【摘要】 目的 研究不同窗技术对模拟肺部小结节大小测量的影响趋势。方法 对10mm、20mm、30mm由鲜猪瘦肉制成的模拟肺结节进行螺旋扫描，层厚3mm,1.2mm重建。分别采用多个层级固定窗位后变换窗宽、固定窗宽后变换窗位两个系列，测量模拟肺结节中心层面横径，将每组测量结果中最接近结节真实大小的窗宽、窗位视为模拟肺结节的适宜窗口组合。 结果 每个适宜窗口组合对不同大小模拟结节测量结果的影响程度和趋势性基本一致。窗位对模拟结节大小测量的影响程度远大于窗宽的影响。不同层级窗位上，都对应一个比较适宜测量的窗宽，反之亦然。鉴于模拟结节平均ct值为70hu，则测量结节大小的最适宜窗口范围为窗位40～100hu、窗宽600～900hu。 结论 显示模拟肺结节真实大小的窗宽、窗位之间存在相互匹配和相对恒定的关系，窗宽700±200hu左右、窗位70±30hu为模拟肺结节测量的首选适宜窗口。
【关键词】 肺;模拟结节;窗技术;体层摄影术;x线计算机
the effect on diameter of simulated pulmonary nodules in different ct window technique
wang jun-shan,yuan dong-sheng，que yong-sheng. departmant of radiology,xili people's hospital,shenzhen,guangdong province 518055, p. r. china
[abstract] objective to study the effect on the size of small simulated pulmonary nodules at ct measurement with different window techniques. methods three simulated pulmonary nodules(10mm,20mm,30mm) made from fresh pork were scanned by multi-slice spiral ct with the slice thickness of 3mm for scan and 1.2mm for reconstruction,and each diameter in the central dimension of the nodule was measured in the different multiple combinations were used for the change between ww and wl in where the measurement results were closest to the real size of the nodules was considered as a appropriate window combination. results the extent of the impact to the measurement results of three nodules was similar in the each appropriate window was the main factor to influence the size of the nodule, while ww had little effect. corresponding with the different wl, there was a appropriate ww, and vice the average ct value(70hu) of the nodules, the most suitable window range was wl 40～100hu and ww 600～900hu for measuring the nodule size. conclusion there was the matching and fixed relationship between ww and wl for displaying the real size of the scope of the preferred combination for ct measurement of the simulated pulmonary was ww 700±200hu and wl 70±30hu.
[key words] lung simulated nodule;window technique; tomography; x-ray computed
