李劍，石磊，劉豹，王棟，楊紅兵，劉從偉，吳志斌，石明國(guó)

第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 放射科，陜西西安 710032

低輻射劑量和低對(duì)比劑用量在門靜脈血管成像技術(shù)的應(yīng)用

李劍，石磊，劉豹，王棟，楊紅兵，劉從偉，吳志斌，石明國(guó)

第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 放射科，陜西西安 710032

目的 應(yīng)用雙能量掃描模式進(jìn)行門靜脈期圖像采集，并用融合系數(shù)重建模式進(jìn)行門靜脈期圖像重建，實(shí)現(xiàn)在低劑量、低造影劑下獲得最佳門靜脈血管的圖像。方法 選取進(jìn)行門靜脈血管成像的病人60例，隨機(jī)分為A、B兩組，每組30例。A組采用雙能量掃描，造影劑用量1 mL/kg。B組采用常規(guī)120 kV，造影劑用量1.2 mL/kg。對(duì)各組所得圖像進(jìn)行分析，并測(cè)量門靜脈CT值，噪聲，計(jì)算SNR、CNR。由兩位放射科醫(yī)師對(duì)兩組圖像質(zhì)量進(jìn)行5分評(píng)價(jià)。對(duì) 所得到的圖像數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果 A和B組的門靜脈強(qiáng)化CT值分別為175 HU以上和124 HU以上，兩組間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。A組所得圖像在圖像質(zhì)量方面較B組常規(guī)組有明顯的提高，圖像得分均明顯高于B組。A組圖像得分（4.4±0.5），B組得分（3.8±0.38），低于A組，P值＜0.05，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。A組在輻射劑量明顯低于B組，較B組降低35%。結(jié)論 采用雙能量掃描并進(jìn)行融合圖像模式重建圖像，可以獲得高質(zhì)量的門靜脈血管圖像且輻射劑量得到降低，對(duì)比劑用量減少近35%，而門靜脈血管平均CT值較常規(guī)組提高60 HU以上，值得臨床推廣。

雙能量掃描；低輻射劑量；低對(duì)比劑；門靜脈；能譜CT

引言

在我國(guó)患有肝臟疾病的患者居于首位，每年有數(shù)以千計(jì)的患者需要進(jìn)行肝臟增強(qiáng)和CT肝臟門靜脈成像檢查。門靜脈主要由腸系膜上靜脈和脾靜脈匯合而成，且肝硬化以及其他肝臟疾病有可能會(huì)導(dǎo)致門靜脈變性，致使門靜脈分支細(xì)小，或高壓擴(kuò)張。以往CT門靜脈成像檢查存在成像所需藥量較大，成像時(shí)間難以掌握。患有門靜脈系統(tǒng)及肝炎，肝硬化，肝癌的病患，在治療前后需要幾次的CT肝臟門脈檢查，導(dǎo)致患者接受的輻射劑量增加。近年來，門靜脈CT血管成像進(jìn)行低對(duì)比劑用量和低輻射劑量掃描的研究勢(shì)在必行，本研究試圖通過雙能量門靜脈成像技術(shù)，在低對(duì)比劑用量的情況下降低輻射劑量，而保證圖像質(zhì)量的可行性。

1 資料與方法

1.1 資料收集

隨機(jī)選取我院2014年12月～2015年3月進(jìn)行CT門靜脈成像的病人60例，其中男性30例，女性30例，年齡28～76歲，平均年齡（47±12）歲。隨機(jī)分為A、B兩組，各30例。

1.2 檢查方法

掃描采用西門子Somatom Def i nation Flash雙源CT機(jī)（Somatom Def i nition，Siemens Medical Solutions，F(xiàn)orchemi，Germany）進(jìn)行掃描。先做上腹部定位像掃描，再行增強(qiáng)血管成像。掃描范圍起自橫膈頂至髂前上棘，對(duì)比劑注射采用德國(guó)歐利奇高壓注射器，在肘前靜脈注入非離子型造影劑歐乃派克350 mgI/mL，造影劑注射完立即以相同的流率注射40 mL生理鹽水。A組注射流率3.0 mL/s，注入造影劑1 mL/kg和生理鹽水40 mL。B組注射流率3.5 mL/s，注入造影劑1.2 mL/kg和鹽水40 mL。應(yīng)用對(duì)比劑追蹤技術(shù)（Blous-Tracking），在門脈層面處選擇腹主動(dòng)脈監(jiān)測(cè)CT值。當(dāng)ROI內(nèi)CT值達(dá)到150 HU時(shí)，延遲6 s自動(dòng)觸發(fā)掃描，掃描方向頭至足側(cè)，動(dòng)脈期掃描結(jié)束后20 s進(jìn)行門脈期掃描。A組采用雙能量掃描80/140 kV，280/50 mAs，融合系數(shù)0.8重建；B組探測(cè)器64 mm×0.6 mm，螺距0.8，圖像層厚1 mm，層厚0.75 mm。采用常規(guī)單能量120 kV，caredose 4D 400 mAs常規(guī)反濾波函數(shù)B45f重建。重建層厚均為1 mm，間隔0.75 mm。

1.3 圖像分析

測(cè)量門靜脈各分支及主干CT值及SD，取其平均值，計(jì)算SNR；所有圖像在西門子工作站進(jìn)行多平面重組（Multiplanar Reformation，MPR），最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）及容積再現(xiàn)技術(shù)（Volume Rendering Technique，VRT）等后處理。對(duì)所得圖像的各項(xiàng)數(shù)據(jù)收集整理。SNR（信噪比）=強(qiáng)化值/噪聲，CNR（對(duì)比噪聲比）=（強(qiáng)化值-肌肉CT值）/噪聲。

