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双源CT双能量成像分析泌尿系结石成分的实验和临床应用研究

杨琪放  
【摘要】:目的 (1)以红外光谱法为参考标准,比较DSCT双能量成像与单能量成像区分不同成分泌尿系结石的能力。 (2)以红外光谱法为参考标准,评价DSCT双能量成像区分体外泌尿系结石成分的应用价值。 (3)初步探讨DSCT双能量成像区分体内泌尿系结石成分的可行性。 方法 (1)将103枚泌尿系结石置于新鲜的猪肾中,分别行DSCT单能量(120kV)和双能量(80和140kV)模式扫描。测量各图像结石的CT值(HU120kV、HU80kV和HU140kV),用HU80kV和HU140kV计算HU差值、HU比值和双能量指数(DEI)。采用红外光谱法测定结石成分,按其结果对结石分组。采用方差分析比较各组结石之间单能量指标(HU120kV)和双能量指标(HU差值、HU比值和DEI)的差异。使用判别分析法获得各指标判别不同结石的正确率,并应用卡方检验进行比较。 (2)将146枚泌尿系结石置于新鲜的猪肾中,采用DSCT双能量模式扫描。测量计算80和140kV图像结石的HU差值、HU比值和DEI,使用双能量软件检测结石中的尿酸、胱氨酸和草酸盐成分。以红外光谱法检测结果为标准对结石分组,使用方差分析比较不同结石之间双能量指标的差异。计算双能量软件检测尿酸、胱氨酸和草酸盐成分的灵敏度、特异度和准确度,利用Kappa检验分析结果的一致性。 (3)对90例已知或怀疑泌尿系结石的患者行DSCT双能量检查,男59例,女31例,年龄20~82岁,平均年龄52±15岁。测量计算80和140kV图像结石的HU差值、HU比值和DEI。使用双能量软件将结石分为尿酸结石、混合尿酸结石、胱氨酸结石和含钙结石。收集结石患者治疗后的结石标本进行红外光谱分析,软件分析结果与其结果进行比较。使用方差分析比较不同结石之间双能量指标的差异。 结果 (1)按红外光谱法检测结果将结石分为6组:尿酸结石组15枚、混合尿酸结石组10枚、胱氨酸结石组19枚、磷酸镁铵结石组16枚、磷酸钙结石组17枚、草酸钙和磷酸氢钙结石组26枚。HU120kV分别为(467±95)、(690±105)、(747±93)、(838±112)、(1045±199)和(1214±228)HU,HU差值分别为(-13±18)、(193±63)、(235±29)、(320±63)、(448±98)和(533±116) HU,HU比值分别为0.97±0.04、1.29±0.06、1.34±0.03、1.40±0.04、1.45±0.03和1.47±0.03,DEI分别为-0.004±0.006、0.054±0.014、0.065±0.006、0.081±0.011、0.100±0.013和0.111±0.013,各组结石上述指标的差异有统计学意义(P值均0.001)。组间两两比较时,胱氨酸结石组与混合尿酸结石组之间,磷酸钙结石组与草酸钙和磷酸氢钙结石组之间上述指标均无统计学差异(P值均0.05);磷酸镁铵结石组与混合尿酸结石组、胱氨酸结石组之间的HU120kV均无统计学差异(P值均0.05);其余组间两两比较均有统计学差异(P值均0.05)。HU120kV、HU差值、HU比值和DEI作为独立变量的正确判别率分别为48.5%、61.2%、61.2%和62.1%。采用多元逐步判别分析,筛选出的指标为HU差值和HU比值,同时使用两指标的正确判别率为66.0%,与各指标独立判别的正确率无统计学差异(X 2 =7.48,P=0.113)。 (2)按红外光谱法检测结果将结石分为7组:尿酸结石组15枚、混合尿酸结石组10枚、胱氨酸结石组19枚、磷酸镁铵结石组16枚、磷酸钙结石组17枚、草酸钙结石组22枚、混合含钙结石组47枚。