夏 巍 XIA Wei

宋旭升 SONG Xusheng

尹肖睿 YIN Xiaorui

李瑞雪 LI Ruixue

吳晶濤 WU Jingtao

寶石CT能譜最佳單能量圖像在下肢動脈造影中的應(yīng)用

夏 巍 XIA Wei

宋旭升 SONG Xusheng

尹肖睿 YIN Xiaorui

李瑞雪 LI Ruixue

吳晶濤 WU Jingtao

目的采用CT能譜模式對周圍動脈閉塞性疾病患者行下肢動脈造影檢查，探討寶石CT能譜提高下肢動脈造影圖像質(zhì)量的可行性。資料與方法前瞻性地連續(xù)選擇臨床擬診為下肢動脈閉塞性疾病的48例患者，隨機分為研究組和對照組。研究組24例采用CT能譜模式行下肢動脈造影，對照組24例采用多層螺旋CT模式行下肢動脈造影。對兩組圖像中的髂總動脈、腘動脈、脛前動脈及其分支進行測量，并計算對比噪聲比，由2名影像診斷醫(yī)師采用5分制獨立評價兩組圖像質(zhì)量。結(jié)果研究組患者髂總動脈、腘動脈、脛前動脈的CT值及對比噪聲比均大于對照組（t=8.7、7.9、12.6、17.2, P＜0.01），背景噪聲小于對照組（t=1.5, P＜0.01）。醫(yī)師1、醫(yī)師2對研究組和對照組圖像質(zhì)量評分分別為110分、90分和111分、93分，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=－7.6、－8.0, P＜0.01）。結(jié)論下肢動脈造影中使用CT能譜最佳千電子伏的單能量圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于多層螺旋CT混合能量模式的圖像質(zhì)量。

動脈閉塞性疾?。幌轮?；體層攝影術(shù)，X線計算機；寶石能譜成像；質(zhì)量控制

多層螺旋CT下肢動脈造影作為一種有效而且無創(chuàng)的檢查方法，廣泛用于評價周圍動脈閉塞性疾?。╬eripheral arterial occlusive disease, PAOD）[1,2]。PAOD是常見的糖尿病并發(fā)癥，具有多節(jié)段、病變范圍廣、常累及末梢血管等特點，是糖尿病足發(fā)生及發(fā)展的重要原因[3,4]。寶石能譜成像（gemstone spectral imaging, GSI）是在雙能量掃描條件下實現(xiàn)的CT功能成像技術(shù)，不但能夠獲得基物質(zhì)密度值及其分布圖像，還能獲得不同千電子伏（kilo electron voltage, keV）的單能量圖像[5,6]。由此可見，CT能譜是具有多參數(shù)、定量分析的新成像模式。本研究分別使用混合能量CT模式與CT能譜模式對PAOD患者行下肢動脈造影檢查，比較兩種CT模式的圖像質(zhì)量，以獲得更佳的圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性地連續(xù)選擇2012-02～2013-05臨床擬診為下肢動脈閉塞性疾病的48例患者，隨機分為研究組和對照組。研究組24例患者采用CT能譜模式行下肢動脈造影檢查，男14例，女10例；年齡48～80歲，平均（64.5±15.2）歲；體重56～78 kg，平均（66.3±9.6）kg。對照組24例患者采用多層螺旋模式行下肢動脈造影檢查，男15例，女9例；年齡50～77歲，平均（63.7±13.1）歲；體重55～82 kg，平均（65.6±10.1）kg。兩組患者年齡、性別及體重差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。所有受檢者行CT檢查前均簽署知情同意書，本研究經(jīng)倫理委員會審核批準。

1.2 儀器與方法 采用寶石CT能譜機（Discovery CT-750HD, GE）進行檢查，掃描參數(shù)：螺距1.375∶1，球管旋轉(zhuǎn)速度0.8 s/轉(zhuǎn)，層厚5 mm，以腹主動脈層面為監(jiān)測點，設(shè)定150 HU作為監(jiān)測閾值，進行追蹤觸發(fā)掃描。設(shè)置后延時間為6 s，掃描方向：頭側(cè)向足側(cè)掃描，圖像重建層厚1.25 mm。對比劑采用碘海醇350（17.5 mgI/ml），用量80～90 ml，注射速度4.0 ml/s，然后注射生理鹽水40 ml。研究組使用GSI掃描模式，管電壓及管電流為自動模式，測得最佳千電子伏后重建圖像；對照組使用普通多層螺旋CT模式，管電壓120 kV，管電流350 mA。