临床工作中常会发现，ct报告的肺部结节大小与手术观测结果有一定出入，而穿刺活检、放射治疗或者手术方案评估又需要对肺部结节大小准确定量。肺部组织密度差距大，其窗技术很难把握。临床实践表明，不同窗宽窗位影响肺部病灶大小测量结果，不同ct机型有其最适宜的窗宽窗位设置。但究竟该选择怎样的窗宽窗位才能比较真实地显示病灶尤其是小病灶的实际大小，往往令人困惑，有关这方面的临床研究尚未达成共识。本实验对10～30mm模拟肺结节进行不同窗宽窗位下ct测量，了解窗技术对结节大小的影响趋势。
材料与方法
1.实验结节制作和扫描方法 将鲜猪肉(精瘦肉)分别切削成直径为10mm、20mm、30mm三类球形肉丸作为模拟肺结节，并排置于纱布和泡沫垫上，结节间距35mm。螺旋扫面前对各结节塑形后即刻用卡尺测量、标定结节大小，扫描后立即复测，大小不恒定时则重新塑形和扫描。ct机型为siemens emotion 16,参数为130kv，70mas,层厚3mm，螺距0.8，转速0.6s/圈，fov300，重建层厚1.2mm。
2.窗技术 在固定窗位(wl)调节窗宽(ww)与固定窗宽调节窗位两个系列进行测量。首先，在-1000～1000hu范围内分别固定窗位,共设39级，其中-1000～-100hu、100～1000hu范围内每级变化幅度为100hu,-100～100hu范围内每级变化幅度为10hu。分别在39级固定窗位时调节窗宽，调节范围为100～4000hu，其中，100～1500hu范围内每级调节幅度为50hu，1500～4000hu范围内每级调节幅度为100hu，共54级。然后，反过来在100～4000hu范围内分别固定窗宽，在-1000～1000hu范围内分别调节窗位，窗宽、窗位变化幅度同前。
3.测量方法 每个固定窗位/窗宽下共四个变量，其中窗宽/窗位变化为主变量，三个结节横径测量值为应变量。每个主变量层级获得三个测量数据，每个固定窗位/窗宽生成一个数据记录表，对记录表中最接近结节真实大小的测量值进行标注，该值对应的主变量窗宽(或窗位)及其相应的固定窗位/窗宽则为适合模拟结节大小测量的窗宽、窗位(可以称之为“适宜窗口”)。统计不同层级适宜窗口的配对组合，最后生成本实验结果表。
测量工具采用北京思创贯宇科技开发有限公司的st-pacs型gvcm3.1软件。先利用该软件中“h”形双竖线间距测量方式测量不同窗宽、窗位条件下三个模拟结节中心层面横径，再利用其方形框工具框住模拟结节，使方形框边缘与结节边缘外切，然后测量方形框两边之间距离。对两种测量结果进行对比，数据有差异时再进行复核。
全部扫描、测量和复核工作由三位资深医生共同完成。
结 果
分析各记录表提示，分别固定多个窗位后调节窗宽与分别固定多个窗宽后调节窗位的最终结果基本相同, 即某个特定窗位与特定窗宽的配对会在两个系列测量中出现交叉重叠，适宜窗口组合落在相近区间。同时，每个窗宽窗位组合对10mm、20mm、30mm模拟结节大小影响的程度和趋势性基本一致。为了简化起见，本文仅以固定窗位、调节窗宽为例进行分析，对三个不同大小模拟结节测量数据及其窗口以平均值统计。
改变窗位、窗宽对模拟结节大小测量都有不同程度影响，窗位的影响大于窗宽。窗位越低，结节越大，窗位增高，结节变小。窗位大于450hu以上，图像亮度加深并逐渐不显示。固定某窗位时，在100～4000hu改变窗宽时对结节大小影响较小，最接近结节真实大小的窗宽即为适宜窗宽(表1)。以表1为例说明，当窗位固定在40hu时，最接近三个结节真实大小的窗宽分别为650hu、600hu、550hu，平均窗宽600hu。不同窗位与其对应的适宜窗宽见表2，表中各适宜窗宽代表此数值附近的窗宽范围，而非一个固定值。表2显示，窗位为0hu时适宜窗宽最窄(450hu)，随着窗位降低或增高时，适宜窗宽逐渐增宽，而且上下移动范围基本对称，窗位为—1000hu和1000hu时，适宜窗宽都达到3500hu。在39个层级的窗位上，都有一个比较适宜测量的窗宽，但窗宽过大(超过1700hu)，模拟结节边缘比较模糊。表1 固定窗位40hu时窗宽与模拟结节大小变化模拟结节横径测量值(mm) 表2 测量模拟肺结节大小的适宜窗口组合(hu)
实验测得三个模拟结节ct值为66～74hu，平均值70hu一般为显示模拟结节的理论窗位。为了兼顾结节大小测量，将窗位适当扩大到70±30hu(40～100hu)的话，从表2查得其对应的适宜窗宽为600～900hu，远远大于常规纵隔窗窗宽。对比发现，此段窗位、窗宽组合时模拟结节图像边缘很清楚，除此之外的窗位远离模拟结节平均ct值，适宜窗宽逐渐加大，图像对比度逐渐变差。
讨 论
窗的概念，是指从某种信息量中确定一个兴趣区，即设定一个窗口，人们只对窗内的信息感兴趣。在ct技术中，灰阶窗包括窗宽和窗位(窗中心)。窗宽即图像上16个灰阶所包含的ct值范围，它主要影响图像对比度。窗宽越小，显示的ct值范围越小，兴趣区细节显示越好，反之亦然。窗位即窗宽所显示灰阶的中心，相当于兴趣区平均ct值，它主要影响图像亮度(黑白度)，亮度超过一定区间则图像不可显示。窗位越小则图像亮度越高，反之亦然。ct窗技术(或窗口技术)就是通过调节窗宽、窗位来获得高对比度ct图像的方法，也就是优选兴趣区的ct值范围，大于或小于该ct值范围的解剖结构和病灶则显示不佳或不能显示。
