田兆榮，孫杰，楊建平，倪亞博，石曉萌，沈云，陳泳，王志軍*

1.寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院放射科，寧夏 銀川 750001；2.寧夏醫(yī)科大學雙怡校區(qū)，寧夏 銀川 750001；3.GE（中國）CT 影像研究中心，北京 100000； 通信作者 王志軍 wangzhijun2056@163.com

增強CT檢查作為評價甲狀腺疾病的重要方法之一，廣泛應用于甲狀腺疾病的診斷、良惡性鑒別及頸部淋巴結轉(zhuǎn)移等，許多學者將癌癥發(fā)病率增加與接受CT檢查聯(lián)系起來[1]，尤其對于甲狀腺電離輻射敏感器官，人們越來越關注CT檢查高輻射對甲狀腺造成的不可逆損傷及致癌風險。如何在保證圖像質(zhì)量的情況下有效降低輻射劑量成為研究熱點。虛擬平掃（virtual non-contrast scan，VNC）作為能譜CT的重要應用之一，有望省略常規(guī)CT平掃（true non-contrast，TNC）檢查的環(huán)節(jié)，通過減少掃描次數(shù)降低輻射劑量。多模型迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction-V，ASiR-V）理論上更能有效地降低圖像噪聲，提高密度分辨率，并抑制圖像偽影，從而提供更好的解剖細節(jié)和更高的診斷可接受性[2]。然而，早期的寶石能譜CT迭代重建算法（ASiR）僅限于在主機上進行重建，不適合在工作站上對不同單能量、VNC等重建和分析，限制了能譜CT VNC結合迭代算法的研究。因此，本研究利用Revolution CT能譜掃描的CT VNC功能，探討能譜CT VNC聯(lián)合ASiR-V在頸部甲狀腺替代真實平掃的可行性，期望在降低甲狀腺增強檢查輻射劑量的同時，優(yōu)化甲狀腺圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入2021年3—7月于寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院需進行頸部CT增強檢查的25例患者。排除標準：①具有碘對比劑使用禁忌證；②孕婦；③因心肺功能不全而無法耐受CT檢查；④患者檢查依從性差等。最終納入25例，男18例，女7例；年齡35～78歲，平均（61.1±10.4）歲；體質(zhì)量指數(shù)（BMI）18.7～29.8 kg/m2，平均（25.1±3.1）kg/m2。本研究通過寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院倫理委員會批準（審批號：KYLL-2021-717），患者均簽署知情同意書。

1.2 掃描條件 采用非能譜平掃及80 kVp/140 kVp瞬時切換能譜增強掃描，非能譜平掃和能譜增強掃描均采用自動調(diào)制管電流（Smart mA），固定噪聲指數(shù)9，掃描范圍由顱底至胸廓入口。檢查結束后，在能譜原始靜脈期圖像上重建不同權重ASiR-V濾波反投影（FBP）0、20%、40%、60%、80%、100%，層厚、層間距均為1.25 mm，將原始圖像及重建圖像傳至GE ADW 4.7后處理工作站經(jīng)碘抑制技術（material suppressed iodine，MSI）得到能譜靜脈期不同權重ASiR-V的6組VNC圖像，分別記作A1、A2、A3、A4、A5、A6。非能譜平掃按照FBP重建記作B1，重建層厚、層間距均為1.25 mm。

1.3 圖像客觀質(zhì)量評價 在甲狀腺右側葉最大層面及頸前皮下脂肪勾畫感興趣區(qū)（ROI），面積約為最大層面面積的1/2～2/3，ROI采用copy方式確保面積一致，測量CT值及標準差定量計算不同組的圖像噪聲（SD），以頸前皮下脂肪的圖像噪聲作為圖像背景噪聲，記作SD脂肪，計算SNR=CT甲狀腺/SD甲狀腺。記錄每次掃描的劑量長度乘積（dose length product，DLP），根據(jù)公式（1）計算有效劑量（effective dose，ED）。

其中k為換算因子，頸部平均值k取0.005 9 mSv/（mGy·cm）。

1.4 圖像主觀評分 由2名具有5年以上頸部診斷經(jīng)驗的放射科副主任醫(yī)師采用雙盲法對圖像總質(zhì)量進行評估，按照5分法評定[3]。5分：解剖細節(jié)清晰，明確評價；4分：解剖結構較清，能夠評價；3分：解剖結構基本可滿足診斷，但少數(shù)圖像不能進行評價；2分：解剖結構不清，解剖細節(jié)不足；1分：解剖結構模糊，不能診斷。

