李東春 喬英

結(jié)直腸疾病以結(jié)直腸癌最為常見，已成為當(dāng)今全球范圍嚴(yán)重危害人類健康的惡性腫瘤之一[1,2]。但是結(jié)直腸癌患者早期癥狀和體征往往不明顯，當(dāng)出現(xiàn)明顯的臨床表現(xiàn)時(shí)已是中晚期，錯(cuò)過了最佳的治療時(shí)機(jī)[3]。隨著CT 設(shè)備的更新和成像技術(shù)的 改 進(jìn)，CT 仿真內(nèi)鏡成像 （CT virtual endoscopy，CTVE）已廣泛應(yīng)用于結(jié)直腸疾病的診斷[4,5]。CTVE是利用CT 對(duì)充氣膨脹的結(jié)直腸進(jìn)行掃描，獲得模擬內(nèi)鏡的影像，主要用于結(jié)直腸息肉的高危人群的普查[6]。但是CT 結(jié)直腸檢查掃描范圍較大造成患者接受的輻射劑量過高[7,8]，為了減少受檢者的輻射劑量，許多研究者提出并在實(shí)踐中應(yīng)用低劑量掃描技術(shù)，即在影像質(zhì)量保證臨床診斷需求的前提下，采用降低管電流或管電壓的掃描技術(shù)，但其結(jié)果是圖像的噪聲增加、圖像質(zhì)量下降。迭代重組算法是近幾年低劑量CT 掃描常常聯(lián)合應(yīng)用的新技術(shù)，能有效的降低圖像的噪聲，提高影像的質(zhì)量[9]。本研究采用降低管電壓的方法，聯(lián)合應(yīng)用快速迭代重組技術(shù)，對(duì)結(jié)腸病變進(jìn)行CT 仿真內(nèi)鏡成像，尋求結(jié)直腸病變安全有效的成像方法。

資料與方法

1.病例資料

選取2018年1月~10月間來我科行結(jié)腸CT掃描的住院患者，排除碘對(duì)比劑過敏，心臟、腎臟及肝臟功能不全，腸道準(zhǔn)備不良，不能配合檢查的患者，共計(jì)60 例。采用隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為兩組，每組各30 例，A 組平均年齡為61.57±11.75 歲，男17 例，女13 例；B 組平均年齡為67.10±10.29 歲，男19 例，女11 例。兩組患者的性別、年齡均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組患者體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）正常（BMI＜24 kg/m2）36 例，超重（BMI≥24 kg/m2）24 例。

2.掃描方法

CT 機(jī)采用Philips Brilliance 256 層iCT。患者于檢查前6~8 h 禁食，檢查前2 d 進(jìn)食少渣或流質(zhì)飲食。檢查前一天晚上將復(fù)方聚乙二醇電解質(zhì)散劑1 包（137.15 g）溶于2 L 水中于2 h 內(nèi)喝完，檢查前2 h 使用開塞露50 ml，充分清潔腸道。掃描前向肛門內(nèi)注入空氣約700~1000 ml，以患者不能耐受時(shí)終止注氣?；颊哌x俯臥位，頭先進(jìn)，掃描范圍從膈頂?shù)綈u骨聯(lián)合下緣，掃描參數(shù)A 組采用120 kV 管電壓、B 組采用100 kV 管電壓，管電流均為300 mAs，其余掃描參數(shù)均相同，同時(shí)聯(lián)合應(yīng)用快速迭代重組方法（iDose）。進(jìn)行全腹部平掃加增強(qiáng)掃描。對(duì)比劑采用碘帕醇300 mg I/ml、100 ml，使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注入，注射流率為3.5 ml/s，靜脈注入對(duì)比劑后35 s 及45 s 分別行動(dòng)脈期及靜脈期掃描。掃描后對(duì)靜脈期圖像均進(jìn)行iDose 1~6 級(jí)迭代重組，原始數(shù)據(jù)傳至EBW4.0 Workstation 工作站，觀察原始圖像以及采用MPR、CTVE 圖像重組方法得到的重組圖像。