胸部包含从最低密度的气体到最高密度的骨组织，所以常规使用两类窗口来显示,常用肺窗窗宽1000hu、窗位-700hu,纵膈窗窗宽200～400hu、窗位30～50hu。经验告诉我们，在肺结节ct测量中，常规肺窗测量结果偏大，纵膈窗测量结果偏小。两类常规窗口很难使肺结节细节显示和真实大小测量同时得到兼顾，这就要求我们筛选出最适宜肺结节大小测量的窗技术。本实验结果显示，无论固定窗宽再改变窗位还是固定窗位再改变窗宽，模拟结节测量的适宜窗宽、窗位是相互匹配和相对恒定的;窗位高低是影响结节测量准确性的主要因素，窗位时，改变窗宽主要影响结节对比度，对结节大小影响较小。本实验结果出现39对适宜窗口组合，应该如何选择呢?模拟结节平均ct值70hu，在其附近寻找适宜窗位较为合理，实际上，窗位40～100hu范、窗宽600～900h时，不但测量大小准确，而且结节边缘清楚。临床肺结节密度变化多样，根据窗技术理论和本实验结果，作者建议其窗宽在700hu左右调节，窗位在病灶ct值上下调节。
有关肺结节大小测量的窗技术研究至今尚无一致结论。丁炜等[1]认为双窗技术显示病灶大小更真实，而该技术近年来已被淘汰。grills等[2]比较了肺癌ct图像与病理标本,认为肺窗显示瘤体大小与标本相关性比纵膈窗好。田培林等[3]认为，宽肺窗(ww1500～2000hu，wl—600～—400hu)加边缘强化技术能精确测量肺部病变大小。本实验结果表2中也出现有与其基本一致的适宜窗宽组合(ww1900～1500hu,wl—600～—400hu)，但不作为首选组合。harris[4]等采用合成材料模拟肺结节，分别用纵膈窗(ww400hu,wl20hu)、肺窗(ww850hu,wl—750hu)和宽肺窗(ww1350hu,wl—550hu)测量结节直径，结果显示肺窗和宽肺窗所测直径与真实直径吻合度较高。陈培[5]用模拟肺内病灶做过同类研究，发现窗位不变而窗宽改变时对距离测量结果影响较小(与本实验结果一致)，窗宽不变而窗位改变(窗宽250hu，窗位在—1024～350hu范围内移动)时对距离测量产生很大影响。夏士安等[6]用类似研究发现窗位—750hu、窗宽1500hu时小球体积与实际最接近，固定窗宽1000hu、窗位从—1000～200hu变化以及固定窗位—750hu、窗宽从400hu～4000hu时,勾画瘤体大小骤然变小。这些研究结果虽然都揭示了改变窗口对肺结节或肿块大小的影响，但各人研究角度、设计方法和ct技术等因素不同导致了研究结果差异性，比如本组螺旋扫描采用1.2mm层厚重建技术与多年前的ct技术相比就不可同日而语。本实验中也注意到，大幅度调节窗位会大幅度改变结节亮度和大小，必然打破适宜窗宽、窗位之间相互匹配和相对恒定的固有关系。
影响肺部结节大小测量的因素很多，其中测量软件的准确性和重复性问题不可忽视，本实验体会到光标移动对小距离测量的稳定性不够好，最好用两种测量工具对照。不同测量软件的差异性和同一软件的重复性需要更多检测验证。窗技术是模拟或临床肺结节大小测量准确性最主要的影响因素之一，测量肺结节的适宜窗宽、窗位还需要更加缜密的实验研究和临床探索。
【参考文献】
1. 丁炜，孟雪梅，齐武.ct双窗技术在肺部x刀定位中的价值.实用放射学杂志，2001，10:770-771.
2. grills is，fitch dl，goldstein ns，et al. clinicopathologic analysis of microscopic extension in lung adenocarcinoma:defining clinical target volume for j radiat oncol biol phys，2007，69：334-341.
3. 田培林 ,徐覃莎 ,唐利荣，等.胸部ct 检查的肺窗技术. 生物医学工程与临床,2002,6:209.
4. harris km，adams h，lloyd dc，et al. the effect on apparent size of simulated pulmonary nodules of using three standard ct window radiol，1993，47：241-244.
5. 陈培.ct窗技术与距离测量误差的研究.中华放射学杂志，1992，26：250-253.
6. 夏士安，吴国华，林清,等.ct模拟定位中窗宽窗位变化对勾画靶区的影响.上海第二医科大学学报，2005，25：741-743.
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