汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院放射科 (廣東 汕頭 515041)

許偉雄 黃旭璇 林順發(fā) 曹楚瑜 林玨慧

腹部動脈能譜CT掃描(Gemstone Spectral Imaging，GSI)可以獲得混合能量(polychromatic，QC)及單能量(monochromatic，MONO)多種重建模式圖像，由于重建圖像較多，選擇適宜的圖像重建模式，可以縮短圖像后處理時間和改善圖像質(zhì)量，提高臨床工作效率。本研究利用腹部能譜CT常規(guī)增強(qiáng)掃描，進(jìn)行腹部動脈不同模式圖像的重建，通過腹部動脈混合能量模式和單能量模式重建圖像的質(zhì)量比較研究，篩選適宜觀察腹部動脈的能譜CT圖像重建模式。

1 材料與方法

1.1 一般資料 隨機(jī)選擇在我院寶石能譜CT進(jìn)行上腹部GSI增強(qiáng)掃描的患者80例，男性48例，女性32例，年齡21～84歲，平均年齡53.6歲。患者沒有碘對比劑過敏史。排除標(biāo)準(zhǔn)：主動脈夾層、腹部動脈介入術(shù)后、腹主動脈及分支動脈血栓或癌栓的患者。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會同意，患者均簽署知情同意書。

1.2 圖像采集與重建80例均采用GE Discovery CT 750 HD能譜CT機(jī)進(jìn)行腹部常規(guī)平掃，之后使用單源雙電壓(80及140kVp)快速切換的能譜掃描模式進(jìn)行肝臟動脈期及門脈期雙期增強(qiáng)掃描，掃描范圍自膈頂?shù)接夷I下極以下2cm平面。能譜CT掃描的X線管電流固定為600 mA，螺距為0.984，層厚及層間距為5mm。增強(qiáng)掃描對比劑采用優(yōu)維顯(300mg I/m1)，劑量為75ml，注射流率為2.5ml/s，采用雙筒高壓注射器。在動脈期能譜CT掃描數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重建層厚0.625mm、層距0.625mm的混合能量(140kVp)及單能量(40～140 keV)橫斷位圖像。利用能譜分析軟件(GSI viewer)重建單能量圖像，以10 keV為間距在40～140keV能量范圍內(nèi)進(jìn)行11種不同能量的單能量圖像重建。

表1 QC組與各MONO組圖像各項(xiàng)客觀指標(biāo)與主觀指標(biāo)的比較

1.3 圖像評價 選取動脈期混合能量圖像和各組單能量圖像的腹主動脈、肝動脈進(jìn)行測量和圖像質(zhì)量評價。圖像測量及評價時采用統(tǒng)一的窗寬、窗位和閾值。CT值的測量由一名有經(jīng)驗(yàn)影像醫(yī)師采用盲法單獨(dú)進(jìn)行；CT圖像的評分由有經(jīng)驗(yàn)的一名主治醫(yī)師和兩名主任醫(yī)師進(jìn)行，三名醫(yī)師評分一致時采用該評分；評分不一致時通過共同復(fù)閱討論以達(dá)成一致評分。

通過計(jì)算腹主動脈和肝動脈的CT值、SNR(signal-to-noise ratio，SNR)和CNR(contrastto-noise ratio，CNR)進(jìn)行圖像質(zhì)量的客觀評價。SNR=SItissue/SDbackground，CNR＝(SI1－SI2)/SDbackground，SItissue為腹主動脈及肝動脈的CT值，SI1為腹主動脈及肝動脈的CT值，SI2為腰大肌和肝實(shí)質(zhì)的CT值，SDbackground為周圍空氣的標(biāo)準(zhǔn)差。各組圖像測量時采用相同的ROI值。

動脈圖像質(zhì)量的主觀評價，通過重建血管MIP和VRT圖像進(jìn)行等級評分。根據(jù)血管密度、血管內(nèi)和血管邊緣清晰度、血管分支達(dá)到的級數(shù)、血管與鄰近組織的對比度和圖像噪聲的不同，采用5個等級評分標(biāo)準(zhǔn)：5分為很好、4分為良好、3分為一般、2分為差9尚可用于診斷)、1分為很差(無法用于診斷)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析?；旌夏芰繄D像(QC)和各組單能量圖像(MONO)動脈CT值、SNR、CNR和圖像質(zhì)量主觀評分(評分先轉(zhuǎn)換為秩)的比較采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的單因素方差分析，組間總體差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義后，QC與各組MONO的兩兩比較采用多重配對比較的t檢驗(yàn)法(Dunnett法)。均數(shù)記為±S，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

