左珊淮，白人駒，孫浩然

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院放射科，天津300052）

CT結(jié)腸成像（CTC）技術(shù)已有10余年的歷史，但對(duì)于多層螺旋CT（MSCT）的數(shù)據(jù)采集和重建方案研究較少，目前尚缺乏統(tǒng)一的掃描和重建方案[1-3]。本文對(duì)16層螺旋CT掃描參數(shù)和重建參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以期找到一種更適合的參數(shù)組合。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱?取長(zhǎng)約30 cm的新鮮豬結(jié)腸6段，制作模擬腸壁息肉，息肉大小范圍為2~12 mm，每段腸管10枚。將結(jié)腸充氣擴(kuò)張，固定于底部裝有固定裝置的塑料盆內(nèi)，將息肉模型浸入含0.1%泛影葡胺溶液4000 mL中，模擬人體腹腔環(huán)境（圖1）。掃描結(jié)束后剖開(kāi)結(jié)腸檢查模擬息肉是否開(kāi)線脫落，重新對(duì)模擬息肉進(jìn)行記數(shù)及標(biāo)記大小。共制成豬結(jié)腸模擬息肉60枚，包括2~4.9 mm的20枚，5~9.9 mm的20枚，10~12 mm的20枚。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法 掃描儀器為GE Light speed Pro 16螺旋 CT 掃描機(jī)，在 120 kV、120 mA、0.8 s/周、掃描視野（SFOV）為 500 mm、重建視野（DFOV）為 350 mm的固定條件下分別依下列不同參數(shù)進(jìn)行掃描：（1）不同準(zhǔn)直掃描：行準(zhǔn)直分別為1.25 mm、2.5 mm和5.0 mm的掃描，螺距均為1.375，重疊率為0%。（2）不同螺距掃描：行螺距分別為0.938、1.375和1.75的掃描，準(zhǔn)直均為1.25 mm。（3）在不同重建層厚（1.25 mm、2.5 mm和5.0 mm）中，進(jìn)行重疊重建率為0%和50%的重建，螺距均為1.375。（4）對(duì)1.25 mm層厚的圖像進(jìn)行不同算法（標(biāo)準(zhǔn)，軟組織，細(xì)節(jié)，肺，骨）重建。（5）對(duì)1.25 mm層厚，重疊重建率為0%，螺距為1.375的圖像進(jìn)行不同方法[CT仿真內(nèi)鏡（CTVE）、多平面重組（MPR）、容積再現(xiàn)和光線調(diào)節(jié)（VR+Ray sum）和虛擬分割（VD）]的圖像重組。

圖1 豬結(jié)腸息肉模型制作Fig 1 The making of porcine colonic polyp modela.充氣前結(jié)腸腔內(nèi)反折后制成的模擬息肉；b.充氣后放于溶液中

1.3 圖像分析 將掃描所得數(shù)據(jù)傳入GE ADW4.2工作站進(jìn)行處理。所有圖像均由2位有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在不知豬結(jié)腸模擬息肉大小、位置的情況下分別進(jìn)行盲讀和評(píng)估，當(dāng)意見(jiàn)不一致時(shí)，經(jīng)協(xié)商決定。分別觀察各組CTC圖像對(duì)模擬息肉的檢出率。對(duì)準(zhǔn)直1.25 mm，螺距1.375的圖像還比較了CTVE、軸位+MPR、VR和VD等不同觀察方法的檢出率。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS13.0版本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理各組CTC圖像對(duì)模擬息肉的檢出率的數(shù)據(jù)，進(jìn)行多個(gè)相關(guān)樣本的秩和檢驗(yàn)及校正χ2檢驗(yàn)，P<0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 掃描參數(shù)對(duì)模擬息肉檢出率的影響 （1）不同準(zhǔn)直 1.25 mm、2.5 mm和 5 mm時(shí)的檢出率為93.33%、91.67%和60.00%。（2）螺距值0.938、1.375和1.75對(duì)CTVE質(zhì)量并無(wú)顯著差異，總檢出率分別為93.33%、93.33%和90.00%。（3）重建層厚5 mm組、2.5 mm組和1.25mm組的檢出率為60.00%、91.67%和93.33%，重疊重建和無(wú)重疊重建在層厚1.25 mm組檢出病變檢出率上無(wú)明顯差異，均為93.33%。（4）標(biāo)準(zhǔn)算法、軟組織算法和細(xì)節(jié)算法對(duì)息肉的總檢出率無(wú)差別，均為96.67%，但在CTVE圖像質(zhì)量上有著細(xì)微的差別，圖像最柔和的為軟組織算法重建，細(xì)節(jié)算法邊緣較為銳利，標(biāo)準(zhǔn)算法介于二者之間。以肺算法、骨算法圖像質(zhì)量最差，階梯狀偽影明顯，檢出率也較低，分別為66.67%和63.33%。不同算法在MPR+軸位圖上以標(biāo)準(zhǔn)算法為最好。