HU差值分别为(-13±18)、(193±63)、(235±29)、(320±63)、(448±98)、(512±97)和(536±79) HU,HU比值分别为0.97±0.04、1.29±0.06、1.34±0.03、1.40±0.04、1.45±0.03、1.47±0.03和1.49±0.03,DEI分别为-0.004±0.006、0.054±0.014、0.065±0.006、0.081±0.011、0.100±0.013、0.108±0.011和0.112±0.009,各组结石上述指标差异有统计学意义(P值均0.001)。组间两两比较时,尿酸结石组与其它结石组之间,磷酸钙结石组、草酸钙结石组和混合含钙结石组分别与其它4组结石之间,磷酸镁铵结石组与混合尿酸结石组、胱氨酸结石组之间的HU差值、HU比值和DEI的差异均有统计学意义(P值均0.05)。磷酸钙结石组与混合含钙结石组之间HU比值和DEI的差异均有统计学意义(P值均0.05)。双能量软件检测尿酸成分的灵敏度、特异度和准确度分别为96.0%、100%、99.3%,Kappa值=0.98;胱氨酸成分为89.5%、96.9%、95.9%,Kappa值=0.83;草酸盐成分为100%、53.7%、78.8%,Kappa值=0.56。双能量软件正确诊断15枚尿酸结石、9枚混合尿酸结石、17枚胱氨酸结石和22枚草酸钙结石,4枚磷酸镁铵结石被诊断为含胱氨酸成分,2枚胱氨酸结石、 1枚混合尿酸结石、12枚磷酸镁铵结石、17枚磷酸钙结石和47枚混合含钙结石均被诊断为含草酸盐成分。(3) 90例患者中有64例患者检出结石,收集到55例患者治疗后的体外结石标本。红外光谱分析显示,纯成分结石20例,混合成分结石35例。双能量软件正确诊断49例(89.1%)结石:4例尿酸结石、1例混合尿酸结石、 2例胱氨酸结石和42例含钙结石(磷酸钙结石2例、草酸钙结石11例、混合含钙结石29例)。1例尿酸铵和草酸钙混合结石、1例混合尿酸结石和4例磷酸镁铵结石诊断为含钙结石。尿酸结石、胱氨酸结石、磷酸镁铵结石磷酸钙结石、草酸钙结石和混合含钙结石的HU差值分别为(18±12)、(214±21)、(329±35)、(360±49)、(458±97)和(497±110) HU,HU比值分别为1.04±0.02、1.36±0.02、1.49±0.04、1.50±0.08、1.52±0.05和1.53±0.04,DEI分别为0.006±0.004、0.062±0.002、0.089±0.006、0.095±0.013、0.107±0.011和0.112±0.012,上述指标有统计学差异(P值均0.001)。组间两两比较,尿酸结石与其它结石的HU差值、HU比值和DEI有统计学差异(P值均0.05);胱氨酸结石与其它结石的HU比值和DEI有统计学差异(P值均0.05);磷酸镁铵结石与草酸钙结石、混合含钙结石的HU差值和DEI有统计学差异(P值均0.05);胱氨酸结石与草酸钙结石、混合含钙结石的HU差值有统计学差异(P值均0.05);磷酸钙结石与混合含钙结石的DEI有统计学差异(P值均0.05);其余组间两两比较无统计学差异(P值均0.05)。 结论 (1)与120kV单能量成像相比,DSCT双能量成像能提高区分不同成分结石的正确率,尤其有利于鉴别尿酸结石与其它结石,磷酸镁铵结石与胱氨酸结石和混合尿酸结石。HU差值、HU比值和DEI可作为区分结石成分的有效双能量指标。 (2) DSCT双能量成像可用于体外结石的成分分析,双能量软件能准确区分体外的尿酸结石、混合尿酸结石、胱氨酸结石和含钙结石,但区分磷酸镁铵结石以及不同的含钙结石尚存在困难。 (3) DSCT双能量成像分析体内结石成分具有一定的可行性,使用双能量软件可以较好的区分体内的尿酸结石、混合尿酸结石、胱氨酸结石和含钙结石。


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