Application Value of Dual-Source CT Noise-Optimized Virtual Monoenergetic Imaging Technology in Portal Vein Imaging of Patients with Portal Hypertension
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摘要:
目的：对比分析双源CT噪声优化虚拟单能量成像（VMI+）不同 keV值对门静脉高压患者门静脉成像质量的影响，探讨VMI+最佳 keV值。方法：对入组的37例门静脉高压患者的双源CT门静脉期图像进行后处理，采用VMI+技术重建40、45、50、55、60、65，70，75和80 keV共9组单能量图像，与自动生成的线性融合系数为0.6（M-0.6）的标准混合图像对比，分别测量10组图像的门静脉主干（MPV）和肝实质的CT值、SD值，分别计算出MPV的信噪比（SNR）和与肝实质的对比噪声比（CNR）；在门静脉期最大密度投影（MIP）图像上分别测量MPV、脾静脉（SPV）、门静脉左支（IHLPV）、门静脉右支（IHRPV）的管腔直径；分别记录10组图像中病变血管的检出例数。客观评价采用方差分析，主观评价由两名副主任影像诊断医师采用五分制评价10组图像上MPV与背景肝实质的对比效果以及整体图像质量。结果：门静脉期40 ~ 65 keV 6组图像MPV的CT值、SNR、CNR以及主观评分均比M-0.6组高，差异有统计学意义；70 keV图像上MPV的CT值、SNR、CNR以及主观评分均与M-0.6组相近，差异无统计学意义；75 keV和80 keV两组图像上MPV的CT值，SNR、CNR以及主观评分均比M-0.6组低，差异有统计学意义；各组间MPV、IHLPV、IHRPV和SPV的管腔直径，以及病变血管的检出例数一致，差异无统计学意义；其中40 keV组上MPV的CT值、SNR和CNR 均是10组中最高的。结论：应用VMI+技术（40 ~ 65 keV）可以提高门脉高压患者门静脉期图像质量，有利于门静脉血管的显示，其中40 keV是最佳单能量能级。
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关键词:
- 双源CT /
- 门静脉高压 /
- 肝门静脉成像 /
- 噪声优化虚拟单能量技术
Abstract:Objective: This study aimed to compare and analyze the effects of different keV values of dual-source computed tomography (CT) noise-optimized virtual monoenergetic imaging (VMI+) on the quality of portal vein imaging in patients with portal hypertension and to determine the optimal keV value for VMI+. Methods: Postprocessing was performed on portal venous phase images of 37 patients with portal hypertension who underwent dual-source CT. The VMI+ technique was used to reconstruct nine groups of monoenergetic images at 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, and 80 keV. Compared with the standard mixed images automatically generated with a linear blending coefficient of 0.6 (M-0.6), the CT values and standard deviation of the main portal vein (MPV) and liver parenchyma were measured for each group of images. The signal-to-noise ratio (SNR) of the MPV and the contrast-to-noise ratio (CNR) with the liver parenchyma were calculated. On the maximum intensity projection images of the portal venous phase, the luminal diameters of the MPV, splenic vein (SPV), left branch of the portal vein (IHLPV), and right branch of the portal vein (IHRPV) were measured, and the number of detected cases of diseased vessels in each image group was recorded. Objective evaluation was conducted using analysis of variance. Subjective evaluation was performed by two deputy chief radiologists who used a five-point scale to assess the contrast effect of the MPV against the background liver parenchyma and the overall image quality in the 10 groups of images. Results: The CT value, SNR, CNR of the MPV, and subjective image scores measured for the 40 ~ 65 keV portal vein groups were higher than those for the M-0.6 group, and the difference was statistically significant. The CT value, SNR, CNR of the MPV, and subjective image scores measured for 70 keV images were similar to those of the M-0.6 group, with no statistical difference. The CT value, SNR, CNR of the MPV, and subjective image scores measured for the 75 and 80 keV groups were lower than those for the M-0.6 group, and the difference was statistically significant. The diameters of the MPV, IHLPV, IHRPV, and SPV were the same among all the groups, and the same number of pathological vessels were detected, with no statistical significance. Among them, the 40 keV group had the highest CT values, SNR, and CNR of the MPV among all 10 groups. Conclusion: The application of VMI+ technology (40 ~ 65 keV) in dual-source CT significantly improves the portal-vein image quality of patients with portal hypertension, which is beneficial for displaying portal vein vessels. The optimal monoenergetic energy level is 40 keV.
