王 碩 高萬軍 劉俊朋 潘南南

天津市寶坻區(qū)人民醫(yī)院/天津醫(yī)科大學(xué)寶坻臨床學(xué)院,天津市 301800

腹部增強(qiáng)CT門靜脈成像可以顯示門靜脈及其分支,評(píng)估門靜脈高壓患者血管擴(kuò)張程度和側(cè)支血管情況[1]。檢查中高劑量、高流速對(duì)比劑會(huì)增加腎臟負(fù)擔(dān),增加對(duì)比劑腎病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[2-3],因此利用能譜CT檢查技術(shù)降低對(duì)比劑劑量和流速成為目前臨床工作的重點(diǎn)。已有研究表明基于球管能量切換的雙能能譜CT(Dual-energy CT,DECT),其低能量級(jí)虛擬單能量圖像(Virtual-monochromatic-imaging,VMI)可以增加門靜脈內(nèi)對(duì)比劑的衰減值,提高血管的可視性,從而降低對(duì)比劑劑量并提高圖像質(zhì)量[4]。但低能量級(jí)圖像光子數(shù)量減少,圖像噪聲的增加難以避免[5]。雙層探測(cè)器光譜CT(Dual-layer DECT,DL-DECT)采用上、下兩層探測(cè)器分別采集高能量和低能量圖像并進(jìn)行線性組合得到40～200keV的VMIs[6],能在減少射束硬化偽影的同時(shí)保持圖像噪聲在較低水平[7]。本研究旨在探討DL-DECT-VMI技術(shù)結(jié)合低劑量、低流速對(duì)比劑在提高門靜脈圖像質(zhì)量的應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 本研究經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),所有患者均簽署知情同意書。收集我院2019年6—10月行腹部DL-DECT增強(qiáng)掃描的35例腎功能不全患者[腎小球?yàn)V過率(Glomerular filtrating ratio,GFR)<60ml/(min·1.73m2)]的圖像資料為低劑量、低流速對(duì)比劑組(實(shí)驗(yàn)組,n=35,對(duì)比劑劑量為200-mgI/kg)。35例年齡、性別與實(shí)驗(yàn)組相匹配的腎功能正?；颊邽槌Ｒ?guī)劑量、常規(guī)流速對(duì)比劑組(對(duì)照組,n=35,對(duì)比劑劑量為600-mgI/kg)。兩組基本臨床資料情況見表1。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡>18周歲;(2)無影響門靜脈顯示的肝臟或消化道手術(shù)史;(3)圖像清晰,無嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)或金屬偽影。

表1 兩組臨床基本資料和對(duì)比劑注射數(shù)據(jù)

1.2 檢查方法 所有患者均采用高壓注射器(Stellant,Medrad)于33s的時(shí)間內(nèi)將碘對(duì)比劑(Ioversol)注入肘靜脈內(nèi),于DL-DECT(IQon,Philips Healthcare)上完成自膈頂至肝下緣的上腹部CT增強(qiáng)檢查,包括動(dòng)脈期、門靜脈期和靜脈期。掃描參數(shù)如下:管電壓120kV,自動(dòng)管電流控制技術(shù),螺旋掃描方式,螺旋時(shí)間0.5s,層厚5mm,準(zhǔn)直器寬度64×0.625mm,螺距0.984。實(shí)驗(yàn)組患者門靜脈期圖像在星云能譜工作站上重建出40～90keV(間隔為10keV)的VMIs;對(duì)照組患者采用混合迭代重建方法(iDose4,level 3)得到門靜脈期120-kVp CI,患者信息和對(duì)比劑注射情況見表1。

