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双能量CT多参数成像技术对骨肿瘤瘤骨与瘤软骨钙化的鉴别诊断价值研究

崔久法  
【摘要】:第一部分双能量CT多参数成像技术对骨岛与钙化的鉴别诊断价值研究目的:回顾性分析骨岛与钙化双能量CT成像参数,探讨双能量CT成像用于骨岛与钙化的鉴别诊断价值。研究对象与方法:选取2014年1月至2014年3月期间,在青岛大学附属医院就诊,具有完整的双能量CT成像资料、受检部位内含骨岛或钙化的患者。20例骨岛、20例钙化共40例患者纳入本研究。40例患者中,男性22例、女性18例,年龄21~85岁,平均年龄45.30±20.56岁。双能量CT成像的原始图像经PACS(Picture Archiving and Communication Systems,影像归档和通讯系统)传输至工作站,使用GSI后处理软件,在骨岛、钙化、骨皮质、骨松质的最大横断面层面放置圆形感兴趣区(Region Of Interest,ROI,1~2mm2),分别获得骨岛、钙化、骨皮质、骨松质的X线能量衰减曲线即能谱曲线,并通过计算获得能谱曲线斜率、有效原子序数的定量数值。由两位有10年工作经验的影像科医生分析归纳能谱曲线形态。使用SPSS(Statistical Product and Service Solutions,统计产品与服务解决方案)软件,对骨岛、钙化、骨皮质、骨松质的斜率K值、有效原子序数进行独立样本t检验,评价骨岛与钙化之间的差异性。结果:骨岛和钙化的能谱曲线斜率K值、有效原子序数不存在显著异常值,同时方差齐。骨岛的能谱曲线斜率K值(20.49±4.41)低于钙化的能谱曲线斜率K值(30.86±2.77)。统计学结果显示,骨岛与钙化的能谱曲线斜率K值差别有显著统计学意义(t=8.906,p=0.000)。骨岛的有效原子序数(11.09±1.21)低于钙化的有效原子序数(12.73±0.80)。独立样本t检验结果显示,骨岛与钙化的有效原子序数差别有显著统计学意义(t=5.035,p=0.000)。结论:双能量CT成像的能谱曲线及斜率K值可用于鉴别骨岛和钙化。第二部分双能量CT多参数成像技术对骨肿瘤瘤骨与瘤软骨钙化的鉴别诊断价值研究目的:骨肿瘤根据组织起源分为软骨源性肿瘤、骨源性肿瘤、纤维源性肿瘤、纤维组织细胞性肿瘤、造血系统肿瘤、富含破骨巨细胞的肿瘤、脊索组织肿瘤、血管肿瘤、肌源性肿瘤、脂肪源性肿瘤、未明确肿瘤性质的肿瘤、杂类肿瘤共十二类肿瘤。骨肿瘤如此多的类别,影像征象的重叠给影像学诊断造成了很大的困难,但早期准确的影像学诊断对治疗方案的制定及预后评估具有重要作用。骨肿瘤可产生瘤骨和瘤软骨钙化,临床工作中通过对瘤骨和瘤软骨钙化的鉴别,可判断肿瘤的起源,前者代表骨源性肿瘤,后者代表软骨源性肿瘤,进而缩小肿瘤的鉴别诊断范围。双能量CT多参数成像技术,包括单能量成像、能谱曲线、最佳ke V下的平均CT值、有效原子序数,在痛风石的诊断、尿路结石成分的分析方面已有很好的研究结果。本研究利用双能量CT多参数成像技术,对22例骨源性肿瘤和20例软骨源性肿瘤进行研究,对比瘤骨和瘤软骨钙化两组的能谱曲线及斜率K值、70ke V下的平均CT值及CT值差、有效原子序数,旨在研究双能量CT成像的定量分析能否准确鉴别骨肿瘤瘤骨和瘤软骨钙化,进而判断肿瘤的组织学起源,以求为临床提供一种更加准确的影像学诊断方法。研究对象与方法:选取2014年3月至2017年3月期间,在青岛大学附属医院就诊并经手术病理证实的骨肿瘤患者共42例,包括22例骨源性肿瘤、20例软骨源性肿瘤。所有患者具有完整的双能量CT成像(宝石能谱CT,GE Discovery HD 750,Milwaukee,Wisconsin,USA)资料,且骨肿瘤内均含瘤骨和瘤软骨钙化。22例骨源性肿瘤中,骨样骨瘤2例、骨母细胞瘤4例、普通型骨肉瘤16例;20例软骨源性肿瘤中,内生软骨瘤3例、软骨母细胞瘤2例、软骨肉瘤15例。42例骨肿瘤患者,男性26例、女性16例,年龄11~86岁,平均年龄39.40±21.76岁。22例骨源性肿瘤中,男性14例,女性8例,年龄11~73岁,平均年龄30.55±17.75岁;软骨源性肿瘤中,男性12例,女性8例,年龄13~86岁,平均年龄49.15±21.97岁。