在臨床試驗(yàn)的實(shí)施過程中，來自臨床中心、申辦方的協(xié)調(diào)員、監(jiān)查員小伙伴經(jīng)常受到IRC供應(yīng)商對(duì)于影像的質(zhì)疑：層厚不滿足要求、層間距不滿足要求、請(qǐng)上傳重建后影像……云云。這些都是什么概念？供應(yīng)商的質(zhì)疑說的都是什么？
在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，層厚、層間隔、層間距……這些參數(shù)的設(shè)定直接影響到圖像的質(zhì)量和評(píng)估的準(zhǔn)確性。對(duì)于CT和MRI等成像技術(shù)，理解這些參數(shù)不僅是確保圖像精確度的關(guān)鍵，也是準(zhǔn)確識(shí)別和評(píng)估病灶的重要基礎(chǔ)。
層厚 Slice Thickness
層厚是諸多圖像參數(shù)中較為容易理解的一個(gè)。
簡單來說，層厚指的是每一張圖像所代表的身體內(nèi)部層面的厚度?？梢詫⑵漕惐葹榍忻姘鼤r(shí)每一片的厚度，在CT或MRI圖像中，每一片層厚就像是面包片的厚度。層厚5mm，就是把5mm厚的面包拍扁了觀察；層厚1mm，就是切更薄的面包片，把1mm厚的面包拍扁了觀察。
左：5mm“厚面包片”；右：1mm：“薄面包片”
層間距、層間隔，這些概念是什么？
這些術(shù)語在不同文獻(xiàn)中可能存在差異，容易引起混淆。在交流時(shí)需要特別小心，確保大家指代的是相同的概念。
- Interval, Spacing
這兩個(gè)術(shù)語通常用來描述相鄰兩層切片中心之間的距離。在CT領(lǐng)域，"Interval"或"Spacing"常?；Q使用。
舉個(gè)例子
假設(shè)在一個(gè)5 mm層厚的掃描中，第1層涵蓋0 mm至5 mm的位置，中心在2.5 mm；第2層涵蓋5 mm至10 mm的位置，中心在7.5 mm。這時(shí)， Interval或Spacing為5 mm（7.5 mm - 2.5 mm = 5 mm）。
如果第2層從6 mm開始，Interval或Spacing將變?yōu)? mm（8.5 mm - 2.5 mm = 6 mm）。當(dāng)Interval或Spacing與層厚相同，圖像無縫連接；而當(dāng)Interval或Spacing大于層厚時(shí)，層與層之間會(huì)出現(xiàn)未顯像的部分（有間隙）。
- Gap
在MRI領(lǐng)域中，Gap指的是相鄰層面之間沒有顯像的距離。如果MRI掃描層厚為5 mm，但層與層之間跳過了一部分區(qū)域，第二層從6 mm開始，這時(shí)Gap為1 mm（6 mm - 5 mm = 1 mm）。當(dāng)Gap大于0時(shí)，圖像中可能會(huì)存在信息缺失的區(qū)域。
劃重點(diǎn)
Interval, Spacing, Gap. 這些參數(shù)對(duì)于腫瘤評(píng)估是有影響的。
以RECIST 1.1為例，在5mm無間隙掃描（Slice Thickness = 5mm, Interval = 5mm）的圖像中，靶病灶的最小尺寸要求為10mm；但如果存在1mm的間隙（Slice Thickness = 5mm, Interval = 6mm, Gap = 1mm），那么靶病灶的最小尺寸要求就是6 mm × 2 = 12 mm，即靶病灶的最小尺寸要求是以Interval或Spacing計(jì)算的。同樣的，如果在5mm層厚、30% Gap (1.5 mm)的圖像中，靶病灶的最小尺寸要求則是13mm；此時(shí)如果在基線測量病灶大小為11mm，是不能滿足靶病灶尺寸要求的。
Gap=影像信息存在缺失，那為什么要允許Gap存在呢？