各組圖像腹主動脈和肝動脈CT值、SNR、CNR和圖像質(zhì)量主觀評分的組間總體差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05。各MONO組與QC組腹主動脈和肝動脈CT值、SNR、CNR和圖像質(zhì)量主觀評分的兩兩比較結(jié)果見表1。

各MONO組腹主動脈和肝動脈CT值隨能量升高逐漸減低，腹主動脈和肝動脈CT值差值逐漸縮小(圖1)。

通過各MONO組和QC組腹主動脈、肝動脈圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)(CT值、SNR和CNR)和主觀評分的綜合比較，50～60keV組腹主動脈和肝動脈圖像質(zhì)量優(yōu)于QC組，腹主動脈及其大分支顯示更好之外，還能夠顯示QC組無法顯示或顯示不清的更多動脈小分支(圖2-7)。同時研究結(jié)果顯示單能量成像對腹主動脈和肝動脈圖像質(zhì)量的影響存在差異。低能量段(40～60keV)的單能量圖像雖然能夠提高肝動脈的CT值和CNR，但是SNR基本沒有變化；而腹主動脈的CT值、SNR和CNR在低能量段(40～60keV)單能量圖像中均得到提高。

圖11 能量-密度曲線圖。腹主動脈和肝動脈CT值均隨能量的升高而逐漸降低，兩者的混合能量圖像（140kVp）與70keV單能量圖像的CT值非常接近。圖2-72-7140kVp、50keV、60keV的MIP及VRT圖像。與140kVp圖像比較，50keV及60keV圖像腹主動脈、肝動脈具有更高的CT值及清晰度（相同的窗寬、窗位和閾值），箭示50keV及60keV的MIP、VRT圖像顯示更多的肝內(nèi)動脈小分支。

3 討 論

寶石能譜CT成像是CT能量成像的一項(xiàng)新技術(shù)，通過單源瞬時雙kVp(80/140)同向采集技術(shù)[1]進(jìn)行掃描，根據(jù)高低能量的掃描原始數(shù)據(jù)重組得到基物質(zhì)對圖像，最后利用相應(yīng)基物質(zhì)的吸收曲線計(jì)算出特定范圍(40～140keV)內(nèi)的101個虛擬單能量圖像，同時獲得常規(guī)混合能量圖像(QC)。在混合能量模式下，組織CT值是恒定的，圖像中不同組織間的對比相對恒定。由于同種組織在不同能量水平條件下對X線的吸收存在差異，因此組織的CT值將隨著能量的改變發(fā)生相應(yīng)的變化。而每種組織都有特定的X線吸收曲線，在不同能量水平條件下，圖像中不同組織間的對比亦隨能量的改變發(fā)生變化。另一方面能量水平的變化，也會改變圖像的噪聲，影響圖像質(zhì)量。高能量X線束能夠提高光子穿透組織的能力，從而使更多的光子到達(dá)探測器，減少量子噪聲；而低能量X線束也因?yàn)榻档土舜┩噶?，到達(dá)探測器的光子數(shù)減少，使得噪聲增加。因此能譜CT可以通過調(diào)整適宜能量水平，改善圖像質(zhì)量[2-3]。

目前能譜CT成像的臨床應(yīng)用時間還非常短，其各種臨床應(yīng)用價值還處于探索階段[4-8]。本研究利用腹部能譜CT常規(guī)增強(qiáng)掃描，進(jìn)行腹部動脈混合能量模式和單能量模式的圖像重建，在客觀指標(biāo)和主觀指標(biāo)上進(jìn)行圖像質(zhì)量的對比評價，探討能譜CT成像在腹部動脈的臨床應(yīng)用價值，同時也為臨床選擇合適的圖像重建模式提供依據(jù)。CT值、SNR和CNR是腹部動脈圖像質(zhì)量評價最重要的客觀指標(biāo)。動脈CT值是動脈強(qiáng)化程度的重要指標(biāo)，血管強(qiáng)化程度高，意味著有可能得到良好的動脈圖像；良好的SNR是CT清晰顯示腹部動脈解剖結(jié)構(gòu)及病變的基礎(chǔ)，而在一定SNR條件下，足夠的CNR是顯示腹部動脈病變的根本保證。腹部動脈圖像的主觀評價一般是基于動脈的MIP和VRT圖像進(jìn)行評估。因此評價腹部動脈的圖像質(zhì)量，必須結(jié)合腹部動脈成像質(zhì)量的各項(xiàng)客觀指標(biāo)和主觀評價進(jìn)行綜合考慮。