1.5 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 21.0軟件，正態(tài)分布的定量資料以±s表示，對TNC和VNC圖像的客觀指標進行配對t檢驗，采用單因素方差分析比較不同權重ASiR-V VNC的6組圖像感興趣區(qū)（ROI）客觀指標（CT值、SD、SNR）；2位醫(yī)師對圖像質(zhì)量的主觀質(zhì)量評分以M（Q1，Q3）表示，組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗；2位觀察者間的一致性采用Kappa檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 圖像客觀指標評價 A1、B1兩組圖像背景噪聲SD值、SNR組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），A1圖像中甲狀腺SD值及CT值低于TNC（P＜0.05），見表1；ASiR-V迭代強度能夠影響VNC圖像客觀評價指標，A1～A6的VNC背景噪聲SD、甲狀腺SD及SNR組間差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），隨著迭代強度增大，圖像SD值逐漸減小，其中背景噪聲SD值的回歸方程為Y=-1.629X+29.26（R2=0.60，P＜0.05），SNR逐漸增大；不同權重ASiR-V甲狀腺的CT值組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表2。

表1 CT常規(guī)平掃與靜脈期VNC的客觀指標比較（±s）

表1 CT常規(guī)平掃與靜脈期VNC的客觀指標比較（±s）

注：VNC為虛擬平掃，TNC為真實平掃

指標VNC TNC t值P值CT（Hu） 54.72±11.92 88.40±15.95 -9.206 ＜0.05＜0.05 SNR 3.00±0.81 3.15±1.06 -0.778 ＞0.05 SD甲狀腺18.78±3.36 29.98±7.67-6.970 SD脂肪29.61±5.39 29.94±5.62-0.196＞0.05

表2 靜脈期不同權重ASiR-V VNC的客觀指標比較（±s）

表2 靜脈期不同權重ASiR-V VNC的客觀指標比較（±s）

注：ASiR-V為多模型迭代重建算法

ASiR-V CT（Hu）SD甲狀腺SNR SD脂肪0 54.72±11.92 18.78±3.36 3.00±0.81 29.61±5.39 26.18±4.56 40% 54.22±12.74 14.32±2.69 3.92±1.17 22.17±5.20 20%54.78±11.81 16.90±3.16 3.36±0.98 19.08±3.99 80% 52.57±15.22 9.39±2.42 5.97±2.34 16.14±4.27 60%52.89±13.86 11.84±2.43 4.65±1.58 13.45±4.07 F值 0.130 63.258 3.987 42.258 100%54.38±11.73 6.60±2.81 8.84±3.79 P值＞0.05＜0.05＜0.01＜0.05

2.2 圖像主觀評分 不同權重ASiR-V甲狀腺靜脈期能譜增強圖像、VNC圖像、TNC圖像見圖1～3。在FBP重建條件下，2名醫(yī)師對甲狀腺靜脈期VNC圖像主觀評分一致性良好（Kappa=0.940，P＜0.05）；不同權重ASiR-V主觀評分總體趨勢為ASiR-V 0～60%圖像評分呈上升趨勢（圖2），40%～60%水平段主觀評分最佳，在ASiR-V 60%評分一致性較好（Kappa=0.828，P＜0.05）；80%～100%圖像評分呈下降趨勢，與60%比較，差異有統(tǒng)計學意義（Z=-3.60、-5.47，P＜0.05）；且權重60%的VNC主觀評分高于TNC（Z=-4.171，P＜0.05），見表3。

表3 真實平掃與靜脈期VNC的主觀評分[M（Q1，Q3）]

圖1 不同權重ASiR-V 0～100%（間隔20%）的靜脈期能譜增強圖像。A～F分別為ASiR-V 0、20%、40%、60%、80%和100%的能譜增強圖像

圖2 不同ASiR-V 0～100%（間隔20%）的靜脈期VNC圖像。0、20%（A、B）時，圖像噪聲較明顯，但能夠滿足影像診斷要求；40%、60%（C、D）為圖像質(zhì)量最佳水平段（5分）；80%時圖像（E）蠟樣偽影明顯（≤3分）；100%時圖像（F）主觀評分（＜3分）不能滿足影像診斷要求

圖3 FBP的TNC圖像

2.3 輻射劑量分析 25例頸部平掃+雙期增強檢查患者的DLP為（913±131）mGy·cm，ED為（5.39±0.77）mSv，應用能譜VNC替代TNC后25例檢查者的ED可降低47.9%；且非能譜與靜脈期能譜掃描的ED分別為（1.75±0.24）mSv、（1.66±0.23）mSv，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），能譜較非能譜降低了5.2%（表4）。