双能量CT成像的原始数据经由PACS(Picture Archiving and Communication Systems,影像归档和通讯系统)传输至工作站(GE,AW4.4),通过GSI(Gemstone Spectral Imaging,宝石能谱成像)后处理软件,在骨肿瘤瘤骨、瘤软骨钙化、骨皮质、骨松质的最大横断面层面放置圆形感兴趣区(Region Of Interest,ROI,1-2mm2),分别获得瘤骨、瘤软骨钙化、骨皮质、骨松质的X线能量衰减曲线即能谱曲线,并通过公式计算获得能谱曲线斜率K值、70ke V下平均CT值及CT值差、有效原子序数的定量数值。由两位有10年工作经验的骨关节影像医生在不知道病理结果的前提下,分析归纳骨肿瘤瘤骨和瘤软骨钙化的能谱曲线形态。使用SPSS(Statistical Product and Service Solutions,统计产品与服务解决方案)软件,对能谱曲线斜率K值(瘤骨、瘤软骨钙化、骨皮质、骨松质)、70ke V下平均CT值及CT值差、有效原子序数进行独立样本t检验,评价各组之间的差异性。骨肿瘤瘤骨及瘤软骨钙化的能谱曲线斜率K值、70ke V下平均CT值及CT值差、有效原子序数对瘤骨与瘤软骨钙化鉴别的诊断效能采用ROC(Receiver Operating Characteristic,感受性)曲线下AUC(Area Under the Curve,曲线下面积)判断,并取得相应的敏感性、特异性。结果:42例骨肿瘤,能谱曲线形态均呈衰减型,即单能量CT值随着能量的增加而减低。42例骨肿瘤,瘤骨组和瘤软骨钙化组的能谱曲线斜率K值分别为12.94±7.43、22.52±7.23,瘤骨的能谱曲线斜率K值低于瘤软骨钙化的能谱曲线斜率K值,统计学差异具有极显著性(t=4.225,P0.01)。瘤骨组和瘤软骨钙化组骨皮质能谱曲线斜率K值分别为22.48±6.94、22.31±8.00,瘤骨组与瘤软骨钙化组骨皮质的能谱曲线斜率K值无统计学差异(t=0.076,P0.05)。瘤骨组和瘤软骨钙化组骨松质能谱曲线斜率K值分别为4.66±2.23、3.57±1.77,瘤骨组与瘤软骨钙化组骨松质的能谱曲线斜率K值无统计学差异(t=1.736,P0.05)。瘤骨组22例中,瘤骨和骨皮质的能谱曲线斜率K值分别为12.94±7.43、22.48±6.94,瘤骨的能谱曲线斜率K值低于骨皮质的能谱曲线斜率K值,统计学差异具有极显著性(t=4.399,P0.01)。瘤骨和骨松质的能谱曲线斜率K值分别为12.94±7.43、4.66±2.23,瘤骨的能谱曲线斜率K值高于骨松质的能谱曲线斜率K值,统计学差异具有极显著性(t=5.009,P0.01)。骨皮质和骨松质能谱曲线斜率K值分别为22.48±6.94、4.66±2.23,骨皮质的能谱曲线斜率K值高于骨松质能谱曲线斜率K值,统计学差异具有极显著性(t=11.466,P0.01)。瘤软骨钙化组20例中,瘤软骨钙化和骨皮质的能谱曲线斜率K值分别为22.52±7.23、22.31±8.00,瘤软骨钙化和骨皮质的能谱曲线斜率K值无统计学差异(t=0.090,P0.05)。瘤软骨钙化和骨松质的能谱曲线斜率K值分别为22.52±7.23、3.57±1.77,瘤软骨钙化的能谱曲线斜率K值高于骨松质的能谱曲线斜率K值,统计学差异具有极显著性(t=11.379,P0.01)。骨皮质和骨松质能谱曲线斜率K值分别为22.31±8.00、3.57±1.77,骨皮质的能谱曲线斜率K值高于骨松质的能谱曲线斜率K值,统计学差异具有极显著性(t=10.217,P0.01)。通过GSI Viewer软件的Optimal-CNR模式,获得最佳单能量70ke V下瘤骨、瘤软骨钙化与骨皮质、骨松质的平均CT值。瘤骨的平均CT值为580.67±319.54HU,瘤软骨钙化的平均CT值为1101.84±407.65HU,瘤骨的平均CT值低于瘤软骨钙化的平均CT值,统计学差异具有极显著性(t=4.663,P0.01)。骨皮质瘤骨组与瘤软骨钙化组的平均CT值分别为1089.38±404.50HU、1156.59±373.54HU,两者比较无统计学差异(t=0.558,P0.05)。