2.2 不同后處理方法對(duì)模擬息肉檢出率的影響 CTVE、VR+Raysum、MPR+軸位和 VD 對(duì)10~12 mm組息肉的檢出率分別為100%、95%、95%、100%；對(duì)5~9.9 mm組息肉的檢出率分別為95%、75%、80%和95%；對(duì)2~4.9 mm組息肉的檢出率分別為85%、30%、50%和80%（圖2）。綜合應(yīng)用以上各種方法對(duì)10~12 mm組、5~9.9 mm組和2~4.9 mm組的檢出率分別為100%、100%和90%。

圖2 CT結(jié)腸成像不同后處理方法Fig 2 Different post-processing methods of CT colonographya、b、c、d 分別為 VR、MPR、CTVE、VD 圖；圖中箭頭所指為豬結(jié)腸模擬息肉

3 討論

MSCT的出現(xiàn)使快速的大范圍薄層掃描得以實(shí)現(xiàn)，提高了結(jié)腸CT檢查的圖像質(zhì)量和檢查速度。然而MSCT結(jié)腸成像（MSCTC）的圖像質(zhì)量受諸多因素影響，目前尚缺乏認(rèn)識(shí)一致的優(yōu)化的掃描和重建方案。理論上準(zhǔn)直、螺距越小，重建層厚越薄、重疊重建率越大，CTVE的質(zhì)量越高，但薄的準(zhǔn)直、小螺距的掃描必將導(dǎo)致掃描時(shí)間延長(zhǎng)和輻射量增加，故在病變檢出能力、圖像質(zhì)量與掃描和重建參數(shù)之間，尋找兼顧這些因素的最佳組合才是最優(yōu)化的掃描方案。CT結(jié)腸成像的圖像質(zhì)量及其對(duì)結(jié)腸息肉的檢出率直接影響其應(yīng)用價(jià)值，其中包括可否用于結(jié)腸息肉的篩查，因此，CT結(jié)腸成像掃描和重建參數(shù)的優(yōu)化是必不可少的，而后處理方法的正確選用同樣具有重要價(jià)值。

3.1 CT結(jié)腸成像掃描參數(shù)和重建參數(shù)的選擇

3.1.1 準(zhǔn)直器寬度 準(zhǔn)直器寬度減小可以提高圖像質(zhì)量、提高息肉（尤其是5 mm以下的息肉）檢出率。本實(shí)驗(yàn)不同準(zhǔn)直1.25 mm、2.5 mm和5 mm時(shí)對(duì)豬結(jié)腸模擬息肉的檢出率為93.33%、91.67%和60.00%，與文獻(xiàn)報(bào)道接近[4-6]。準(zhǔn)直器寬度直接影響到圖像的Z軸分辨率及息肉的檢出率，準(zhǔn)直在5 mm以下時(shí)，對(duì)于10~12 mm大小的息肉檢出率無(wú)明顯差別。然而，對(duì)于6~9 mm和3~5 mm大小的息肉，隨著準(zhǔn)直的減小，檢出率逐漸提高，其中1.25 mm準(zhǔn)直的檢出率最高。這是由于隨著準(zhǔn)直的減小，致使圖像整體空間分辨力提高，逐漸趨于各向同性，邊緣的清晰度增加，有利于腸腔內(nèi)表面微小結(jié)構(gòu)的顯示，致使小息肉的檢出能力提高。此外當(dāng)準(zhǔn)直小于5 mm時(shí)，息肉變形明顯減小。然而，并非準(zhǔn)直越小越好，如0.625 mm準(zhǔn)直雖然幾乎可以達(dá)到各向同性，但準(zhǔn)直過(guò)小會(huì)增加圖像的噪聲，而克服圖像的噪聲，就需要增加單位體素的光子量，也就是要提高掃描的X線劑量，從而增加了輻射量。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，在不明顯影響5 mm以下小息肉檢出率的條件下，CTC準(zhǔn)直宜采用1.25 mm。

