秦將均，覃群，陳奕男，孟思，劉明，周曉陸，萬(wàn)象新，李志偉，夏黎明

·心血管影像學(xué)·

心電門(mén)控模式下能譜掃描和傳統(tǒng)掃描CT值與碘對(duì)比劑濃度相關(guān)性的比較

秦將均，覃群，陳奕男，孟思，劉明，周曉陸，萬(wàn)象新，李志偉，夏黎明

目的：評(píng)價(jià)在心電門(mén)控模式下能譜掃描和傳統(tǒng)掃描CT值與碘對(duì)比劑濃度的關(guān)系。方法：使用能譜CT對(duì)不同濃度的碘對(duì)比劑（0～40 mg／m L）分別在心臟能譜模式、心臟非能譜模式、胸部能譜模式、胸部非能譜模式進(jìn)行掃描，對(duì)各模式下各能級(jí)圖像（40～140 KeV，間隔10 KeV）及傳統(tǒng)非能譜掃描圖像（80、100、120、140 k V）CT值進(jìn)行測(cè)量，分析CT值與碘對(duì)比劑濃度的關(guān)系。結(jié)果：四種掃描模式下，CT值和碘對(duì)比劑濃度均呈線性關(guān)系。對(duì)能譜模式、非能譜模式的R2值進(jìn)行配對(duì)秩和檢驗(yàn)（P=0.112＞0.05），二者之間沒(méi)有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。四種不同掃描模式的R2值進(jìn)行非參數(shù)秩和檢驗(yàn)（χ2=3.6，P=0.308＞0.05），說(shuō)明四種不同掃描模式的R2值沒(méi)有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但能譜模式的R2均值高于非能譜模式，心臟能譜模式）略高于胸部能譜模式。結(jié)論：能譜掃描模式下心臟模式和非心臟模式的CT值和碘對(duì)比劑濃度均呈高度線性相關(guān)，可以用于CT值的定量測(cè)量。

體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；能譜成像；對(duì)比劑

常規(guī)CT掃描中，球管發(fā)生的X射線是各種不同能量水平X射線的混合，人體組織對(duì)不同能級(jí)X線的吸收率具有差異，同時(shí)受線束硬化偽影、非線性部分容積效應(yīng)的影響，CT值測(cè)量的可重復(fù)性和可復(fù)現(xiàn)性難以得到保證，同樣的組織在不同的掃描中可能呈現(xiàn)出不同的CT值。因此在常規(guī)CT掃描中，CT值的變化并不能準(zhǔn)確地反應(yīng)組織和病變的密度變化，從而影響診斷效果。能譜CT采用球管瞬時(shí)切換的模式，可以同時(shí)采集40～140 ke V水平的單能量圖像，并依此計(jì)算出不同能級(jí)水平的圖像。單能量圖像大大消除了射線硬化偽影影響的同時(shí)，在每一個(gè)能級(jí)水平都能對(duì)同一組織測(cè)量到不同的CT值，從而CT值可以在相同能級(jí)下進(jìn)行比較，使得利用CT值精確分析病灶成分成為了可能［1-2］。本文就不同管電壓條件下CT值與碘對(duì)比劑濃度之間的關(guān)系進(jìn)行探討。

材料與方法

1.碘對(duì)比劑調(diào)配使用300 mg I／m L碘對(duì)比劑（歐乃派克，GE Healthcare）進(jìn)行調(diào)配：編號(hào)為1～8號(hào)的同質(zhì)玻璃試管，每個(gè)試管長(zhǎng)10 cm，外徑2.5 cm，內(nèi)徑1.8 cm。1～7號(hào)管分別注入80 m L經(jīng)蒸餾水稀釋的對(duì)比劑，濃度分別為40、20、10、5、2.5、1、0.5 mg I／m L，8號(hào)管注入等量蒸餾水作為對(duì)照，將所有試管置入均質(zhì)模具（GE Healthcare）中同時(shí)掃描（圖1），模具直徑20 cm，高度13 cm，試管之間間隔45°沿模具環(huán)形排列。

圖1 a）1～7號(hào)管對(duì)比劑濃度分別為40、20、10、5、2.5、1、0.5mg I／m L，8號(hào)管及中央試管注入蒸餾水作為對(duì)照；b）心臟能譜模式70KeV橫軸面圖像；c）重建試管長(zhǎng)軸位進(jìn)行CT值測(cè)量，每個(gè)試管取3個(gè)等大的ROI，三次測(cè)量取平均值。

2.掃描參數(shù)