1.3 圖像分析

1.3.1 客觀圖像分析:于門靜脈期軸位圖像上選取門靜脈主干、肝實(shí)質(zhì)作為感興趣區(qū)(Region of interest,ROI),分別為ROI1和ROI2。ROI1置于門靜脈中心,避開血栓、鈣化及偽影處;ROI2置于同層面肝實(shí)質(zhì)內(nèi),避開病變及脈管系統(tǒng)。ROIs平均面積為60～100mm2,且每組圖像ROIs位置、大小和形狀均相同。由一名具有20年腹部診斷經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)生測(cè)量每組ROIs的CT值和SD值。ROI1的CT值用來評(píng)估門靜脈內(nèi)對(duì)比劑的衰減值;ROI2的SD值用來評(píng)估圖像噪聲;計(jì)算門靜脈和肝實(shí)質(zhì)CT值差值來評(píng)估對(duì)比度程度,即CT值差值=CT1-CT2;并計(jì)算門靜脈對(duì)肝實(shí)質(zhì)的對(duì)比噪聲比(Contrast to noise ratio, CNR)CNR=(CT1-CT2)/SD2。

1.3.2 主觀圖像分析:由兩名具有5年腹部CT診斷經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)生分別在門靜脈分支級(jí)別和整體圖像質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面對(duì)各組VMIs和120-kVp CI組進(jìn)行主觀評(píng)估。對(duì)于門靜脈分支的級(jí)別,每增加1級(jí)評(píng)分增加1分,總分為5分。同時(shí)采用5分制評(píng)分方法對(duì)整體圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估,包括門靜脈增強(qiáng)程度、血管銳利程度和圖像噪聲:(1=門靜脈與肝實(shí)質(zhì)對(duì)比差、血管邊緣模糊、圖像噪聲大,難以評(píng)估;5=門靜脈與肝實(shí)質(zhì)對(duì)比好,血管邊緣清晰、圖像噪聲小,有充分的診斷信心)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS23.0(IBM)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。連續(xù)變量采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示,采用K-S檢驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。以120-kVp CI圖像上測(cè)量的值作為對(duì)照,采用單因素方差分析方法(ANOVA)對(duì)客觀定量數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較,如果存在顯著差異,則采用Dunnettt檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較。以120-kVp CI組作為對(duì)照,對(duì)主觀圖像評(píng)分采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)進(jìn)行比較,如果存在顯著差異,則采用Bonferroni檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較。采用同類相關(guān)系數(shù)(Intraclass correlation coefficient,ICC)對(duì)兩名醫(yī)生的主觀評(píng)分進(jìn)行一致性評(píng)估,ICC值>0.80為一致性良好,0.60～0.80為一致性尚好,0.40～0.60為一致性一般,<0.40為一致性差。P<0.05時(shí)認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀圖像分析結(jié)果 DL-DECT 中VMIs的圖像噪聲隨著能量水平的降低而略有增加,但均保持在較低的水平(差異度 ≤ 25%)。VMI50～90keV組圖像噪聲均低于120-kVp CI組(P<0.03),而VMI40keV組圖像噪聲與120-kVp CI組相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.996)。VMIs門靜脈CT值、門靜脈與肝實(shí)質(zhì)CT值差值及CNR隨著VMI能量水平的降低逐漸升高。VMI40keV組的門靜脈CT值、CT值差值與CNR均明顯高于120-kVp CI組(P<0.01);VMI50keV組門靜脈的CT值、CT差值與CNR與120-kVp CI組相比,差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見圖1。

圖1 DL-DECT中VMIs組及120-kVp CI組客觀圖像分析結(jié)果箱線圖

2.2 主觀圖像分析 本研究中,主觀圖像分析支持客觀圖像分析的結(jié)果(見表2)。與120-kVp CI組相比,VMI40keV組顯示出更多的門靜脈分支且整體圖像質(zhì)量更佳:門靜脈血管增強(qiáng)程度高,血管邊緣銳利,而圖像噪聲相似。VMI50keV組與120-kVp CI組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。兩位醫(yī)生對(duì)圖像主觀評(píng)分一致性較好。有代表性的病例見圖2。