1.3 圖像后處理 將采集的原始數(shù)據(jù)傳送到GE PACS及后處理工作站，后處理方法包括最大密度投影、多平面重組、三維容積再現(xiàn)。研究組的GSI圖像先經(jīng)后處理軟件算出最佳千電子伏的單能量圖像，經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)最佳千電子伏為53～60 keV。在最佳千電子伏的圖像上進行最大密度投影、多平面重組、三維容積再現(xiàn)等圖像后處理及圖像數(shù)據(jù)測量。

1.4 圖像分析 ①圖像客觀評價：由1名醫(yī)師設(shè)置2 mm的感興趣區(qū)（ROI）測量兩組圖像（圖像層厚為1.25 mm）的髂總動脈（ROI1）、腘動脈（ROI2）、脛前動脈（ROI3）及肌肉的CT值（ROI5）。背景噪聲（BN）：設(shè)置ROI，置于肌肉組織內(nèi)，避開所有裸眼所能觀察到的不均勻密度區(qū)域，記錄其標準差為BN。計算兩組下肢動脈圖像的對比噪聲比（CNR），計算公式：ROI4=（ROI1+ROI2+ROI3）／3，CNR=（ROI4－ROI5）／BN。②圖像主觀評價：由2名影像診斷副主任醫(yī)師采用雙盲法以5分法[7]進行圖像質(zhì)量評估，設(shè)置固定窗寬及窗位，對兩組患者的下肢動脈造影圖像質(zhì)量進行評分，內(nèi)容包括：①顯示血管的最遠分支級別；②動脈邊緣光滑度；③圖像信噪比；④顯示動脈狹窄的級別；⑤動脈內(nèi)CT值的高低。評價標準：5分，優(yōu)秀；4分，較好；3分，一般；2分，較差；1分，差。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 18.0軟件，兩組患者年齡、體重及下肢動脈造影圖像CT值、BN、CNR比較采用成組t檢驗，下肢動脈造影圖像質(zhì)量評分采用Mann-Whitney U檢驗，2名診斷醫(yī)師圖像質(zhì)量評估的一致性采用Kappa檢驗，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像客觀評價 研究組患者髂總動脈、腘動脈、脛前動脈中造影劑的CT值及CNR均顯著高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=8.7、7.9、12.6、17.2, P＜0.01），研究組的CNR較對照組提高84.6%；BN低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=1.5, P＜0.01）。見表1。注：*與對照組比較，P＜0.01。BN：背景噪聲；CNR：對比噪聲比

表1 兩組患者圖像客觀評價比較

2.2 圖像主觀評價 由2名影像診斷副主任醫(yī)師以5分法進行圖像質(zhì)量評估，醫(yī)師1、醫(yī)師2對研究組和對照組圖像質(zhì)量評分為110分、90分和111分、93分（表2），Mann-Whitney U檢驗結(jié)果顯示，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=－7.6、－8.0, P＜0.01）。2名醫(yī)師對兩組圖像質(zhì)量評估的一致性經(jīng)Kappa檢驗，一致性較好（Kappa=0.83, P＜0.05）。主觀評價結(jié)果顯示，研究組圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于對照組（圖1）。

表2 兩組患者圖像主觀評價比較

圖1 男，52歲，股動脈假性動脈瘤。使用普通多層螺旋CT模式行下肢CTA檢查，腹主動脈及股動脈CT值分別為423.5 HU、310.3 HU，背景噪聲分別為15.9、11.2（A～C）；MIP圖像顯示動脈邊緣毛糙，分支顯示欠佳（D）；行股動脈假性動脈瘤切除術(shù)后復(fù)查，使用CT能譜模式行下肢CTA檢查，腹主動脈及股動脈CT值分別為629.7 HU、501.6 HU，背景噪聲分別為10.8、9.6（E～G）；MIP圖像顯示動脈邊緣光滑，分支顯示佳（H）；圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于普通多層螺旋CT模式