本研究采用腹主動脈和肝動脈作為腹部大、小動脈的代表，進(jìn)行腹部動脈不同重建模式圖像質(zhì)量的對比研究，同時比較單能量成像對管徑較大的腹主動脈和管徑較小的肝動脈成像質(zhì)量的影響是否存在不同。研究結(jié)果顯示，腹主動脈和肝動脈的CT值隨著能量水平的降低逐漸升高，在低能量段的圖像中，腹主動脈和肝動脈強(qiáng)化程度都明顯提高，對比增強(qiáng)，但噪聲增加；而在高能量段圖像中，腹主動脈和肝動脈強(qiáng)化程度均明顯降低，對比減弱，但圖像硬化偽影及噪聲減少。在各組MONO圖像與QC組圖像的客觀指標(biāo)及主觀評分對比中，70keV組單能量圖像作為分水嶺，其腹主動脈和肝動脈顯示效果與QC組相同(P＞0.05)。80～140keV組腹主動脈和肝動脈圖像質(zhì)量均較QC組差(P＜0.05)，而在低于70keV組單能量圖像中，雖然40keV腹主動脈的各項(xiàng)客觀指標(biāo)和肝動脈的大部分客觀指標(biāo)高于QC(P＜0.05)組，但是兩組圖像肝動脈的SNR和腹主動脈、肝動脈的主觀評分沒有差異(P＞0.05)，同時40keV圖像的噪聲明顯增加，影響了腹主動脈和肝動脈MIP、VRT圖像的觀察，而且由于鄰近組織CT值的升高，VRT圖像中腹主動脈和肝動脈受鄰近組織的遮擋，顯示不清，因此不能說明40keV組腹主動脈、肝動脈圖像質(zhì)量優(yōu)于QC組。50～60keV組腹主動脈各項(xiàng)客觀指標(biāo)、肝動脈的部分客觀指標(biāo)和圖像主觀評分高于QC組(P＜0.05)，雖然50～60keV組和QC組肝動脈的SNR沒有差異(P＞0.05)，但前者肝動脈的CNR高于后者(P＜0.05)，能夠顯示后者無法顯示或顯示不清的更多動脈小分支，綜合各項(xiàng)客觀指標(biāo)和主觀評分，無論是腹主動脈或者肝動脈的顯示效果，QC組腹主動脈和肝動脈的顯示效果都差于50～60kev組。因此50～60keV組腹主動脈和肝動脈圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于QC組。研究結(jié)果同時表明腹主動脈和肝動脈CT值的差值隨能量水平的降低而加大，并且低能量段(40～60keV)單能量圖像對腹主動脈和肝動脈成像質(zhì)量的影響存在一定差異，主要體現(xiàn)在小動脈SNR的差別變化。低能量段單能量圖像能顯著提高腹主動脈的SNR，而對肝動脈的SNR幾乎沒什么影響。一方面主要是因?yàn)楦蝿用}內(nèi)徑較小，充盈對比劑較少，肝動脈CT值隨能量降低升高的幅度遠(yuǎn)不如腹主動脈；另一方面隨著能量降低圖像的噪聲有所增加，腹主動脈和肝動脈在相同能量水平下具有相同的噪聲。因此肝動脈CT值升高部分，由于增加的噪聲的抵消，肝動脈的SNR幾乎沒變化，而腹主動脈CT值升高幅度較大，大于噪聲增加的幅度，所以低能量段單能量圖像能顯著提高腹主動脈的SNR。

綜上所述，在腹部動脈能譜CT掃描不同重建模式圖像中，50～60keV單能量模式重建圖像質(zhì)量優(yōu)于混合能量模式重建圖像，除腹主動脈及其大分支比常規(guī)混合能量圖像顯示更好之外，一些較細(xì)小的動脈分支也能清晰顯示，推薦其作為腹部動脈CT能譜掃描的常規(guī)重建模式。如何通過能譜CT掃描技術(shù)，在不影響腹部血管圖像質(zhì)量和不明顯增加輻射劑量的情況下，通過降低對比劑濃度、用量及注射速率，從而降低對比劑腎病的發(fā)病率，是我們下一步研究的方向。

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