3.圖像分析

主觀評(píng)價(jià)由2 名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師在不知道分組情況下共同對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)分，結(jié)果不同時(shí)，重新閱片，商議后得出結(jié)論。在后處理工作站觀察原始圖像結(jié)合多平面重組（MPR）和仿真內(nèi)鏡（CTVE）進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[10]，采用5 分制進(jìn)行評(píng)估，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：5 分（優(yōu)秀），圖像清晰，幾乎無偽影，腸壁黏膜及病灶顯示清晰；4 分（良好），圖像清晰，少量偽影，腸壁黏膜皺襞及病灶邊緣銳利度下降；3 分（中等），圖像較清晰，輕度偽影，腸壁黏膜及病灶邊緣模糊，不影響診斷；2 分（尚可），圖像模糊、粗糙，中度偽影，腸壁黏膜皺襞及病灶邊緣模糊，診斷受限；1 分（差），圖像清晰度差，偽影明顯，腸壁黏膜皺襞及病灶邊緣顯示不清，無法診斷。評(píng)分大于等于3 分，符合臨床診斷要求。

客觀評(píng)價(jià)由2 名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師在同樣窗技術(shù)（窗位40 HU，窗寬400 HU）對(duì)三組圖像進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量病變組織的CT 值，測(cè)量臀大肌CT 值作為參照，其SD 值作為噪聲（standardize deviation），計(jì)算信噪比（SNR）及對(duì)比噪聲比（CNR）。

4.輻射劑量

記錄兩組患者X 線輻射劑量參數(shù)值：CT 容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、劑量長(zhǎng)度乘積（DLP），并計(jì)算有效劑量（ED）[ED=k×DLP，k 為受檢組織權(quán)重因子，成人腹部的k 值為0.0015 mSv·mGy-1·cm-1]。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0 軟件，兩組圖像主觀評(píng)價(jià)、 客觀評(píng)價(jià)及輻射劑量參數(shù)值的比較均采用ANOVA 檢驗(yàn)，以P≤0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

120 kV 及100 kV 管電壓圖像主觀評(píng)分均大于5 分，滿足臨床診斷要求。相同管電壓條件下圖像主觀評(píng)分比較，在120 kV 管電壓下，不同iDose重組等級(jí)圖像及標(biāo)準(zhǔn)算法（standard）圖像的主觀評(píng)分，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）； 100 kV 管電壓下，各重組等級(jí)圖像的主觀評(píng)分存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），iDose 4 級(jí)重組圖像的評(píng)分均為最高。在同一重組等級(jí)下，120 kV 與100 kV 管電壓圖像的主觀評(píng)分無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

120 kV 管電壓與100 kV 管電壓聯(lián)合快速迭代重組圖像質(zhì)量參數(shù)比較中，兩組圖像病變平均CT值、臀大肌平均CT 值間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），而噪聲值（SD）、SNR、CNR 比較，SD 值100 kV 均低于120 kV，SNR 及CNR 值均高于120 kV，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）（表1）。

由表2 可顯示出在120 kV、100 kV 不同的管電壓條件下對(duì)圖像參數(shù)進(jìn)行比較，病變CT 值及背景組織CT 值在iDose 不同重組等級(jí)圖像及標(biāo)準(zhǔn)算法（standard）圖像間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），120 kV 管電壓條件下SD 值、SNR 值之間差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），而CNR 值之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），而100 kV 管電壓條件下SD 值、SNR 值 及CNR 值均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。在常規(guī)120 kV 管電壓條件下，隨著iDose重組等級(jí)由1 級(jí)到6 級(jí)的提高，其噪聲呈減小趨勢(shì)，SD 值減小，相應(yīng)的SNR、CNR 增大。在100 kV管電壓下，iDose4 重組等級(jí)下，其噪聲SD 值最小，相應(yīng)SNR 及CNR 值最大。所有采用iDose 重組圖像的噪聲均低于標(biāo)準(zhǔn)重組算法（standard）的SD，相應(yīng)其SNR 及CNR 均大于標(biāo)準(zhǔn)重組算法。圖1為100 kV 管電壓條件下，不同iDose 重組等級(jí)下仿真內(nèi)鏡圖像； 圖2~5 為120 kV 及100 kV 管電壓下正常結(jié)腸和直腸癌CTVE、原始軸位圖像及內(nèi)鏡圖像。