表4 能譜與非能譜、真實平掃與VNC輻射劑量比較（±s）

表4 能譜與非能譜、真實平掃與VNC輻射劑量比較（±s）

注：MSI為碘抑制技術，CTDIvol為CT容積劑量指數(shù)，DLP為劑量長度乘積，ED為有效劑量；a能譜與非能譜比較

方法CTDIvol DLP（mGy·cm）ED（mSv）非能譜平掃 6.76±0.75 296±40 1.75±0.24 1.66±0.23 MSI前 20.83±2.56 913±131 5.39±0.77靜脈期（能譜）6.41±0.78 281±39 3.64±0.53 t值a 5.868 5.261 5.261 MSI后14.06±1.78 617±91 P值a ＜0.05＜0.05＜0.05

3 討論

CT增強掃描作為評價甲狀腺疾病、鑒別診斷、術后檢查及隨訪的重要方法之一，具有重要意義。能譜CT VNC技術通過MSI從能譜CT增強圖像分離出無碘對比劑的虛擬圖像以替代TNC，從而減少掃描次數(shù)和輻射劑量，這種掃描方式不僅可以減少輻射劑量，還能提供與TNC影像質(zhì)量相當?shù)腣NC影像[4-5]。甲狀腺能譜CT掃描中，VNC成像對甲狀腺結節(jié)的診斷具有替代TNC成像的潛在能力。本研究利用能譜CT VNC聯(lián)合ASiR-V分析其在甲狀腺臨床應用中的可行性。

本研究顯示，在傳統(tǒng)FBP重建下，VNC與TNC的背景噪聲SD值及SNR無顯著差異，且主觀評分＞4分，提示頸部甲狀腺靜脈期VNC可替代TNC。而VNC的甲狀腺CT值低于TNC，可能與甲狀腺自身具有攝碘、儲碘功能有關，正常甲狀腺自身儲碘20%，應用MSI后處理技術無法區(qū)分甲狀腺自身含碘及造影劑碘，因此導致甲狀腺CT值降低。劉力等[6]報道甲狀腺良性結節(jié)VNC與TNC之間的CT值無顯著差異，其原因為甲狀腺疾病破壞了濾泡細胞，自身碘含量降低。此外，VNC甲狀腺組織的SD值低于TNC圖像，可能與常規(guī)平掃時，由于甲狀腺自身具有儲碘功能，碘含量分布欠均勻，而VNC很大程度上去除了碘的影響，因此甲狀腺的SD值出現(xiàn)差異。平掃和雙期增強掃描總ED為（5.39±0.77）mSv，應用VNC替代TNC ED降低47.90%。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)能譜掃描較非能譜掃描的ED減少了5.2%，提示能譜掃描可以替代非能譜掃描常規(guī)應用于臨床檢查，且提供更多定量參數(shù)信息協(xié)助疾病診斷。FBP重建條件下VNC主觀評分低于TNC。

ASiR-V是一種納入噪聲、物理、物體3種模型的全新的多模型迭代算法，尤其ASiR-V可以有效降低圖像噪聲，在全身各部位廣泛應用優(yōu)化圖像[7-8]。而不同權重ASiR-V在甲狀腺正常腺體及其疾病中的應用甚少，本研究重建不同權重ASiR-V VNC，比較發(fā)現(xiàn)ASiR-V的迭代強度能夠影響圖像質(zhì)量的評價指標，隨著ASiR-V迭代強度增大，背景噪聲SD值及甲狀腺SD值呈線性降低，其次圖像SNR逐漸增加，提示VNC的圖像質(zhì)量改善。不同權重ASiR-V對應的VNC的CT值無顯著差異，然而并非迭代強度越大越好，既往研究[9-10]表明當ASiR-V權重超過80%時，圖像會產(chǎn)生蠟燭樣偽影，圖像不能滿足診斷要求。本研究ASiR-V迭代水平為0時（即FBP），圖像整體顆粒感較粗、噪聲較明顯，但能滿足影像診斷要求；20%～60%主觀評分隨著迭代強度增大而增加，60%時臨床應用價值最高。當ASiR-V增加至80%，主觀評分下降出現(xiàn)較明顯的蠟樣偽影，往后圖像不能滿足影像診斷要求。Tang等[9]研究表明，60% ASiR-V的肺部CT平掃重建圖像質(zhì)量最高，李志潔[11]研究發(fā)現(xiàn)，權重60% ASiR-V頭顱平掃圖像質(zhì)量最佳，均驗證了此猜想的正確性。

本研究的局限性：①樣本量較小；②本研究中ASiR-V迭代間隔20%稍大，將調(diào)整迭代水平進一步研究；③本研究僅對正常甲狀腺進行主觀和客觀評價，未對甲狀腺疾病進行分類，評價能譜MSI鑒別甲狀腺疾病的價值。

總之，能譜CT頸部甲狀腺靜脈期的VNC能夠應用于臨床，且聯(lián)合后置ASiR-V能夠改善圖像質(zhì)量，最佳迭代水平為60%。