在日常工作中，CT影像通常采用無間隙重建，因此有間隙的CT影像較為少見。然而，在MRI影像中，層間隙的設(shè)置卻較為常見。這引起了一個(gè)常見的問題：為什么MRI難以做到無間隙掃描，甚至最低也需要設(shè)置10%或15%的間隙？
這個(gè)問題的核心涉及一些磁共振掃描的原理，如射頻脈沖、選層梯度、激發(fā)層邊緣等。對(duì)此感興趣的讀者可以進(jìn)一步查閱相關(guān)資料。以下是MRI中設(shè)置層間隙的兩個(gè)主要原因：
1. 減少信號(hào)干擾，提升圖像質(zhì)量：
MRI設(shè)置層間隙的根本原因在于提升圖像質(zhì)量。由于MRI成像中，相鄰層面如果過于接近，可能會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾（例如交叉激發(fā)效應(yīng)），導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。通過設(shè)置一定的層間隙，可以減少這種信號(hào)干擾，使每個(gè)層面的信號(hào)更加獨(dú)立，從而提升圖像的清晰度和準(zhǔn)確性。
2. 避免檢查時(shí)間過長：
如果將層間隙設(shè)置為0，同時(shí)希望圖像質(zhì)量不受影響，通常需要延長掃描時(shí)間。因此，在大范圍的掃描（如腹部、盆腔）中，廠家通常會(huì)在默認(rèn)序列中設(shè)置約10%-15%的層間隙，以平衡圖像質(zhì)量與檢查時(shí)間。
然而，在小范圍的掃描（如顱腦MRI）中，隨著設(shè)備和掃描技術(shù)的進(jìn)步，尤其是各類加速掃描技術(shù)的應(yīng)用，使得無間隙掃描越來越廣泛。2019年FDA對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移瘤影像采集標(biāo)準(zhǔn)提出了更高要求，0 mm層間隙的要求已經(jīng)寫入共識(shí)。對(duì)于顱腦這樣“寸土寸金”的結(jié)構(gòu)，如果存在層間隙的設(shè)置，可能會(huì)影響病灶的檢出。
不過我們也必須認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)如今依然有大量的醫(yī)院采用5 mm層厚、1 mm-1.5 mm層間隙的顱腦MRI掃描設(shè)置，這意味著在需要評(píng)價(jià)中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移瘤的臨床試驗(yàn)中，我們需要根據(jù)研究中心的情況進(jìn)行必要的調(diào)整。
層厚或者層間隔大于要求的數(shù)值會(huì)帶來什么不利影響？
厚層影像相較于薄層影像，存在更明顯的部分容積效應(yīng)（Partial Volume Effect）
部分容積效應(yīng)：在厚層影像中（例如5mm層厚對(duì)比1mm層厚），一個(gè)相同的圖像像素中（例如長1mm寬1mm高5mm，對(duì)比長1mm寬1mm高1mm）包含了來自更多組織或結(jié)構(gòu)的信息。這種情況下，來自不同組織的信號(hào)在這個(gè)像素內(nèi)混合、平均，會(huì)導(dǎo)致圖像中解剖細(xì)節(jié)的模糊。這種現(xiàn)象稱為部分容積效應(yīng)。
部分容積效應(yīng)對(duì)于小病灶的影響較為明顯。例如一個(gè)直徑為3mm的球形腦轉(zhuǎn)移灶，在1mm層厚影像中可以完整地體現(xiàn)病灶的整體特征，而在5mm層厚影像中，就包含了混雜的信息：3mm的病灶信息，以及2mm的毗鄰組織信息，病灶的信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)被毗鄰組織信號(hào)稀釋，導(dǎo)致病灶顯示不清晰，如果影像層面恰好只涵蓋了一部分病灶，在圖像上的顯示則會(huì)更加不明顯。假如這枚病灶恰好在基線顯示淺淡、而在基線后得以識(shí)別，則會(huì)以新病灶記錄，造成疾病進(jìn)展的“假陽性”表現(xiàn)。
