孟慶林，宗林雄，劉夢琦，王平懷，陳志曄

中國人民解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院放射科，海南三亞572013

能譜CT較常規(guī)CT可獲取更優(yōu)質(zhì)的圖像及更多的定量信息[1-3]，在臨床中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，如泌尿系結(jié)石診斷[4]、痛風(fēng)石評估[5]、去金屬偽影[6]等。目前臨床常用的能譜CT包括單源單探測器能譜CT、雙源雙探測器雙能CT及單源雙層探測器光譜CT[7]，不同廠家的能譜圖像成像方式不同，但均可行單能譜CT成像。常規(guī)CT增強技術(shù)屬于混合能量成像，對于病變的細節(jié)顯示欠清楚，單能譜成像可以清晰顯示病變的對比劑強化信息，提高病變的對比噪聲比[3，8-9]。單能譜CT成像是能譜CT最常用的手段之一，在臨床上已初步開始應(yīng)用，如去金屬偽影[6]、醫(yī)學(xué)圖像3D打印[10]、腹部疾病的診斷[11]、減少碘對比劑使用量[12]或改善碘對比劑用量不足引起圖像質(zhì)量問題[13]等。新一代光譜CT基于探測器能譜成像，無需特殊掃描即可對每一位患者進行回顧性分析能譜數(shù)據(jù)，實現(xiàn)能譜常規(guī)化[14]。光譜CT增強圖像隨著光譜能級的減低，單能級圖像可更加凸顯圖像的增強程度，但同時也會增加對病變強化程度過度評估的風(fēng)險[15-16]。本研究以無水碘圖的碘濃度值為參照對象，對腎臟皮質(zhì)期光譜CT增強不同單能級圖像進行評估以確定最佳能級。

對象和方法

對象回顧性分析2019年2至7月在中國人民解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院放射科行腹部增強CT檢查的患者50例 （男性35例、女性15例），平均年齡 （55.46±13.03）歲?；颊呷虢M標準：（1）腎功能正常；（2）無器質(zhì)性或功能性腎臟疾??；（3）腹部無外傷史或手術(shù)史；（4）無過敏史；（5）均行腹部光譜CT增強檢查。

CT檢查所有受試者行腹部光譜CT增強檢查，掃描方法：空腹，飲水800～1000 ml，平臥于掃描床上，采用光譜CT（Philips IQon Spectral CT）掃描，掃描范圍包括膈頂至髂嵴。掃描參數(shù)：管電壓為120 kVp，管電流采用智能mAs調(diào)控技術(shù)，調(diào)控指數(shù)為22，螺距0.984，轉(zhuǎn)速0.75 s/r，128排雙層探測器采集數(shù)據(jù)。先常規(guī)平掃，然后取肝門層面主動脈為靶血管用智能追蹤技術(shù)監(jiān)測CT值升至120 HU后6 s觸發(fā)掃描，行動態(tài)增強掃描。根據(jù)患者體重按照1.2 ml/kg一次性注射非離子型對比劑 （碘佛醇320 mgI/ml），速度3.0 ml/s，對比劑注射完成后立即以相同的速率注射20 ml生理鹽水。動脈期開始掃描的時間大約在對比劑開始注射后28 s左右 （對應(yīng)腎臟CT增強皮質(zhì)期）。掃描完成后，獲得常規(guī)圖像和能譜圖像。常規(guī)圖像重建選用混合迭代重建方法，重建層厚1 mm，層間距1 mm；能譜圖像重建為能譜基礎(chǔ)圖像，從能譜基礎(chǔ)圖像中可獲得各單能級圖像 （40～100 keV）及無水碘圖；能譜圖像與常規(guī)圖像使用相同的層厚和層間距。

圖像分析所有CT數(shù)據(jù)均傳輸至飛利浦星云能譜工作站 （Intelli Space Portal V6.5），并均由1名具有3年工作年限的技師進行測量。測量步驟如下：（1）將腎臟皮質(zhì)期能譜基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Spectral CT View軟件，分別生成無水碘圖及40～100 keV單能級CT圖像；（2）在無水碘圖腎門水平選取腎皮質(zhì)均勻強化的層面，放置相同大小的感興趣區(qū) （20～25 mm2）于雙側(cè)腎皮質(zhì)上，測量碘濃度值 （mg/ml）； （3） 保持測量圖像層面及感興趣位置不變，切換至單能級模式，分別測量40～100 keV（間隔10 keV） 能級圖像的CT值 （HU）；（4）每側(cè)腎臟測量3次，取平均值為最終測量值。

