李又潔 高宗輝 王明超 周 偉 馬春忠

肺動脈CT 血管成像( CT pulmonary angiography，CTPA)因其方便和高效性已成為臨床篩查肺栓塞的首選檢查方法，且對肺栓塞具有較高的敏感度及特異度[1]。能譜CT誕生前一直使用混合能量（kVp）圖像進行診斷，而近些年瞬時雙kVp為核心技術的能譜CT徹底改變了常規(guī)CT傳統(tǒng)診斷模式，在獲得混合能量的同時得到單能量（keV）圖像和基物質圖像。經過近幾年的應用和研究，能譜CT成像已經在全身各系統(tǒng)病變的診斷中獲得了廣泛的應用，取得了初步的成果[2-4]。單能量成像提供了優(yōu)越的解剖圖像，減少對比劑的用量，擴大了優(yōu)質掃描的時間窗。本研究旨在探討能譜CT低濃度對比劑肺動脈成像最佳單能量圖像的選擇。

方 法

1．研究對象

隨機選取本院2015年10月至2017年2月期間門診收治的可疑肺栓塞患者44例，所有患者均有不同程度胸悶、憋氣癥狀。入選標準：體質指數（BMI）＜26的患者，無明確對比劑過敏史，無嚴重肝腎功能及心肺功能不全。檢查前均簽署知情同意書，其中男25例，女19例，年齡29～70歲、平均（54．16±7．85）歲。

2．檢查方法

采用美國GE Discovery CT750 HD掃描儀，運用GSI掃描技術(管電流600mA， 80/140kV管電壓快速切換)。準直器寬度40cm，螺距（pitch）1．375：1，層厚/層距5mm，重建層厚/層距1．25/0．625 mm。掃描范圍自膈面下向上掃至肺尖部。注射對比劑威視派克(Visipaque 270； 270 mgI/ml)，流率4．5ml/s，平均用量 45ml；鹽水注射流速 4．5ml/s，用量25ml。雙筒高壓注射器注射。應用智能跟蹤觸發(fā)掃描，將感興趣區(qū)(ROI)設定在右心房或右心室，選擇最小的診斷延遲時間，當興趣區(qū)內CT值達到100 HU時，掃描自動開始。對比劑經右側肘靜脈注射，避開因左肘靜脈匯入上腔靜脈可能產生的橫行高密度偽影影響雙肺上葉動脈的觀察；掃描方向選擇自足向頭也是為了避免過高的上腔靜脈偽影。

3．圖像后重組及觀察分析

掃描后獲得混合能量圖像傳至GE AW 4．6工作站上獲得8組單能量圖像（40～75 keV間距為5keV 的8組圖像），采用容積再現(volume rendering，VR)、 最 大 密 度 投 影 (maximum intensity projection，MIP)、 曲 面 重 建（curve planar reformation， CPR）等對各組單能量圖像肺動脈后重組顯示與分析。由兩名經驗豐富的中級以上放射科醫(yī)師按雙盲法完成圖像分析（包括主觀評分和客觀評價），主觀評分過程中如有不同意見需協商一致解決。

3．1客觀評價：指標包括圖像CT值、噪聲值（SD）、對比噪聲比(CNR)、信噪比（SNR)。分別在8組單能量圖像上選定相同層面和相同大小的ROI（ROI占管腔面積2/3），測量肺動脈主干（PA)的CT值及SD值、同層面均勻密實無硬化偽影的背闊肌(LD)CT值；設置4mm的

ROI，測量同層面肺動脈干上方、左側、右側的空氣密度標準差計算平均值得出背景噪聲（BN）。每幅圖像的測量位置、范圍均需通過復制、粘貼的方式保持絕對一致。根據公式SNRPA=CTPA/SDPA，CNRPA=(CTPA-CTLD)/BN計算肺動脈干的SNR和CNR值。