圖2 主觀圖像分析結(jié)果舉例

表2 VMIs組與120-kVp CI組主觀評(píng)價(jià)結(jié)果比較

3 討論

本研究探究了DL-DECT中VMI技術(shù)在門靜脈成像中降低對(duì)比劑劑量和流速的臨床應(yīng)用價(jià)值。不同能量水平的VMIs在低劑量、低流速對(duì)比劑的條件下均保持較低的圖像噪聲。VMI40～50keV可以觀察到更多的門靜脈分支并提供更好的整體圖像質(zhì)量,客觀評(píng)估結(jié)果也佐證這一結(jié)論。

門靜脈成像是回流靜脈期成像,需要較高的對(duì)比劑劑量和流速以保證足夠的對(duì)比顯示。此前已有關(guān)于腎功能正常人群的研究表明,相同對(duì)比劑劑量及流速情況下DL-DECT低能量VMI圖像可以優(yōu)化門靜脈成像質(zhì)量[8]。然而,腎功能不全患者難以承受高濃度、高流速對(duì)比劑引起的腎臟損害,盡可能降低對(duì)比劑濃度和注射速率并獲得診斷性圖像質(zhì)量具有重要的臨床意義。本研究進(jìn)一步降低對(duì)比劑劑量和流速, DL-DECT低能量VMI圖像仍能明顯增加門靜脈的對(duì)比度,在滿足診斷的同時(shí),很大程度上降低了患者腎功能損害的風(fēng)險(xiǎn)。本研究結(jié)果顯示,最大限度顯示門靜脈分支和提高圖像質(zhì)量的能量水平為40～50keV。與本研究結(jié)果相似,此前Nagayama Y 等[9]關(guān)于肝臟多期成像的研究發(fā)現(xiàn)DL-DECT-VMI在40～55keV 可以提供更好的圖像質(zhì)量和病變顯著性;該團(tuán)隊(duì)另一項(xiàng)關(guān)于胸部—腹部—盆腔腫瘤學(xué)的研究表明,DL-DECT-VMI在40～45keV可以提供更好的主觀及客觀圖像質(zhì)量[10]。

本研究發(fā)現(xiàn)DL-DECT中VMI的圖像噪聲能保持在較低水平,VMI40keV組的圖像噪聲等效于120-kVp CI組,可達(dá)到診斷水平。DL-DECT完全配準(zhǔn)的雙能量數(shù)據(jù)不需要在投影區(qū)域進(jìn)行時(shí)間和角度插值,其反相關(guān)的噪聲抑制允許在整個(gè)能量譜中噪聲變化最小化,使不同能量水平VMI保持均質(zhì)低噪聲[7]。DL-DECT無須預(yù)判,光譜數(shù)據(jù)可用于所有能譜CT成像的患者。其他的DECT,快速管電位開關(guān)和雙自旋等技術(shù)均需要在掃描之前選擇特殊的雙能協(xié)議。

本研究存在一些局限性。首先納入研究的病人數(shù)量較少,仍需要大樣本的研究來驗(yàn)證我們的結(jié)果。其次本研究沒有分析能量水平>90keV的VMI,且能量間隔設(shè)為10keV,不夠精細(xì),但是門靜脈對(duì)比度隨著能量水平的提高而明顯降低,且研究結(jié)果顯示提供最佳圖像質(zhì)量的能量水平為40keV,所以上述問題不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。最后,我們使用相對(duì)較厚的層厚(5mm)來評(píng)估圖像質(zhì)量,該層厚的圖像具有相對(duì)較低的噪聲。這需要進(jìn)一步的臨床研究來探究層厚對(duì)圖像質(zhì)量的影響。

總之,與120-kVp CI圖像相比,VMI40～50keV對(duì)比劑的劑量和流速降低約60%仍具有較高的圖像質(zhì)量和可接受的圖像噪聲,最大限度地提高門靜脈的客觀圖像質(zhì)量和主觀診斷可信度。