圖像評估最佳光譜CT增強單能級圖像標準如下：（1）其CT值與碘濃度值具有最大的相關(guān)性；（2）具有較低的變異系數(shù)。

統(tǒng)計學(xué)處理采用IBM SPSS（v23.0）軟件及Medcalc（v.19.0.4）軟件進行統(tǒng)計。相關(guān)性分析采用皮爾遜法進行計算，相關(guān)系數(shù)比較采用Z檢驗[17]，變異系數(shù) （coefficient of variance，CV）=標準差/均值。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

皮質(zhì)期腎皮質(zhì)碘濃度值與不同能級CT值的相關(guān)性皮質(zhì)期腎皮質(zhì)碘濃度值為 （4.95±1.11）mg/ml，40～100 keV（間隔為10 keV）單能級CT值分別為 （451.47±93.05） HU、 （302.44±60.39） HU、 （214.81 ±41.24） HU、（162.05±29.62）HU、（129.21±22.84）HU、（107.71±18.38） HU及 （93.12±15.33） HU。 相關(guān)性分析顯示腎皮質(zhì)在40、50、60、70、80、90及100 keV能級CT值與碘濃度值相關(guān)系數(shù)分別為0.994、0.994、0.993、0.987、 0.976、 0.960及0.938 （P均 ＜0.001）。 相關(guān)系數(shù)比較顯示 40、50 keV能級 （Z=2.705，P=0.007）及60 keV能級 （Z=2.166，P=0.030） 相關(guān)系數(shù)均顯著大于70 keV能級相關(guān)系數(shù)，40、50 keV能級與60 keV能級相關(guān)系數(shù)之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義 （P=0.590）。

皮質(zhì)期腎皮質(zhì)不同能級CT值變異系數(shù)皮質(zhì)期腎皮質(zhì)在40、50、60、70、80、90及100 keV能級CT值的變異系數(shù)分別為0.21、0.20、0.19、0.18、0.18、0.17及0.16。

圖像評估相關(guān)性顯示40、50 keV能級及60 keV能級與碘濃度值具有較高的相關(guān)系數(shù) （分別為0.994、0.994及0.993），變異系數(shù)分析顯示60 keV具有較低的系數(shù) （0.19），因此，腎臟光譜CT增強皮質(zhì)期圖像最佳單能級為60 keV。

討 論

能譜CT作為影像醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一項新技術(shù)，代表著目前CT的發(fā)展方向。IQon光譜CT是唯一基于探測器的全新能譜技術(shù)，獨特的雙層探測器設(shè)計能對單一千伏高、低能量進行分離和解析；無需額外掃描，可同時獲得常規(guī)圖像和能譜圖像，實現(xiàn)了同時、同源、同向、同步的數(shù)據(jù)采集，有效減少了患者所接受的輻射劑量；其能譜圖像包含了40～200 keV的單能級圖像和光譜碘密度值、有效原子序數(shù)等定量信息[14，18]。光譜CT增強的臨床應(yīng)用為疾病的診斷與治療提供了較大的幫助，具有廣闊的研究與應(yīng)用前景。

光譜單能級成像中低能級水平 （＜100 keV）可以改善軟組織對比度，增加不同組織對比，提高對比劑對比度[3，12]，其中40 keV的單能級圖像可以提高病變的檢出及利用靜脈掃描圖像分析動脈，40～50 keV單能級圖像可以減少對比劑使用及挽救對比劑掃描失敗病例，50～60 keV單能級圖像可以優(yōu)化圖像質(zhì)量[19]；高能級 （＞100 keV）可以減少噪聲和偽影，抑制金屬偽影等[18，20]。因此，本研究僅對40～100 keV單能級圖像進行研究。對于單能級圖像，隨著能級降低接近碘的“k邊緣”33 keV時光電效應(yīng)增強，碘的CT值隨著能級減低呈顯著增加趨勢[21]。因此，增強檢查低能級圖像可以提高CT成像的對比度，進而減少碘對比劑用量[12]。但過低的能級將面臨噪聲及偽影增多的風(fēng)險[22]，并且可導(dǎo)致目標臟器的強化程度過度評估[15-16]。所以可以根據(jù)組織的X射線衰減特性，選擇最佳的單能級圖像評估目標臟器或病變[23]。