表1 不同BMI 兩組圖像質(zhì)量參數(shù)比較（x±s）

表2 不同iDose 重組等級(jí)圖像質(zhì)量參數(shù)比較（x±s）

隨著管電壓的降低，受檢者接受的輻射劑量明顯減少。管電壓由常規(guī)120 kV 降低至100 kV，CTDIvol、DLP 分別降低40.06%、40.39%。

圖2 120 kV 管電壓下，a）正常結(jié)腸CTVE；b）原始軸位圖像及c）內(nèi)鏡圖 圖3 120 kV 管電壓下，直腸癌a）CTVE；b）原 始 軸 位 圖 像及c）內(nèi)鏡圖 圖4 100 kV 管電壓下，a）正常結(jié)腸CTVE；b）原始軸位圖像；c）內(nèi)鏡圖 圖5 100 kV 管電壓下，直腸癌a）CTVE；b）原始軸位圖像；c）內(nèi)鏡圖

討 論

隨著多排螺旋CT 在臨床的廣泛應(yīng)用，CTVE在實(shí)際工作中的應(yīng)用越來越多，作為一種結(jié)直腸的便捷有效的胃腸道成像技術(shù)，在許多方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并在一定程度上可作為金標(biāo)準(zhǔn)結(jié)腸鏡的補(bǔ)充。

CTVE 是Vining 等[11]在1994年首次提出，它應(yīng)用MSCT 的多種后處理方式，如多平面重組（MPR）、容 積 再 現(xiàn) （VR）、結(jié)腸全景平鋪顯示（virtual dissection,VD）結(jié)合原始薄層圖像，全程顯示結(jié)腸形態(tài)、結(jié)構(gòu)，并能對(duì)病變進(jìn)行多角度觀察。在腸腔內(nèi)人為灌注氣體則可形成良好的人工對(duì)比，便于結(jié)直腸病變 的 顯 示[12,13]。而且充氣的結(jié)直腸腔形成的良好對(duì)比，為進(jìn)行低劑量CT掃描提供解剖基礎(chǔ)，在保證圖像質(zhì)量滿足臨床診斷的前提下減少受檢者接受 的 輻 射 劑 量[14]。因此，為了保證成像效果和圖像質(zhì)量，需要在檢查前進(jìn)行腸道清潔，在檢查時(shí)進(jìn)行腸道擴(kuò)張充氣。尤其在低劑量CT 檢查中，放射劑量的降低伴隨的就是圖像噪聲的增加，使影像的清晰度和對(duì)比度均下降，這就對(duì)腸道準(zhǔn)備提出更高的要求。一般較好的腸道準(zhǔn)備為腸道清潔、 充分的擴(kuò)張，腸道內(nèi)盡可能少的殘留糞便和液體[15]。