采用GE Discovery CT 750HD寶石能譜CT進(jìn)行掃描，分別采用4種模式對(duì)1～8號(hào)試管進(jìn)行掃描：心臟能譜模式（前瞻性心電門(mén)控、軸掃模式）、心臟非能譜模式（前瞻性心電門(mén)控、軸掃模式）、胸部能譜模式（無(wú)心電門(mén)控、軸掃模式）、胸部非能譜模式（無(wú)心電門(mén)控、軸掃模式）。4種掃描模式的視野、層厚、層間隔、球管轉(zhuǎn)速均保持一致：視野為320 mm×320 mm，層厚為0.625 mm，層間隔為0.625 mm，球管轉(zhuǎn)速0.35 s／r。

表1 不同掃描模式的參數(shù)和輻射劑量

3.圖像處理和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有原始圖像在GE AW4.6工作站進(jìn)行處理，取相同的ROI進(jìn)行CT值測(cè)量，測(cè)量三次取平均值，得到的數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件計(jì)算回歸決定系數(shù)R2并進(jìn)行配對(duì)秩和檢驗(yàn)。

結(jié) 果

在胸部能譜模式、胸部非能譜模式下，CT值和碘對(duì)比劑濃度均呈線性關(guān)系（圖2），胸部能譜模式和非能譜模式的回歸決定系數(shù)R2分別為0.99687～0.99998、0.99932～0.99946。在心電門(mén)控模式下，心臟能譜成像和非能譜成像的CT值和碘對(duì)比劑濃度均高度線性相關(guān)，R2分別為0.99867～0.99997、0.99921～0.99947。對(duì)能譜模式、非能譜模式的R2值進(jìn)行配對(duì)秩和檢驗(yàn)，二者間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P= 0.112）。

四種不同掃描模式的R2值進(jìn)行非參數(shù)秩和檢驗(yàn)，χ2=3.6，P=0.308，說(shuō)明四種不同掃描模式的R2值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但從箱式圖（圖3～4）分布上可以看出，能譜模式的R2均值高于非能譜模式，心臟能譜模式的R2均值高于胸部能譜模式。

表2 不同掃描模式下各能級(jí)水平對(duì)應(yīng)的R2

討 論

CT值反應(yīng)組織對(duì)X射線的吸收程度，病變組織和正常組織間的CT值差異是影像診斷的重要依據(jù)。但是對(duì)于常規(guī)CT掃描模式而言，球管發(fā)射的X射線具有多譜性，例如使用80 k V條件掃描時(shí)，球管所發(fā)射的X線可能包含了0～80 keV所有能量的射線。這種多譜性會(huì)導(dǎo)致線束硬化偽影的產(chǎn)生和CT值測(cè)量的漂移［3］。寶石能譜（gemstone spectral imaging，GSI）CT的出現(xiàn)很好的解決了以上兩個(gè)問(wèn)題。GE寶石能譜CT采用單球管、瞬時(shí)（＜0.5 ms）能級(jí)切換（80 k V和140 k V）的方式，配合快速響應(yīng)、低余暉的寶石分子結(jié)構(gòu)的探測(cè)器，掃描一次同時(shí)得到80 k V和140 k V兩組數(shù)據(jù)，并依此計(jì)算出40～140 ke V所有能量水平的單能量圖像。單能量圖像可以用于CT值的精確測(cè)量，是CT診斷領(lǐng)域的一大進(jìn)步［4］。

圖2 施加心電門(mén)控的情況下，能譜掃描模式（70ke V）與非能譜掃描模式（120k V）的R2曲線擬合，前者擬合度高于后者。

圖3 不同掃描模式比劑濃度和CT值回歸曲線R2分布。a）能譜模式優(yōu)于非能譜模式；b）心臟能譜模式優(yōu)于胸部能譜模式。

圖4 兩種掃描模式、不同能量水平下CT值與碘對(duì)比劑濃度決定系數(shù)的變化情況。

對(duì)于常規(guī)CT掃描而言，相同的管電壓條件下，CT值隨著碘對(duì)比劑濃度的增加而增大，二者呈線性相關(guān)。所以常規(guī)CT掃描能夠反映碘濃度的變化，其最高相關(guān)系數(shù)在80 k V水平。大于80 k V水平時(shí)，相關(guān)系數(shù)隨著能量的增加而減少。相同的碘對(duì)比劑濃度的CT值隨著管電壓的增加而減少。對(duì)于能譜CT掃描而言，在相同的ke V條件下，CT值隨著碘濃度的增加而增加，二者呈明顯的正向線性關(guān)系。在40～70 keV水平，相關(guān)系數(shù)隨著能量的增加而增加，心臟能譜掃描模式和非心臟能譜掃描模式均在70 keV達(dá)到峰值。在70～140 ke V水平，相關(guān)系數(shù)隨著能量的增加而減小。因此，CT值反映碘濃度的最佳水平在70 keV水平，這一點(diǎn)與文獻(xiàn)報(bào)道有差異，文獻(xiàn)報(bào)道［5］該峰值處于100 ke V水平，分析原因可能與掃描層厚和掃描CT機(jī)本身固有的系統(tǒng)誤差有關(guān)，文獻(xiàn)使用5 mm層厚、5 mm間隔進(jìn)行掃描，本研究使用0.625 mm的層厚、0.625 mm層間隔進(jìn)行掃描，應(yīng)該更為準(zhǔn)確。下一步可能需要更多的研究比較，確定每臺(tái)CT機(jī)的最佳keV水平。

