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双能谱CT在预测肺腺癌空气扩散中的价值:初步研究

期刊:european radiologyDOI:10.1007/s00330-023-10440-6

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告:

主要作者及研究机构
本研究由Bao‑Cong Liu、Hui‑Yun Ma、Jin Huang、Ying‑Wei Luo、Wen‑Biao Zhang、Wei‑Wei Deng、Yu‑Ting Liao、Chuan‑Miao Xie和Qiong Li共同完成。主要研究机构为中山大学肿瘤防治中心(Sun Yat‑sen University Cancer Center)和飞利浦医疗(Philips Healthcare)。研究发表于2023年10月的《European Radiology》期刊。

学术背景
本研究的主要科学领域为放射学与肺癌诊断。研究的背景是,肺癌的“空气传播”(Spread Through Air Spaces, STAS)现象自2015年被提出以来,已被证实与肺癌的复发和生存率下降密切相关。然而,目前基于CT影像的STAS预测存在主观性,且相关研究较少。因此,本研究旨在探讨双能量光谱CT(Dual-Layer Spectral Detector CT, DLCT)在预测肺腺癌STAS中的潜在临床价值。研究的目标是通过结合传统CT特征和光谱参数,构建一个更准确的预测模型,以提高STAS的术前预测能力。

详细工作流程
研究分为以下几个步骤:
1. 患者选择与数据收集
从2021年3月至2022年3月,研究回顾性地纳入了225例接受手术治疗的肺腺癌患者。纳入标准包括:经病理确诊为肺腺癌、首次就诊且未接受过抗肿瘤治疗、术前两周内进行了增强DLCT扫描、CT图像层厚小于1毫米。排除标准包括:严重呼吸伪影、肺不张或阻塞性肺炎导致肿瘤边缘不清晰、病理确诊为原位腺癌(AIS)或微浸润腺癌(MIA)等。
2. CT扫描与图像分析
使用飞利浦的IQon光谱CT进行扫描,扫描范围从胸廓入口到肺底部。对比剂为Iomeron 400,注射速率为1.6-2.5 ml/s,随后以相同速率注射30 ml生理盐水。动脉期和静脉期分别在注射对比剂后35秒和65秒进行扫描。扫描参数包括:管电压120 kVp、剂量指数22、旋转速度0.33秒/转、螺旋螺距0.671、探测器准直64×0.625 mm、图像重建矩阵512×512。
扫描后,重建了传统的120 kVp图像和光谱图像,包括虚拟单能图像(40和65 keV)、碘密度图、有效原子序数图(Zeff)和电子密度图(ED)。图像分析中,研究人员在静脉期的最大轴位平面上手动勾画病灶的感兴趣区域(ROI),并测量了病灶的长轴直径(LD)和实性成分的大小,计算了实性/肿瘤比(CTR)等参数。
3. 统计分析
使用R软件进行数据分析。首先进行单变量分析,筛选出与传统CT特征和光谱参数相关的显著变量。随后,通过多变量逐步逻辑回归分析,构建了三个模型:仅使用传统CT特征的模型(传统模型)、仅使用光谱参数的模型(光谱模型)、以及结合传统CT特征和光谱参数的模型(集成模型)。通过受试者工作特征曲线(ROC)分析和决策曲线分析(DCA)评估模型的预测效能。

主要结果
1. 单变量分析结果
传统CT特征中,结节密度(p < 0.001)、胸膜凹陷类型(p = 0.006)、空气支气管征(p = 0.031)、毛刺征(p < 0.001)、结节长轴直径(LD)(p < 0.001)和实性/肿瘤比(CTR)(p < 0.001)在STAS阳性和阴性组之间存在显著差异。光谱参数中,静脉期的电子密度(ED)在STAS阳性和阴性组之间也存在显著差异(p < 0.001)。
2. 多变量分析结果
传统模型中,LD > 20 mm(OR = 2.271, p = 0.025)和CTR(OR = 24.208, p < 0.001)是STAS的独立预测因子。光谱模型中,静脉期的ED是独立预测因子(OR = 1.062, p < 0.001)。集成模型中,静脉期的ED仍然是独立预测因子(OR = 1.055, p < 0.001)。
3. 模型比较
ROC曲线分析显示,集成模型的AUC(0.84)显著高于传统模型(0.80, p = 0.015),且DCA显示集成模型在临床风险阈值范围内具有更高的净收益。

结论
本研究首次探讨了光谱CT在预测肺腺癌STAS中的价值,并构建了一个结合传统CT特征和光谱参数的集成模型。该模型的预测效能显著优于仅使用传统CT特征的模型,具有更高的临床实用性。研究结果表明,DLCT在肺腺癌STAS的预测中具有附加价值,可能在未来影响治疗决策。

研究亮点
1. 重要发现
电子密度(ED)是预测STAS的潜在光谱指标,结合传统CT特征和光谱参数可以显著提高STAS的预测准确性。
2. 方法新颖性
本研究首次将DLCT应用于STAS预测,并开发了一个集成模型,具有较高的临床实用性和创新性。
3. 研究对象的特殊性
研究纳入了225例肺腺癌患者,涵盖了不同病理分期的病例,增强了研究结果的普适性。

其他有价值的内容
研究的局限性包括:单中心回顾性研究可能影响数据的普适性;仅纳入了肺腺癌病例,未涵盖其他病理类型的肺癌;未研究非增强CT图像对STAS的预测价值。未来的研究可以进一步验证这些发现,并探讨光谱CT在其他类型肺癌中的应用。

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