，經脫蠟，抗原修復，鹼性磷酸鹽溶液沖洗3次，每次5 min，按照CD34（北京中杉金橋生物技術有限公司SP系列）即用型試劑盒說明書要求進行標本染色，CD34抗體濃度1∶150，陰性對照組僅未加抗體。MVD由CD34的陽性細胞數決定，採用Weidner等[7]的方法，由病理醫師單獨計數，先用顯微鏡（×100）尋找染色最密集的區域，然後用顯微鏡（×400）計數3個視野微血管數目，取平均值。

五、統計方法

採用SPSS 20.0及Medcalc V15.2.2軟體進行統計分析。Kolmogorov-Smirnov法評價計量資料是否符合正態分布，正態分布的資料以±s表示。採用組內相關係數（intraclass correlation coefficient，ICC）評價2名醫師採用同一方法對同一患者測量的一致性，ICC0.75為信度良好。採用Bland-Altman法評價2名醫師測量結果的可重複性。採用方差分析進行組間比較，再採用LSD法進行組內兩兩比較。採用Pearson線性相關分析評價腫瘤能譜CT參數值與MVD間的相關性。P

結果

一、醫師間的信度分析及可重複性

2名醫師採用3種ROI方法測得的IC-AP、IC-VP、nIC-AP、nIC-VP、CT-AP和CT-VP一致性均較好，其中ROI-outline法測得結果的一致性最佳（表1）。

採用ROI-outline法測得的各參數值可重複性更好（表2）。ROI-outline法測定的nIC-AP和nIC-VP較ROI-10 mm2和ROI-30 mm2更集中，提示ROI-outline法在不同醫師重複測量中的一致性區間更小，準確性更好。

二、3種不同ROI方法測得的參數

採用3種不同ROI方法測得的IC-AP、IC-VP、nIC-AP、nIC-VP、CT-AP和CT-VP差異均有統計學意義（表3）。採用ROI-10 mm2測得的數值均高於ROI-outline，差異有統計學意義；採用ROI-30 mm2測得的CT-AP和CT-VP高於ROI-outline，差異有統計學意義（表3）。

三、CT參數值和腫瘤MVD的相關性

腫瘤的MVD計數為（29.0±8.4）條/高倍視野。不同ROI方法下，nIC-VP與MVD具有中度相關性（表4），其中ROI-outline法的相關性最強（r=0.670，P=0.000）。

討論

一、ROI選擇對胃癌能譜CT測量結果可重複性的影響

胃癌能譜CT掃描在得到病灶形態學圖像的同時，還能通過物質分離技術獲得組織的碘基圖像。通過ROI的選取，得到相應的碘濃度等參數，結合腹部增強雙期掃描，可以從時間、空間和能量多維分析腫瘤，在多種腫瘤的鑒別診斷和療效評估中具有優勢[8,9,10]。ROI的大小和位置是影響參數值的重要因素。理論上，ROI為感興趣區內像素的平均值，ROI越大，平均值越穩定，可重複性越好。本研究結果顯示，2名醫師採用3種ROI方法測得的IC-AP、IC-VP、nIC-AP、nIC-VP、CT-AP和CT-VP一致性均較好，其中ROI-outline法測得結果的一致性最佳，與其他學者在肺和肝疾病中的結果一致[5,11]，即ROI-outline法測量的參數值可靠性和穩定性好，重複性更高。在臨床工作中，對晚期惡性腫瘤化療的療效評價，需要影像評估數據具有一致性和可靠性，同時測量方法具有易操作性。由於胃壁分層和蠕動，使胃癌不同於肺癌、肝癌等實體腫瘤，療效評價困難。本研究結果顯示，腫瘤ROI-outline法測量適用於胃癌的臨床療效評價。

二、不同ROI下胃癌能譜CT測量結果與微血管密度的關係

胃癌是一種相對乏血供的腫瘤，90%以上為腺癌，多呈浸潤性生長，表現為胃壁的局部增厚和胃壁異常強化。增強能譜CT的碘濃度參數反映碘對比劑在腫瘤中的分布，其實質是反映腫瘤的血供分布狀況。Komori等[12]認為，近黏膜面的血供豐富區能夠反映胃癌的生物學行為及預後。筆者借鑒Komori等[12]的方法，選擇強化明顯區域放置10 mm2的ROI，旨在測量腫瘤周邊的實性血供豐富區[13]，而此處得到的相應能譜CT參數最高。由於ROI計算的是整個感興趣區的平均值，測量結果的高低不僅與局部血供的高低有關，也和腫瘤內高、低強化區的面積有關，加之胃癌內壞死往往不明顯，肉眼觀察無法避免較小的低密度壞死區。因此，3種ROI的取值結果呈階梯狀遞減，ROI-outline法的能譜CT參數最低，這些結果與腫瘤的血管分布基本一致。MVD可以反映腫瘤微血管生成，但僅適用於對術後標本進行回顧性評價，無法用於術前及非手術患者。本研究結果顯示，不同ROI方法下，nIC-VP與MVD具有中度相關性，其中ROI-outline法的相關性最強（r=0.670，P=0.000），提示ROI-outline法nIC-VP值可間接反映腫瘤的微血管生成情況，有望無創評估腫瘤MVD的狀況。但該結果尚需較大樣本量的影像-病理間精確對照研究來驗證。

三、本研究的局限性

第一，儘管進行了規範的掃描準備及多種ROI的測量，但胃腸道的蠕動和軸面圖像對不同部位胃癌的顯示差異，以及非個體化的掃描方案等仍然會對數據測量產生影響；第二，最大腫瘤層面的CT數據測量和病理切片難以完全對應，致使相關係數僅達到中度水平，尚需和外科及病理醫師聯合對研究層面進行精確對應；第三，樣本量較小，入組患者中並未包含黏液腺癌和神經內分泌癌等少見胃癌類型，且排除了早期胃癌，存在一定的偏倚。

綜上所述，不同ROI的選擇方法影響胃癌能譜CT參數測量結果，ROI-outline法可重複性好，ROI-outline法nIC-VP值可間接反映腫瘤的微血管生成情況。

參考文獻（略）

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