3．2主觀評分： 從肺動脈各級分支的辨認情況、肌肉脂肪組織的顯示情況及噪聲三個方面對圖像評分：①肺動脈各級分支辨認情況分為4級[5]：1分，主肺動脈、肺動脈干、葉動脈及肺段動脈（3級及以上分支）充盈強化良好，血管顯示差，肺動脈與上腔靜脈分界不清，無法進行診斷和評價；2分，亞段肺動脈（4級分支）充盈強化良好，血管顯示尚可，與周圍軟組織對比尚良好；3分，5級分支充盈強化良好，血管顯示基本清晰，與周圍軟組織對比基本良好；4分，6級及以上分支充盈強化良好，血管顯示清晰，與周圍軟組織對比良好；②肌肉和脂肪組織的顯示情況分為4級：1分，無法觀察肌肉及脂肪間隙；2分，肌肉及脂肪間隙顯示模糊；3分，肌肉及脂肪間隙顯示稍模糊；4分，肌肉及脂肪間隙顯示清晰；③圖像噪聲分為4級：1分，噪聲大，顆粒感很強；2分，噪聲中等，顆粒感較強；3分，噪聲較小，顆粒感較輕；4分，噪聲小，圖像平滑細膩；在同樣的窗寬(360 HU)和窗位(60 HU)下觀察圖像，以三方面評分的平均值作為圖像質量評分。

4．放射劑量計算

有效劑量(effective dose，ED)=劑量長度乘積(DLP)×K[胸部 K=0．014mSv/(mGy·cm)][6]

5．統(tǒng)計學處理

統(tǒng)計學處理應用SPSS 13．0統(tǒng)計學軟件，數據資料以均數±標準差表示，分別對8組單能量圖像的CT值、SD值、SNR及CNR進行多個樣本的方差齊性檢驗、單因素方差分析，并采用SNK檢驗進行組間兩兩比較，對所得主觀評分結果進行多個樣本比較的Wilcoxon符號秩檢驗。P＜0．05認為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

60～65keV單能圖像顯示最佳，見圖1。

圖1 A．60keV主肺動脈橫斷面圖像；B．60keV主肺動脈冠狀面圖像；C．65keV主肺動脈橫斷面圖像；D．65keV主肺動脈冠狀面圖像。

1．客觀評價指標

單能圖像肺動脈干CT值隨著keV的增加逐漸減?。▓D2A）；圖像的SD值隨著keV的增加先快速減小，后緩慢增大，65keV時SD值相對最?。▓D2B)；SNR和CNR隨keV增加先增大后減少，兩者峰值在60-65keV（圖2C）。

8組單能量圖像的CT值、SD值、CNR、SNR見表1。其中65 keV組圖像SD值最低，與其他組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0．05）；60 keV和 65 keV組圖像的CNR值亦明顯高于其他組（P＜0．05），該兩組間差異無統(tǒng)計意義(P=0．318)；60 keV組和65 keV組圖像的SNR值明顯高于其他組（P＜0．05)，該兩組間差異無統(tǒng)計學意義（P=0．679）。

表1 8組單能量圖像客觀及主觀評價結果（均數±標準差）

圖2 客觀評價指標和主觀評分結果(A、B、C、D)。

2．主觀評價指標（見圖2D）

圖像主觀評分隨著keV的增加先逐漸增高，后逐漸減低，60 keV組評分（3．78±0．26）最高，與其他組比較差異有統(tǒng)計學意義（P＜0．001）見表1。