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2018年，Chang等[1]认为源于支气管上皮的腺瘤所包含的病变超出了肺纤毛粘液结节性乳头状肿瘤的概念，所以提出了用细支气管腺瘤（bronchiolar adenoma，BA）来涵盖这个肿瘤家族的广泛形态学谱。这一概念的提出得益于对肺纤毛黏液结节乳头状肿瘤（ciliated muconodular papillarytumor，CMPT）研究的不断深入，被认为是CMPT经典型、非经典型的拓展。
细支气管腺瘤目前认为是良性肿瘤[1]，误诊成早期肺癌导致的结果就是不必要的手术创伤及术后并发症，因此术前规划手术方式需要放射诊断医生做出提示性诊断和建议，对提高细支气管腺瘤的认识具有很重要的临床意义。然而，由于这一概念提出时间较短，并未见太多文献进行报道，国内外对此肿瘤研究[2-5]多从病理学角度进行较为详细阐述，影像学对该病的研究报道极少，国内尚未见报道。本文对BA的临床资料，胸部CT表现进行初步总结分析，并对病理学相关指标进行简要分析，以提高对该病的认识。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
回顾性分析广州医科大学附属第一医院2020年1月至2020年12月经CT检查发现并最终手术病理确诊为细支气管腺瘤的患者18例，其中男性7例、女性11例，年龄18～65岁，平均年龄51.8岁，中位年龄（25％～75％分位数）为52（49～59）岁；有吸烟史3例，15例经体检发现，2例因胸痛及咳血丝痰胸部CT检查发现，1例因阑尾炎术前检查发现。
1.2 CT扫描仪器及参数
采用SiemensSomatom Deffinitions AS+64排及128排、GE Revolution 256排多层螺旋CT，检查前训练患者深吸气和屏气动作，在患者深吸气末屏气的状态下进行扫描。患者取仰卧位，扫描范围从肺尖开始至双侧肋膈角消失。
SiemensSomatom Deffinitions AS+64排扫描参数：管电压110 kV，管电流为自动毫安秒，矩阵512×512，采集层厚1.0 mm，螺距1.0，速度0.6 s/r；SiemensSomatom Deffinitions AS+128排扫描参数：管电压120 kV，管电流为自动毫安秒，矩阵512×512，采集层厚1.0 mm，螺距1.2，速度0.5 s/r；GE Revolution 256排扫描参数：管电压120 kV，管电流为自动毫安秒，矩阵512×512，采集层厚0.625 mm，螺距1.0，速度0.5 s/r。常规采用1 mm层厚和肺算法重建。
1.3 图像分析
全部结节均采用1 mm层厚、I50算法序列进行征象分析。部分病例采用矢状位、冠状位重建显示病灶的形态及与邻近结构的关系。由两位有5年以上CT诊断经验的放射科医师对图像进行独立分析，意见一致后得出结论。
CT分析包括病灶所处的肺叶、距离胸膜位置，CT征象主要包括：病灶直径、密度（pGGN、PSN、单纯囊腔）、形态、毛刺征、边缘、胸膜牵拉征、结节内细支气管扩张。纯磨玻璃结节（pure ground-glass nodule，pGGN）指在肺窗上整个病灶均不掩盖支气管血管束的密度增高影[6]。部分实性结节（part-solid nodule，PSN）则是磨玻璃密度影内含有实性成分的结节。pGGN的平均CT值的测量方法是选取有代表性的1～3个层面，在避开血管、支气管的前提下，感兴趣区的面积尽量包括结节的全部面积（至少包括结节的2/3），且取两位医生分别3次测量的平均值。结节直径的测量取病灶最大横截面的最大直径，由两位医生分别测量后取平均值。
1.4 病理诊断标准
细支气管腺瘤大体示灰白、灰褐色的实性结节或局灶可见微囊样改变，多界清但无包膜。镜下可见腺腔型、乳头型及平坦型结构，细胞组成多样，可见数量不等的基底细胞、黏液细胞、纤毛细胞及肺泡上皮细胞，少数肿瘤可无黏液和/或纤毛细胞，部分肿瘤伴基底细胞增生或鳞化，免疫组织化学p63、p40、细胞角蛋白5/6显示连续的基底细胞层是其重要诊断依据[1]。