3 討論

多層螺旋CT采用混合能量成像，X線中包含不同能量水平的光子，單能量圖像是指某單一能量水平的X線穿過物體后產(chǎn)生衰減的圖像，它有效地去除了硬化效應(yīng)，得到更加準確的CT值并消除硬化偽影，改善了圖像質(zhì)量及小病灶的檢出率[8,9]。目前常規(guī)使用的CT設(shè)備不能提供單一能量的X線，CT能譜采用X線球管瞬時進行高低能量切換的成像方式，瞬時變能高壓發(fā)生器能夠在0.5 ms內(nèi)實現(xiàn)80～140 kVp的高速切換，掃描后得到混合能量圖像，經(jīng)能譜分析后可任意重建出40～140 keV的單能量圖像[10]。在某一單能量水平，設(shè)置興趣點與實質(zhì)臟器之間的對比差異可達到最大而噪聲值最低，這一單能量水平點就是最佳千電子伏值。CT能譜臨床應(yīng)用研究主要基于4項技術(shù)特征，即去除硬化偽影、優(yōu)化圖像質(zhì)量和對比噪聲比、物質(zhì)定量分析和能譜綜合分析[7,11-13]。本研究首先使用優(yōu)化圖像質(zhì)量和對比噪聲比功能確定最佳CNR，然后使用能譜綜合分析，重建出最佳CNR的單能量圖像。最佳千電子伏單能量圖像與混合能量圖像質(zhì)量相比，其圖像顆粒均勻，血管及分支解剖結(jié)構(gòu)顯示完美，病灶顯示更加清晰。

本次研究利用CT能譜掃描后重建出的最佳千電子伏圖像較普通多層螺旋CT模式的混合能量圖像動脈圖像顆粒均勻、血管邊緣光滑、小分支顯影佳、噪聲低、CNR大幅度提高，這是由于當(dāng)設(shè)定千電子伏在50～60 keV時，血管內(nèi)碘造影劑的CT值開始增高，且此時圖像的噪聲也較低。當(dāng)千電子伏設(shè)定在40～49 keV之間時，雖然血管內(nèi)碘造影劑的CT值增加，但是此時的圖像噪聲明顯升高，CNR反而下降明顯。而設(shè)定千電子伏為70～140 keV時，雖然噪聲與50～60 keV時相近，但是血管內(nèi)造影劑的CT值隨著千電子伏的增加而降低，導(dǎo)致CNR下降。

本研究發(fā)現(xiàn)，研究組CT能譜模式最佳千電子伏圖像中髂總動脈、腘動脈及脛前動脈中造影劑的CT值較多層螺旋CT混合能量模式血管中造影劑的CT值均大幅提高，且背景噪聲也低于混合能量模式，能譜模式的CNR較混合模式提高了84.6%。CT能譜模式的大動脈及其小分支顯示佳，圖像噪聲小，圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于多層螺旋CT混合能量模式，與主觀評價結(jié)果一致。

總之，使用寶石CT能譜行下肢動脈造影是可行的，且CT能譜模式最佳千電子伏的單能量圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于普通多層螺旋CT混合能量模式的圖像質(zhì)量。

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（本文編輯 張春輝）

Gemstone Spectral CT Optimal Single Energy Imaging in Lower Extremity Angiography

PurposeTo implement lower artery angiography in patients with peripheral arterial occlusive disease, and to investigate the feasibility of lower extremity gemstone spectral CT angiography in improving image quality.Materials and MethodsFortyeight patients suspected with lower extremity arterial occlusive diseases were randomly divided into research group and control group. Research group (24 cases) were carried out gemstone spectral CT angiography (CTA) scan and control group (24 cases) were scanned with multi-slice spiral CT (CTA). The CT value of the common iliac artery, popliteal artery and its branches was measured and contrast to noise ratio (CNR) were calculated in both groups. The images were evaluated independently by 2 senior physicians based on a 5-level evaluation standard.ResultsThe CT value of common iliac artery, popliteal artery, anterior tibial artery and the CNR in research group were all higher than those in control group (t=8.7, 7.9, 12.6 and 17.2, P＜0.01), but the background noise was lower than that in control group (t=1.5, P＜0.01). The scores of two image quality accessed by physician 1 and 2 were 110:90 and 111:93 respectively with statistical difference (Z=－7.6 and －8.0, P＜0.01).ConclusionThe image obtained by gemstone spectral CT optimal single energy image technique is much better than that by conventional multi-slice spiral CT in lower extremity angiography.

Arterial occlusive diseases; Lower extremity; Tomography, X-ray computed; Gemstone spectral imaging; Quality control

江蘇省蘇北人民醫(yī)院影像科 江蘇揚州225001

尹肖睿

Department of Imaging, Subei People's Hospital of Jiangsu Province, Yangzhou 225001, China

Address Correspondence to: YIN Xiaorui E-mail: yinxiaorui8@163.com

R816.2

2014-02-21

修回日期：2014-09-10

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志

2014年 第22卷 第11期：842-845

Chinese Journal of Medical Imaging 2014 Volume 22(11): 842-845

10.3969/j.issn.1005-5185.2014.11.011