3．放射劑量

本組研究中患者的體質指數（BMI）平均（23．99±1．91）；有效劑量 ED：(4．07±0．24)mSV，CTD：12．72mGy。

討 論

傳統(tǒng)CT成像球管產生X射線是混合能量的，穿過人體低能射線易被濾掉而產生線束硬化偽影，會產生物質CT值的“漂移”，而影響圖像質量。能譜CT是以瞬時雙kVp為核心技術，成像過程中使用140 kVp 和80 kVp 在瞬間（0．5ms）完成切換，一次掃描可以獲得在時空上完美組合的兩組一致的能量信息。兩組數據信息在投影空間內相互匹配，通過在投影空間的重建，消除線束硬化偽影導致的物質CT值的“漂移”，從而得到40～140keV之間的一系列的101 組單能量圖像[7]。在同一能量水平的單能量圖像上，物質本身密度決定其衰減系數，故可保證同一物質的衰減系數恒定，在精準的硬化效果的校正基礎上得到準確的圖像。單能量圖像在不同能量水平上具有不同特征，低能量X線穿透力弱，圖像CT值和組織對比相應增高，但噪聲增高[8]；高能量X線穿透力強，圖像硬化偽影減少，但組織的對比減弱。本研究結果顯示（圖2A）：隨著keV減小，肺動脈主干的CT值逐漸增大，40keV時CT值最大（754±113）HU，這種特征提示我們遇到腎功能不全的患者時，可以嘗試減少對比劑用量或使用低濃度對比劑，掃描后通過低keV圖像的重建來滿足診斷需要；同樣，在遇到上腔靜脈高濃度偽影的干擾時，通過適度提高keV重建減少圖像的硬化偽影，以此來提高診斷的準確性。

本研究結果中，圖像的背景噪聲也隨著keV的減小而逐漸增大，40keV時SD值約（53．91±6．74）。只有當組織對比度與噪聲值之間達到平衡，即衰減差異達到最大而噪聲值相對較小，這時候獲得的單能圖像才是最佳keV圖像[6]。在進行肺動脈病變診斷過程中需要兼顧兩者，才能獲得最佳圖像以減少圖像質量不佳導致的診斷誤差。本研究中，能量水平在60～65keV時，肺動脈干圖像的SNR（19．61±3．89）、CNR（29．25±9．50）值相對最高，圖像的噪聲值（SD值）相對最低（17．22±2．84）HU，圖像主觀評分最高（3．78±0．26）分。這與Cheng 等[9]研究中的最佳keV范圍基本符合。在他們的研究中，使用高濃度對比劑（370mgI/ml）進行肺動脈能譜掃描，發(fā)現肺動脈栓子的最佳keV值為65～70 keV，此時圖像具有較低的噪聲和較高的CNR，并且能夠滿足臨床診斷要求。對比上述研究結果發(fā)現，在本實驗中使用低濃度對比劑（威視派克270mgI/ml）亦能進行肺動脈能譜成像，所獲得的圖像能夠滿足臨床診斷要求。60keV時，肺動脈干的CT值平均（380±53）HU。符合Bae等[10]研究報道當肺動脈內CT值＞250 HU就能夠達到診斷肺動脈栓塞的要求。本研究的最佳keV值略低于Cheng等的結果，兩組圖像的客觀評價結果有一定的差別，考慮與兩組研究中BMI及使用對比劑濃度不同有關，Cheng組的BMI高于本組病人，BMI的增大會引起背景噪聲值的增大，從而影響圖像質量，導致圖像的SNR及CNR減小；另一方面，低濃度對比劑對圖像質量會產生一定的影響。

近年來，CT血管成像所致的潛在致癌風險已經引起公眾的高度重視和業(yè)內的廣泛討論[11]。盡管使用GSI技術，仍可以保持低劑量肺動脈成像，本研究中平均輻射劑量（4．07±0．24 mSV)，和既往報道的結果[12]相當甚至更低。之所以能夠保證這么低的射線劑量主要與GSI掃描特點有關，掃描過程中，高管電壓（140kVp)掃描只占整個掃描時間的1/3，其余2/3的時間切換為低管電壓（80kVp）掃描；寶石探測器光電轉換效率高，清空速度快，超高采樣率與高清算法的結合，使得寶石CT可以在較低劑量條件下得到較高清晰度的圖像等。

本研究局限之處在于實驗中尚未分析對于肺動脈栓塞診斷的準確性，沒有進一步與侵入式肺動脈造影結果作為對照。故目前的結果尚不能得出以下結論：使用寶石能譜CT GSI掃描檢測肺動脈栓塞時，圖像質量的提高一定能帶來更高的診斷準確率，有待下一步研究證實。其次，本組患者的體質指數均在26以下，沒有分析不同BMI組間圖像質量的差異，尤其是當BMI大于26時，GSI掃描還能否得出以上結論，尚需進一步大樣本多組比較分析。綜上所述，使用低濃度對比劑可以在寶石能譜CT GSI掃描時使用，并且最佳的單能圖像在60～65keV水平。