采用全自动系统（Ventana Medical Systems）进行，检测主要抗体包括产自Leica的甲状腺转录因子1（TTF1）、细胞角蛋白（CK）7，泉晖的p40、Napsin A，赛诺特的p63、CK5/6、Ki-67以及Dako的CK20。
1.5 统计分析
采用SPSS 22.0软件进行统计学分析。计量资料均为非正态分布，所以采用均数、中位数（25％～75％ 分位数）表示，计数资料采用频数表示。独立二分类资料的比较，用Pearson
$\chi^2 $ 检验，当样本量<40或1≤理论频数<5时，用校正公式，当样本量<40或理论频数<1时采用Fisher’s精确检验。取检验水准P<0.05有差异性统计学意义。2. 结果
2.1 临床资料
细支气管腺瘤患者的发病年龄18～65岁，男女比例7︰11。
临床体征：16例患者无明显临床症状，2例出现胸痛及咳血丝痰。18例患者手术均在胸腔镜下进行，其中15例进行亚肺叶切除术，3例患者因合并恶性肿瘤病变行肺叶切除术。单发细支气管腺瘤病灶11例，合并肺癌等其它病变7例。
患者检查部分肿瘤因子及表皮生长因子受体情况：神经元特异性烯醇化酶（NSE）的阳性比率为2/8，癌胚抗原（CEA）、糖类抗原125（CA125）、糖类抗原153（CA153）的阳性比率均为0/16，非小细胞肺癌相关抗原（CYFRA21-1）的阳性比率为1/8，鳞状上皮细胞癌胚抗（SCC）的阳性比率为1/6。表皮生长因子受体（EGFR）的阳性比率为0/4。
病理免疫组化检查情况：CK7阳性18例，P40、P63、CK5/6、TTF-1阳性均为16例，Ki-67、NapsinA阳性均为4例，CK20阳性2例。
2.2 CT表现
细支气管腺瘤CT主要表现统计分析（表1）。8例pGGN的平均CT值中位数为-717.5 HU。结节位置、距离胸膜位置是否≤10 mm、边缘是否清晰、是否有细支气管扩张征有差异性统计学意义。
表 1 细支气管腺瘤CT形态学特点Table 1. CT morphological features of bronchiolar adenomaHRCT征象 数值/例数 P 直径中位数/mm 8 结节位置 左上肺 4 0.032 左下肺 6 右上肺 2 右中肺 0 右下肺 6 距离胸膜位置 ≤10 mm 15 ＜0.01 ＞10 mm 3 结节性质 纯磨玻璃结节 8 0.271 部分实性结节 7 单纯囊腔结节 3 pGGN的平均CT值中位数/HU -717.5 边缘 清晰 13 0.018 不清晰 5 密度 均匀 7 0.318 不均匀 11 形态 圆形/类圆形 9 1.000 不规则形 9 毛刺征 6 0.094 胸膜牵拉征 7 0.318 细支气管扩张 5 0.018 纯磨玻璃结节（pGGN）8例（图1（a）～图1（c）），部分实性结节（PSN）7例（图1（d）），单纯囊腔结节3例（图1（e）和图1（f））。
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图 1 细支气管腺瘤的CT图像（a）女，18岁，左肺下叶前内基底段胸膜下纯磨玻璃结节，直径约8 mm，边界清，密度均匀，形态规则。（b）女，51岁，右肺下叶背段纯磨玻璃结节，直径约8 mm，边界清，密度均匀，形态规则，内见小空泡。（c）女，58岁，左肺上叶前段胸膜下纯磨玻璃结节，直径约6 mm，边界清，密度均匀，形态规则。（d）男，57岁，右肺下叶外基底段胸膜下部分实性小结节，直径约9 mm，边界清，密度不均匀，形态不规则，少许毛刺征、胸膜牵拉征、内见小囊腔。（e）女，59岁，右肺下叶外基底段胸膜下单纯囊腔影，直径约20 mm，壁厚2 mm，边界清，形态规则，胸膜牵拉征。（f）男，53岁，左肺下叶外基底段胸膜下小囊腔影，直径约7 mm，壁厚2 mm，边界清，形态规则，可见胸膜牵拉征。Figure 1. CT image of bronchiolar adenomas2.3 免疫组织化学