本研究中對(duì)8個(gè)水平的碘濃度進(jìn)行掃描，表明常規(guī)掃描模式下和能譜掃描模式下，CT值和碘對(duì)比劑濃度之間均存在相似的正向線性相關(guān)。也就是說(shuō)，對(duì)于兩種掃描模式，CT值可以反映碘濃度的變化。在GSI模式下，CT值與碘對(duì)比劑濃度的相關(guān)系數(shù)更高，因此在單能量圖像上測(cè)量CT值更為準(zhǔn)確。另外，在GSI模式下，可以調(diào)整ke V來(lái)增加病變組織和正常組織之間的對(duì)比，而常規(guī)CT僅能顯示一組CT值。

能量CT提供了一種新的、關(guān)于病變CT值的研究方法［6］。能譜掃描模式下70 keV下的X線能級(jí)與掃描目標(biāo)物密度的高相關(guān)性使得臨床工作中，在相同能級(jí)和相同的掃描模式CT值具有了可比性，可能在病變的定性及隨訪上具有潛在的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)低ke V圖像會(huì)增加圖像的對(duì)比度，有利于發(fā)現(xiàn)微小病灶，值得注意的是圖像的噪聲也會(huì)相應(yīng)增加，應(yīng)當(dāng)在對(duì)比度和噪聲之間尋找一個(gè)平衡。最佳的對(duì)比度噪聲比下能夠發(fā)現(xiàn)常規(guī)CT不能發(fā)現(xiàn)的微小病變［7-10］。另外，GSI掃描可以提供CT值隨著ke V變化的曲線。特定物質(zhì)的表征曲線可以用于確定病灶內(nèi)的組織成分，有助于確定原發(fā)病灶［11］。GSI掃描的發(fā)展提供了類(lèi)似研究可能發(fā)展的方向。

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Comparison of the correlation between CT attenuation value and iodine concentration of contrast medium using spectral CT under ECG-gated mode and traditional CT

QIN Jiang-jun，QIN Qun，CHEN Yi-nan，et al.Department of Radiology，Hainan Province Nongken Sanya Hospital，Hainan 572000，China

Objective：To evaluate the relationship between the CT value and iodine concentration of contrast medium using spectral CT under ECG-gated mode and traditional CT.Methods：Contrast medium with different Iodine concentration（0～40mg／m L）were scanned using spectral CT under the following 4 modes：ECG-gated mode，non-ECG-gated mode，Spectral energy mode of chest and non-Spectral energy mode of chest.40～140ke V，interval 10ke V were used in spectral CT and 80，100，120 and 140k V was used in traditional CT separately.The CT values were measured，the relationship of the CT values and the Iodine concentration of the contrast medium were analyzed.Results：Linear correlation were found between CT value and iodine concentration for all four modes.No significant statistic difference of R2was found between spectral and non-spectral modes（P=0.112＞0.05）.For the four different scanning modes，there were no significant statistic differences（χ2=3.6，P=0.308＞0.05）.Yet，for the average value of R2of spectral mode，which was higher than that of non-spectral mode，and spectral mode with ECG-gating modewas slightly higher than that of traditional with ECG-gating mode.Conclusion：The CT values of spectral mode no matter under ECG-gating or non ECG-gating were all showed high linear correlation with the Iodine concentration in contrast medium，which could be used in the quantitative measurement of CT attenuation value.

Tomography，X-ray computed；Spectral imaging；Contrast medium

R814.42；

A

1000-0313（2016）11-1062-04

10.13609／j.cnki.1000-0313.2016.11.009

2016-03-28）

572000 海南，海南省農(nóng)墾三亞醫(yī)院放射科（秦將均、覃群、孟思、劉明、周曉陸、萬(wàn)象新、李志偉）；572000 海南，三亞市婦幼保健院超聲科（陳奕男）；430030 武漢，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院放射科（夏黎明）

秦將均（1968-），男，重慶人，碩士，主任醫(yī)師，主要從事心血管和腹部影像學(xué)診斷工作。

李志偉，E-mail：1055929017＠qq.com

海南省衛(wèi)生計(jì)生行業(yè)科研項(xiàng)目（13A210298，14A210259），三亞市醫(yī)療科技創(chuàng)新項(xiàng)目（2014YW18，2015YW36）