對于能譜圖像質(zhì)量的評估，文獻報道主要采用信噪比、對比噪聲比以及主觀圖像質(zhì)量評分 （Likert 5分法） 等圖像質(zhì)量指標進行評估[8，16，24-25]。 然而， 注入碘對比劑后的低能級圖像CT值的增加更多因碘對比劑的光電效應(yīng)引起，既往的信噪比、對比噪聲比等客觀評價指標并不能規(guī)避光電效應(yīng)的影響，因此，需要探索新評價指標評估光譜CT增強圖像。碘濃度作為能譜CT的研究熱點之一，對于病情的診斷、治療后評估具有極大的意義，臨床上碘濃度值也已經(jīng)用于多種疾病輔助診斷[26-29]。碘濃度值定量分析在圖像上基本排除了臟器本底對CT增強的影響，真實反映了組織的血管密度和血容積[30]。多項研究表明碘濃度值的測量具有很高的準確性[1-3]，不同能級光譜CT增強圖像的CT值不盡相同，但對應(yīng)的碘濃度值一致，所以碘濃度值可以作為參照標準評估不同能級的圖像。因此，本研究嘗試從不同能級圖像的CT值與碘濃度值的相關(guān)性分析評估圖像，同時結(jié)合圖像的變異系數(shù)篩選最佳單能級圖像。

本研究結(jié)果提示隨著能級減低，皮質(zhì)期腎皮質(zhì)CT值與碘濃度值的相關(guān)性呈增加趨勢，其中40、50及60 keV能級具有較高的相關(guān)性，能更好地反映碘濃度值水平。對于40及50 keV能級圖像具有相同的相關(guān)系數(shù)，由此提示當(dāng)能級降低到一定程度 （本研究為40及50 keV）時，盡管CT值有所增加，但對碘濃度值的評估是一致的。因此，從與碘濃度值相關(guān)性的角度考慮，40～60 keV的能級圖像均可反映相對真實的碘濃度值。

CV是反映數(shù)據(jù)變異或離散程度的一個評價指標。一般來說，變異系數(shù)越小其離散程度越小，可信度越高[31]。本研究提示隨著能級的降低，皮質(zhì)期腎皮質(zhì)的CV增大，表明能級越低，其CT值測量的變異程度越大。因此，在確定低能級圖像時需要考慮CV的變化對目標圖像質(zhì)量的影響。

本研究隨著能級的增高，腎皮質(zhì)的CT值呈減低趨勢，變異系數(shù)呈降低趨勢，當(dāng)能級為60 keV時兩者能譜曲線與CV變化曲線相交，因此60 keV能級圖像可能具有較好的CT值及合適可靠性。結(jié)合之前相關(guān)性分析可知40～60 keV能級圖像CT值與碘濃度值均具有較高的相關(guān)性。因此，認為60 keV可以看做是評價皮質(zhì)期腎皮質(zhì)碘對比劑強化程度較好的能級。

綜上，本研究結(jié)果表明隨著能級的降低，圖像的密度 （CT值）衰減與碘濃度相關(guān)性增高，進一步說明低能級圖像可以真實凸顯組織的病理生理學(xué)特征[19]，但隨著能級的減低，圖像質(zhì)量的變異性增高，即可信度減低[31]。而60 keV能級在優(yōu)化圖像質(zhì)量的同時可保證圖像較高的可信度，這修正了傳統(tǒng)推薦的50 keV作為臨床常規(guī)圖像分析的觀點[19]。本研究存在一定的局限性：（1）樣本較小，研究范圍局限于正常人腎臟皮質(zhì)期，缺乏多臟器、多期像及多病種的研究； （2）僅研究設(shè)備為單源雙層探測器光譜CT，缺少與單源單探測器及雙源雙探測器能譜CT的比較。