免疫组化结果，p63、p40、细胞角蛋白（CK）5/6显示连续的基底细胞层是细支气管腺瘤的重要诊断依据[1]。适用的抗体包括p63、p40、CK5/6、TTF1、CK7、Ki-67等。本文免疫组化阳性例数如下：CK7 18例、p40 16例（图2（b））、p63 16例、CK5/6 16例（图2（c））、TTF-1 16例（表2）。
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图 2 女，58岁患者的病理图（a）～（c）免疫组结果：TTF-1（+），CK7（+），p40/p63（基底细胞+），CK5/6（基底细胞+），Ki-67（热点区约3％+）。（a）：HE染色，低倍放大。（b）和（c）：分别为p40、CK5/6免疫组化显示基底细胞层。Figure 2. Female, 58 years old Pathology of the patient表 2 细支气管腺瘤大体病理及免疫组化特点Table 2. Gross pathological and immunohistochemical characteristics of bronchiolar adenoma大体病理及免疫组化 数值（阳性）/例 大体病理中位数/mm 7 CK7 18 p40 16 p63 16 CK5/6 16 TTF-1 16 3. 讨论
随着高分辨率CT的广泛应用及人们健康意识的提高，肺部小结节的检出率逐年增高，目前大多数放射诊断医师认为磨玻璃结节（ground-glass nodule，GGN）或混合磨玻璃结节一般是癌前病变或早期肺癌[7]，却基本未提及细支气管腺瘤。细支气管腺瘤是2018年提出来的新诊断名词，其组织学特点是与细支气管黏膜上皮相对应的一种良性肿瘤。而细支气管腺瘤大部分表现为磨玻璃结节，并且跟肺腺体前驱病变或浸润性腺癌鉴别有较大难度[8]。本组18例结节中术前也无一例提及该病的诊断或鉴别诊断，其中12例考虑腺体前驱病变或浸润性腺癌（AAH、AIS、MIA或IAC）、2例考虑肺大泡（其中1例考虑合并感染）、4例考虑炎性病变，可见放射诊断医生对于该病的诊断认识仍非常少。
本组临床数据总结分析，细支气管腺瘤患者平均年龄51.8岁，女性占61％，本组病例虽然显示中老年女性发病偏高，与高何等[9]研究的一致，但由于病例数较少，缺乏大数据的支持，BA是否好发于中老年女性尚有待进一步研究。
本组16例（89％）患者为体检发现的细支气管腺瘤，无明显症状，因为病变体积均较小，尚不能引起相应的临床症状。患者通常与吸烟无明显关系，本组病例显示3例有吸烟史，但大部分患者无吸烟史；血清肿瘤因子水平、EGFR以及其他实验室检查基本正常。
Cao等[8]研究的11例细支气管腺瘤的直径约（8.9±3.6）mm，本文18例细支气管腺瘤，平均直径约11.1 mm，本组病例直径更大，分析原因我们认为主要是不同医院对纳入切除肺结节的选择标准不一致，因此结节的直径存在一定不同。因为细支气管腺瘤是细支气管黏膜上皮的一种良性肿瘤，所以生长缓慢，体积相对较小，因此对于体检小，生长缓慢的结节需要考虑到此病可能。
本文的细支气管腺瘤在CT上主要有3种表现形式：纯磨玻璃结节、部分实性结节及单纯囊腔结节，以纯磨玻璃结节最多。Cao等[8]研究的细支气管腺瘤也包含纯磨玻璃结节、部分实性结节、实性结节，以纯磨玻璃结节为主，与本文结果大部分相似，相比之下，本文还出现3例BA表现为单纯囊腔，考虑到BA为细支气管黏膜上皮病灶，这部分病灶是否会导致该处细支气管管腔阻塞而形成囊腔，然而，其形成机制仍有待进一步研究。
本文对细支气管腺瘤发病位置与胸膜的关系进行分析，发现大部分（83％）BA位于胸膜下区（距离胸膜≤10 mm），考虑其来源与细支气管关系密切，分布于胸膜下区。