同樣的道理也適用于層間隔，由于層間隔內(nèi)的生物信息在影像上沒有得到顯示，對(duì)于小病灶遺漏檢出的影響也必須得到我們的重視。
層厚越薄，看得越清楚嗎？
我們有時(shí)也會(huì)落入另一個(gè)方向的誤區(qū)，認(rèn)為薄層影像具備全方位的優(yōu)勢，對(duì)于所有圖像都追求薄層影像，我們需要認(rèn)識(shí)到：層厚薄≠圖像質(zhì)量高。
特別是對(duì)于腹部影像而言，器官體積大、掃描范圍大，在臨床診療、臨床試驗(yàn)中，5mm的常規(guī)層厚使用更為廣泛。薄層影像雖然在原理上會(huì)帶來清晰的解剖結(jié)構(gòu)，但在腹部影像采集中，層厚變薄、每一層的信號(hào)量也在減少，相比于有效信號(hào)，背景噪聲的比例增加：圖像的信噪比減低，反而使得細(xì)節(jié)不如預(yù)期的清晰。
什么是掃描，什么是重建？
一些讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在上面的段落里，我們一會(huì)兒提到“掃描層厚”，一會(huì)兒提到“重建層厚”，這兩個(gè)到底有什么區(qū)別呢？
在CT軸掃模式和MRI 2D采集時(shí)，設(shè)置5mm的層厚，采集的就是5mm層厚數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)就沒有太多后處理操作的空間：如果采集時(shí)的層厚是5mm，想要重建成3mm，那是不可能的。這一類的參數(shù)調(diào)整，只能在掃描開始之前在設(shè)備上進(jìn)行設(shè)定。
但對(duì)于CT螺旋掃描和MRI 3D采集，原始數(shù)據(jù)采集的顆粒更加細(xì)小，可以達(dá)到亞毫米級(jí)別，對(duì)于這些原始數(shù)據(jù)，我們可以通過重建的后處理方式，根據(jù)不同參數(shù)要求進(jìn)行再加工。
例如：
將胸部CT原始數(shù)據(jù)重建得到5mm肺窗影像；
將腹部增強(qiáng)CT原始數(shù)據(jù)重建得到胰腺區(qū)域3mm影像；
將3D采集的顱腦增強(qiáng)T1WI原始數(shù)據(jù)重建得到軸位、冠狀位、矢狀位1mm無間隔影像。
只要原始數(shù)據(jù)還在，并且原始數(shù)據(jù)滿足條件，影像重建可以通過后處理方法得到其他層厚、層間隔、掃描方位的圖像。
TAKEAWAYS
通過對(duì)Slice Thickness、Interval、Spacing、Gap及其相關(guān)概念的分析，我們可以看出這些參數(shù)在影像質(zhì)量和診斷準(zhǔn)確性中的重要性。
1. 在應(yīng)對(duì)文檔和質(zhì)疑時(shí)，一定要厘清這些術(shù)語與實(shí)際對(duì)應(yīng)的物理概念
2. Slice Thickness、Interval、Spacing、Gap，這些參數(shù)設(shè)置過高，會(huì)對(duì)療效評(píng)估產(chǎn)生負(fù)面影響，對(duì)于基線靶病灶的選取也提出了不同的尺寸要求
3. 薄層影像雖然能夠減少部分容積效應(yīng)，但并不總是最優(yōu)選擇，尤其在涉及較大掃描范圍時(shí)，厚層影像在信噪比方面更具優(yōu)勢。
4. 合理設(shè)置層間隙，可以避免信號(hào)干擾、提升圖像質(zhì)量。
5. 有些影像質(zhì)量缺陷是可以通過后處理重建補(bǔ)救的，而有些缺陷卻無法挽回。
6. 對(duì)于臨床試驗(yàn)中影像的高質(zhì)量采集，需要各方共同的努力，為受試者療效的準(zhǔn)確評(píng)估提供可靠的依據(jù)。