骨松质瘤骨组与瘤软骨钙化组的平均CT值分别为214.76±127.06HU、186.18±83.09HU,两者比较无统计学差异(t=1.645,P0.05)。70ke V下,瘤骨与骨皮质的CT值差为508.70±410.90HU,瘤软骨钙化与骨皮质的CT值差为54.75±45.41HU,两者比较统计学差异具有极显著性(t=3.385,P0.01)。瘤骨与骨松质的CT值差为365.91±324.27HU,瘤软骨钙化与骨松质的CT值差为975.67±442.65HU,两者比较统计学差异具有极显著性(t=5.125,P0.01)。42例骨肿瘤,瘤骨(n=22)的平均有效原子序数为10.21±1.43,瘤软骨钙化(n=20)的平均有效原子序数为12.83±1.21,瘤骨的平均有效原子序数低于瘤软骨钙化的平均有效原子序数,统计学差异具有极显著性(t=6.359,P0.01)。双能量CT成像技术中,能谱曲线斜率K值的曲线下面积为0.809,敏感性和特异性分别为86.36%、75%;有效原子序数的曲线下面积为0.902,敏感性和特异性分别为72.73%、100%;70ke V下与骨皮质的CT值差的曲线下面积为0.784,敏感性和特异性分别为72.73%、80%;70ke V下与骨松质的CT值差的曲线下面积为0.873,敏感性和特异性分别为86.36%、75%;能谱曲线斜率K值联合有效原子序数的曲线下面积为0.973,敏感性和特异性分别为81.82%、100%;能谱曲线斜率K值联合70 ke V下与骨皮质的CT值差的曲线下面积为0.841,敏感性和特异性分别为81.82%、75%;能谱曲线斜率K值联合70 ke V下与骨松质的CT值差的曲线下面积为0.880,敏感性和特异性分别为81.82%、80%;有效原子序数联合70 ke V下与骨皮质的CT值差的曲线下面积为0.948,敏感性和特异性分别为81.82%、95%;有效原子序数联合70 ke V下与骨松质的CT值差的曲线下面积为0.970,敏感性和特异性分别为81.82%、100%;70 ke V下与骨皮质的CT值差联合与骨松质的CT值差的曲线下面积为0.873,敏感性和特异性分别为86.36%、75%。结论:骨肿瘤瘤骨、瘤软骨钙化、骨皮质、骨松质的能谱曲线均为衰减型。瘤骨的能谱曲线斜率K值低于瘤软骨钙化、骨皮质的能谱曲线斜率K值,高于骨松质的能谱曲线斜率K值。瘤软骨钙化的能谱曲线斜率K值高于骨松质的能谱曲线斜率K值;但与骨皮质的能谱曲线斜率K值无统计学差异。骨皮质的能谱曲线斜率K值高于骨松质的能谱曲线斜率K值,但骨皮质瘤骨组与瘤软骨钙化组、骨松质瘤骨组与瘤软骨钙化组的能谱曲线斜率K值相比无统计学差异。最佳单能量70ke V下骨肿瘤瘤骨的平均CT值低于瘤软骨钙化的平均CT值;骨皮质瘤骨组与瘤软骨钙化组、骨松质瘤骨组与瘤软骨钙化组的平均CT值无统计学差异。70ke V下,瘤骨与骨皮质的CT差大于瘤软骨钙化与骨皮质的平均CT值差,瘤骨与骨松质的平均CT值差小于瘤软骨钙化与骨松质的平均CT值差。另外,综合骨肿瘤瘤骨、瘤软骨钙化、骨松质、骨皮质的衰减型能谱曲线相互平行的特点,70ke V下瘤骨与骨皮质、骨松质的平均CT差,瘤软骨钙化与骨皮质、骨松质的平均CT差可反映能谱曲线相互之间的距离,即瘤骨的能谱曲线相对瘤软骨钙化的能谱曲线距离骨松质更近、距离骨皮质更远。瘤骨的平均有效原子序数低于瘤软骨钙化的平均有效原子序数。曲线下面积在0.9以上的方法有能谱曲线斜率K值联合有效原子序数、有效原子序数联合70ke V下与骨松质的CT值差、有效原子序数联合70ke V下与骨皮质的CT值差、单纯有效原子序数,表明这几种方法对鉴别瘤骨与瘤软骨钙化有较高的准确性;曲线下面积在0.7-0.9之间的方法有能谱曲线斜率K值联合70ke V下与骨松质的CT值差、70ke V下与骨松质的CT值差、70ke V下与骨皮质的CT值差联合与骨松质的CT值差、能谱曲线斜率K值联合70ke V下与骨皮质的CT值差、能谱曲线斜率K值、70ke V下与骨皮质的CT值差,表明这几种方法对鉴别瘤骨与瘤软骨钙化有一定准确性。其中能谱曲线斜率K值联合有效原子序数诊断准确性最高。综上所述,双能量CT多参数成像技术能够用于鉴别骨肿瘤的瘤骨与瘤软骨钙化。


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