牛传岭等[10]做出的病例报道显示细支气管腺瘤的CT表现是位于胸膜下的纯磨玻璃结节，跟本文大部分病例的结节性质相符。Cao等[8]学者对140例磨玻璃结节进行分析，其中11例细支气管腺瘤、63例原位腺癌、66例微浸润腺癌，对三者进行鉴别诊断，其中结节的直径、形态、结节类型可作为鉴别点，细支气管腺瘤较后两者更小，形态不规则，以纯磨玻璃结节为主；Pan等[11]、潘小环等[12]亦对表现为pGGN的AAH、AIS、MIA及IAC的CT征象进行分析，其平均CT值分别为（-607.07±87.67）HU、（-592.46±106.67）HU、（-575.1±11.05）HU、（-517.1±128.7）HU，而本组病例表现为pGGN的BA平均CT值为-690.7 HU，可见其密度更低。本组的细支气管腺瘤结果为结节相对较小，形态部分不规则、部分密度不均匀，以纯磨玻璃结节为主，大部分胸膜下分布，部分可见毛刺征、细支气管扩张及囊腔，临床可用以上征象与表现为磨玻璃结节的早期肺癌进行鉴别诊断。
本文有7例患者并发其他病变，1例合并MIA，5例合并AIS，1例合并浸润性黏液腺癌，这也进一步说明多发磨玻璃结节的发病率较高，其发病规律这亦有待进一步深入研究。
细支气管腺瘤的瘤体主体位于细支气管外的肺实质内，其最为突出的组织学特点是由连续p63、p40、CK5/6阳性的基底细胞层和腔面细胞层构成的双层细胞结构[1]。高何等[9]的研究15个病例均通过免疫组织化学染色进一步证实诊断，14例均示p40、p63、CK5/6在基底细胞连续阳性表达，仅1例CK5/6阴性、p63及p40阳性；CK7在基底及腔面细胞均阳性表达。本研究免疫组化CK7、p40、p63、TTF-1出现率较高，出现例数分别为18、16、16和16例，符合细支气管腺瘤的免疫组织化学特点。
本文其中4例做了EGFR检测均为阴性，1例出现癌变，Chang等[1]的研究结果显示少部分细支气管腺瘤会出现BRAF、EGFR等基因突变，可见其具有恶性生物学行为的倾向，其性质有待大量病例的研究并追踪得出明确结论。
本研究的局限性：①本研究为术后患者的回顾性分析，病例的筛选存在选择性偏倚；②病例数较少，无法进行更深入的统计学分析，下一步争取收集更多的病例并总结，从而得出更多对临床有意义的结果；③只对细支气管腺瘤进行CT的征象分析，没有与其它CT表现相似的病变进行深入鉴别，这是我们下一步的研究方向。
细支气管腺瘤的CT表现有一定的特征性，主要分布于胸膜下，可为纯磨玻璃结节、部分实性结节及单纯囊腔结节。免疫组化抗体CK7、p40、p63、TTF-1有助于细支气管腺瘤的定性诊断。
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图 1 感兴趣区的绘制
注：ROI1是门静脉主干，ROI2是肝实质，测量中使用工作站上的复制和粘贴功能。
Figure 1. Placement of the regions of interest (ROIs)
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图 2 主观评价得分图例
注：所有图像中最低得分是2分，图像是同一患者同一层面，层厚是0.75 mm，窗宽和窗位均一致的条件下。
Figure 2. Subjective scoring legend
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图 3 VMI+ 40 ~ 80 keV的9组轴位图像的对比
注：所有图像是同一患者同一层面，层厚是0.75 mm，窗宽和窗位均一致的条件下。
Figure 3. Comparison of images of VMI+ 40 ~ 80 keV groups
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图 4 VMI+40 keV组，70 keV组和对照组M-0.6图像的对比
注：所有轴位图像是同一患者同一层面，层厚是0.75 mm，窗宽和窗位均一致的条件下；所有MIP图像是同一患者，层厚、窗宽和窗位均一 致的条件下。
Figure 4. Comparison of images of VMI+ 40 keV, 70 keV, and M-0.6 control groups.