CTVE 掃描范圍較大，患者接受的輻射劑量較高。國際放射委員會(huì)提出ALARA 原則，受檢者在接受檢查過程中所接受的輻射劑量必須符合實(shí)踐正當(dāng)化及防護(hù)最優(yōu)化的原則。即輻射劑量最小，同時(shí)要求圖像質(zhì)量符合治療的要求[16,17]。管電壓是影響輻射劑量的主要因素，根據(jù)感光效應(yīng)的公式可知感光量與管電壓的2~5 次方呈正比，管電壓的改變對(duì)感光量即輻射量的影響最明顯。管電壓決定著X 線的穿透性，管電壓降低，X 線的穿透性減弱，到達(dá)成像介質(zhì)的剩余射線量減少，獲得的影像質(zhì)量下降。本研究在其他參數(shù)不變的基礎(chǔ)上，將管電壓由120 kV 降低至100 kV，以到達(dá)減少輻射劑量的目的。管電壓由120 kV 降低至100 kV，理論上100 kV 管電壓產(chǎn)生的X 線能量更接近碘原子K 層電子的結(jié)合力，則碘原子的μ 值應(yīng)該大于120 kV 管電壓下產(chǎn)生的X 線，其CT 值應(yīng)該最大。有學(xué)者研究結(jié)果顯示當(dāng)管電壓由120 kV 降至100 kV時(shí)，碘原子的CT 值相應(yīng)增加約17%~26%[18,19]。本研究中，100 kV 管電壓下測(cè)得的病變CT 值略低于120 kV 管電壓，與該理論不一致，主要是上述理論的研究主要是對(duì)血管內(nèi)對(duì)比劑濃度的測(cè)定所得，而本研究是對(duì)實(shí)性病變強(qiáng)化后CT 值的測(cè)定。但兩組研究對(duì)象的病變組織CT 值、背景組織CT值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Chang 等[20]及Yamamura 等[21]研究提出，將管電壓由120 kV 降低至100 kV 時(shí)，其輻射劑量可降低約20%和27%。本研究中，管電壓由120 kV 降低至100 kV，其輻射劑量降低約40%,與先前的研究結(jié)果相近。

管電壓的降低使圖像噪聲增加，反映圖像質(zhì)量的參數(shù)SNR 及CNR 相應(yīng)降低。迭代重組算法是一種改善圖像質(zhì)量的有效方法，是目前應(yīng)用較廣泛的提高圖像質(zhì)量的方法。本研究使用的256排螺旋CT，采用的iDose 技術(shù)重組技術(shù)，解決降低管電壓圖像噪聲增加的不足。本研究中，管電壓由120 kV 降低至100 kV，圖像的噪聲明顯增加，在標(biāo)準(zhǔn)算法（standard）下，可見隨著管電壓的降低，噪聲明顯增大，其差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，相應(yīng)SNR及CNR 也相應(yīng)降低，在圖像主觀質(zhì)量評(píng)分也降低，其差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用快速迭代重組算法后，并進(jìn)行了iDose 1 級(jí)到iDose 6 級(jí)的圖像重組，對(duì)圖像主觀評(píng)分比較，顯示在同一重組等級(jí)下，圖像評(píng)分有降低，但120 kV 管電壓與100 kV管電壓的圖像評(píng)分差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明管電壓降至100 kV 管電壓時(shí)，圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)無差別。在進(jìn)行同一管電壓不同重組等級(jí)的比較時(shí)，顯示在120 kV 管電壓下不同重組等級(jí)的圖像評(píng)價(jià)，其差異在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無意義，說明在常規(guī)管電壓下不需要進(jìn)行快速迭代重組。在100 kV 管電壓條件下，顯示在iDose 4 級(jí)重組時(shí)，其評(píng)分最高。由此通過主觀影像評(píng)分的比較可得出： 管電壓降至100 kV 時(shí)聯(lián)合快速迭代重組iDose4 重組等級(jí)，圖像質(zhì)量能滿足臨床診斷要求，同時(shí)輻射劑量降低。100 kV 低管電壓聯(lián)合應(yīng)用快速迭代重組技術(shù)獲得的圖像，完全滿足臨床診斷需要，其評(píng)價(jià)指標(biāo)高于常規(guī)圖像質(zhì)量指標(biāo)。在100 kV 管電壓條件下，不同iDose 重組等級(jí)圖像客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)比較中，以iDose4 重組等級(jí)的指標(biāo)參數(shù)最佳，這也與本研究的圖像主觀評(píng)分結(jié)果相符。所以，采取100 kV 低管電壓技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用iDose 重組算法所得圖像完全可以滿足臨床診斷的要求。

本研究存在的不足：（1）研究樣本量較小，推斷總體均數(shù)的準(zhǔn)確性相應(yīng)降低；（2）對(duì)比劑劑量未進(jìn)行個(gè)體化設(shè)置。