3.1.2 螺距 在螺旋CT檢查時(shí)，掃描參數(shù)螺距將影響掃描時(shí)間、圖像信噪比和Z軸分辨力。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3種螺距值（0.938、1.375和 1.75）對(duì) CTVE 質(zhì)量并無(wú)顯著差異，對(duì)豬結(jié)腸模擬息肉的總檢出率分別為93.33%、93.33%和90.00%。以往SSCT采用了較大的螺距值1.5~2.2[7-8]，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)螺距的增大對(duì)VC質(zhì)量影響并不大，原因可能是螺距值增大后，采用180°內(nèi)插法而非360°內(nèi)插法，使其層面?zhèn)纫暻€（SSP）的半高寬不致增加太多，保證了Z軸分辨率；但180°內(nèi)插法噪聲相對(duì)較大，同時(shí)螺距增大，像素內(nèi)吸收光子量減少，信噪比下降，原始圖像質(zhì)量下降，但對(duì)3D和CTVE重建圖像影響不明顯。大螺距掃描的優(yōu)點(diǎn)是加快掃描速度，縮短掃描時(shí)間，而16層螺旋CT有效利用了探測(cè)器的寬度（16×1.25 mm），配合1.375的螺距就可在13 s左右完成掃描，掃描速度已經(jīng)很快，無(wú)需用1.75或更大的螺距，因?yàn)榇舐菥鄤?shì)必降低原始圖像質(zhì)量。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，16層螺旋CT更適于采用1.375的螺距。

3.1.3 重疊重建率 重疊重建率通過(guò)調(diào)節(jié)重建間隔實(shí)現(xiàn)，屬掃描后重建參數(shù)，并不影響掃描時(shí)間和輻射劑量；但重疊重建會(huì)浪費(fèi)較大的磁盤(pán)空間和延長(zhǎng)重建時(shí)間[9]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在重建層厚5 mm組和2.5 mm組重疊重建和無(wú)重疊重建在檢出病變準(zhǔn)確率上有顯著差異；而在層厚1.25 mm組檢出病變準(zhǔn)確率上無(wú)明顯差異。說(shuō)明隨著重建層厚的縮小，重疊重建的作用也在減小，2.5 mm層厚組50%重疊重建、1.25 mm組0%重疊重建和1.25 mm組50%重疊重建均可獲得較好的準(zhǔn)確率。

3.1.4 重建算法 重建算法影響CT對(duì)細(xì)小結(jié)構(gòu)的分辨力。本實(shí)驗(yàn)研究表明，采用標(biāo)準(zhǔn)算法、軟組織算法和細(xì)節(jié)算法時(shí)對(duì)息肉的總檢出率無(wú)差別，都為96.67%，但在CTVE圖像質(zhì)量上有著細(xì)微的差別，圖像最柔和的為軟組織算法重建，細(xì)節(jié)算法邊緣較為銳利，標(biāo)準(zhǔn)算法介于二者之間。以肺算法、骨算法圖像質(zhì)量最差，階梯狀偽影明顯，檢出率也較低，分別為66.67%和63.33%。不同算法在MPR+軸位圖上以標(biāo)準(zhǔn)算法為最好。因此經(jīng)本實(shí)驗(yàn)綜合考慮宜采用標(biāo)準(zhǔn)算法進(jìn)行重建。