表 1 VMI+（40 ~ 80 keV）组与M-0.6组MPV图像的客观评价
$(\bar x\pm s) $ Table 1 Objective evaluation of MPV images of VMI+ (40–80 kev) group and M-0.6 group
$(\bar x\pm s) $ 重建方法 单能量组 M-0.6 统计检验 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 60 keV 65 keV 70 keV 75 keV 80 keV t/F P MPV CT值/HU 674±110b 562±58b 442±52b 380±32b 292±34b 241±29b 218±26 191±21b 163±22b 217±26 83.84 <0.05a SNR 11.6±1.3b 11.2±0.9b 10.8±0.8b 10.1±0.9b 9.8±1.0b 9.5±0.9b 8.5±0.8 8.0±0.7b 7.8±0.7b 8.5±0.9 22.71 <0.05a CNR 12.8±2.3b 10.8±1.4b 10.2±1.1b 9.8±1.3b 7.9±1.1b 7.5±0.9b 6.2±0.9 5.6±0.8b 4.8±0.7b 6.2±0.8 35.74 <0.05a 肝实质 CT值/HU 201±19b 188±26b 140±10b 129±18b 120±17b 119±15b 108±13 101±12b 96±10b 106±14 61.53 <0.05a SD 41.8±6.1b 35.6±3.4b 31.5±2.8b 26.7±2.1b 23.6±2.2b 20.1±1.9b 19.6±1.8 18.8±1.7b 16.2±1.8b 19.4±1.9b 45.29 <0.05a 注：事后比较：a单能量各组比较，P<0.05；b与M-0.6组比较，P<0.05。 
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表 2 MPV及其侧枝血管的直径
$(\bar x\pm s) $ Table 2 Diameters of MPV and its collateral vessels
$(\bar x\pm s) $ 重建方法 单能量组 M-0.6 统计检验 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 60 keV 65 keV 70 keV 75 keV 80 keV F P MPV直径 1.68±0.55 1.70±0.51 1.69±0.53 1.70±0.53 1.68±0.56 1.70±0.52 1.71±0.52 1.69±0.54 1.69±0.55 1.71±0.53 0.78 0.539 IHLPV 0.84±0.35 0.85±0.33 0.83±0.35 0.86±0.33 0.83±0.34 0.85±0.34 0.84±0.33 0.82±0.37 0.86±0.32 0.83±0.35 0.611 0.551 IHRPV 0.97±0.38 1.00±0.35 0.98±0.36 0.97±0.37 0.99±0.36 0.98±0.35 0.99±0.35 0.97±0.39 0.99±0.38 0.98±0.36 0.231 0.875 SPV直径 1.32±0.42 1.35±0.40 1.33±0.45 1.36±0.39 1.32±0.44 1.34±0.41 1.35±0.41 1.32±0.44 1.33±0.43 1.36±0.41 0.617 0.604
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表 3 门静脉高压伴发病变血管的检出例数（例）
Table 3 Number of detected cases of associated abnormal blood vessels in portal hypertension (number of cases)
重建方法 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 60 keV 65 keV 70 keV 75 keV 80 keV M-0.6 食管、胃底静脉曲张 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 脐周静脉曲张 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 腹膜后交通开放 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
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表 4 两名副主任医师的主观评价得分 (x±s )
Table 4 Subjective evaluation scores by two deputy chief physicians (x±s )
重建方法 单能量组 M-0.6 统计检验 40 keV 45 keV 50 keV 55 keV 60 keV 65 keV 70 keV 75 keV 80 keV Z P 主观评分1 4.53±0.50b 4.51±0.50b 4.52±0.45b 4.23±0.56b 4.10±0.61b 4.01±0.56b 3.67±0.62 3.28±0.64b 3.05±0.45b 3.66±0.65 40.03 <0.05a 主观评分2 4.55±0.49b 4.48±0.51 4.50±0.46b 4.28±0.56b 4.12±0.62b 4.03±0.55b 3.70±0.64 3.30±0.67b 2.99±0.57b 3.57±0.68 39.41 <0.05a 注：事后比较：a单能量各组比较，P<0.05；b与M-0.6组比较，P<0.05。
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