3.2 CT結(jié)腸成像后處理方法的選擇 4種觀察方法（CTVE、VR+Raysum、MPR+Axial和 VD）顯示模擬息肉有不同的效果。CTVE對(duì)模擬息肉顯示類(lèi)似于纖維結(jié)腸鏡，表現(xiàn)為輪廓清晰、圓形或橢圓形的腔內(nèi)突起，表面光滑，易與黏膜皺襞相區(qū)分；在CTVE圖上由于部分容積效應(yīng)可使有蒂息肉的蒂不易觀察，甚至將其誤認(rèn)為無(wú)蒂息肉。MPR和Axial有良好的密度分辨率，模擬息肉顯示為軟組織密度的腔內(nèi)突起，與附壁的黏液較易區(qū)分，而其他方法則不易做到這點(diǎn)，MPR+Axial亦不會(huì)將不對(duì)稱(chēng)黏膜皺襞和結(jié)腸袋誤診為模擬息肉，而且易于分辨息肉的蒂。VR和Raysum可顯示結(jié)腸的整體解剖，立體感強(qiáng)，定位準(zhǔn)確，通過(guò)局部放大和多角度旋轉(zhuǎn)，可充分顯示模擬息肉的形態(tài)特征及其與腸壁的關(guān)系。VD顯示技術(shù)是將結(jié)腸表面如同大體病理剖開(kāi)的方式顯示出來(lái)，對(duì)息肉的大小和數(shù)目反映比較直觀，不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)計(jì)數(shù)的問(wèn)題。由于觀察角度是在“上方”，因此所有息肉均可被顯示出來(lái)，不會(huì)像纖維結(jié)腸鏡那樣被結(jié)腸皺襞所掩蓋。對(duì)于CTVE而言，從順行和逆行兩個(gè)方向漫游結(jié)腸是一項(xiàng)耗時(shí)的繁重工作，而VD技術(shù)在確定中央路徑后主要為自動(dòng)進(jìn)行，整個(gè)過(guò)程可在數(shù)分鐘內(nèi)完成，大大地縮短了操作者對(duì)圖像的判讀時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，CTVE與VD對(duì)息肉的檢出率高于其他后處理方法，各種方法結(jié)合起來(lái)觀察對(duì)息肉的檢出率最高。

本實(shí)驗(yàn)研究表明，對(duì)16層螺旋CT而言，CT結(jié)腸成像宜采用的掃描及重建方案為：準(zhǔn)直1.25 mm，螺距1.375，重建層厚1.25 mm，重疊重建率0%和標(biāo)準(zhǔn)重建算法，CTVE或VD與其他后處理方法相結(jié)合有助于獲得更多的病變信息。

［1］Ransohoff DF,Sandler RS.Clinical practice:Screening for colorectal cancer[J].N Engl J Med,2002,346(2):40

［2］Jemal A,Tiwari RC,Murray T,et al.Cancer statistics,2004[J].CA Cancer J Clin,2004,54(1):8

[3］Johnson CD,Dachman AH.CT colonography:the next colon screening examination[J].Radiology,2000,216(3):331

［4］Jonnalngadda S.CT colonoraphy to detect colorectal polyps:a virtual success[J].Am J Gastmenterol,2003,98(1):210

［5］張挽時(shí)，王東，溫兆贏，等.CT結(jié)腸造影結(jié)腸息肉的實(shí)驗(yàn)與臨床應(yīng)用研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù),2003,19(7):843

［6］劉玉林，陳憲，安連峰，等.多層螺旋CT仿真內(nèi)鏡的實(shí)驗(yàn)室研究[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，2005，21(1):29

［7］Lefere PA,Gryspeerdt SS,Dewyspelaere J,et al.Dietary fecal tagging as a cleansing method before CT colonography:initial resultspolyp detection and patient acceptance[J].Radiology,2002,224（2）:393

［8］Taylor SA,Halligan S,Goh V,et al.Optimizing colonic distention for multi-detector row CT colonography:effect of hyoscine butylbromide and rectal balloon catheter[J].Radiology,2003,229(1):99

［9］Iannaccone R,Laghi A,Passariello R.Colorectal carcinoma:detection and staging with multi-slice CT(MSCT)colonography[J].Abdomen Imaging,2005,30(1):13