1.4 圖像質(zhì)量及評(píng)分

將所得兩組圖像、MIP圖、MPR圖以及VR圖像調(diào)入西門子工作站viewing中，由兩位放射科主治醫(yī)師采用非盲法獨(dú)立對(duì)兩組組圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)歐洲CT圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[1]，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括腫瘤可見度，圖像主觀噪聲、診斷接受度、偽影。以5分制對(duì)圖像質(zhì)量評(píng)分：1分，圖像噪聲大，偽影較重，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能滿足診斷要求；2分，圖像噪聲較大，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能滿足診斷要求；3分，圖像噪聲較大，部分組織結(jié)構(gòu)顯示欠佳，但基本能滿足診斷要求；4分，圖像噪聲尚可，結(jié)構(gòu)顯示清楚，完全滿足診斷要求；5分，圖像噪聲小，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對(duì)比良好，完全滿足診斷要求。評(píng)分者根據(jù)習(xí)慣自行調(diào)整窗寬窗位，取兩位醫(yī)師評(píng)分的平均值作為圖像的最終評(píng)分，3～5分的圖像認(rèn)為可以接受。

1.5 輻射劑量

采用掃描結(jié)束后CT機(jī)自動(dòng)計(jì)算生成的劑量報(bào)告，每位病例的CT劑量指數(shù)（CTDI），由于每位病人的掃描范圍不相同，而且劑量長(zhǎng)度乘積（DLP），以及進(jìn)一步計(jì)算有效輻射劑量（ED），ED=DLP×C，C為換算因子，采用歐洲CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南[1]提出的腹部平均值0.015 mSv/（mGy.cm）。所以由CTDI來說明輻射劑量能盡量減少變量對(duì)劑量的影響。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 17.0軟件對(duì)所得到的圖像數(shù)據(jù)及所得分?jǐn)?shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

患者基本信息見表1，兩組患者在性別、年齡、體重指數(shù)和掃描長(zhǎng)度方面比較沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。

表1 患者個(gè)體資料數(shù)據(jù)

表1 患者個(gè)體資料數(shù)據(jù)

項(xiàng)目 低劑量A組 常規(guī)劑量B組 檢驗(yàn)值 P值性別 (男/女) 16/14 14/16 x2=0.38 0.53年齡 (歲) 46.0±12.7 48.5±12.0 t=1.41 0.16體重指數(shù) (kg/m2) 24.5±3.4 24.6±2.8 t=0.81 0.19掃描長(zhǎng)度 (cm) 24.7±2.7 23.6±3.1 t=1.94 0.06

2.2 強(qiáng)化CT值及噪聲

低劑量組（A組）與常規(guī)劑量組（B組）相比門脈強(qiáng)化值提高約60 HU，噪聲相差不大（P＞0.05），差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。低劑量組（A組）圖像質(zhì)量較常規(guī)組（B組）圖像質(zhì)量有明顯提高（圖1），且兩組數(shù)據(jù)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜0.05（表2）。

圖1 強(qiáng)化CT值

表2 兩組患者圖像質(zhì)量主管和客觀數(shù)據(jù)

表2 兩組患者圖像質(zhì)量主管和客觀數(shù)據(jù)

項(xiàng)目 低劑量A組 常規(guī)劑量B組 P值CT值 189.0±20.8 130.3±23.7 ＜0.05 SD 18.1±3.5 16.9±5.7 ＞0.05 SNR 25.3±5.5 22.6±5.9 ＞0.05 CNR 19.2±4.5 17.6±3.7 ＞0.05圖像質(zhì)量評(píng)分 4.4±0.4 3.8±0.3 ＜0.05

2.3 輻射劑量結(jié)果比較

兩組患者的輻射劑量比較有差異性，低劑量組（A組）容積劑量指數(shù)為（8.02±1.6），常規(guī)組（B組）容積劑量指數(shù)為（12.35±2.41），兩組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性P＜0.05。A組相比較B組容積劑量指數(shù)減少約35%。

3 討論

雙源CT在機(jī)架內(nèi)安裝了兩套球館和探測(cè)器系統(tǒng)，通過設(shè)置A、B球館的不同管電壓和管電流進(jìn)行掃描，能實(shí)現(xiàn)一次掃描靶器官得到A和B兩球館不同能量的圖像，通過對(duì)雙能量數(shù)據(jù)的融合，以更利于病變的顯示[2-3]。本研究利用了雙源CT雙能量掃描在腹部掃描中所產(chǎn)生的的融合圖像進(jìn)行臨床診斷，增強(qiáng)碘對(duì)比效應(yīng)，以利于病變檢出[4]。

根據(jù)輻射防護(hù)的最優(yōu)化合理使用劑量原則（As Low As Reasonably Achievable，ALARA）[5-6]，在滿足診斷需求的前提下，盡可能減低輻射劑量。雙能量掃描中其中一個(gè)球館采用的是低管電壓，能有效的降低患者的輻射劑量。并且低千伏CT掃描可提高增強(qiáng)后圖像的對(duì)比度、噪聲比、CT值，使造影劑增強(qiáng)效應(yīng)相對(duì)突出，提高了少血供病變的檢出率[7]，同時(shí)減少了造影劑的注射量，避免了大劑量造影劑的使用所造成的造影劑腎病危險(xiǎn)性提高[8-9]。肝臟屬于相對(duì)均質(zhì)的器官，低千伏圖像的噪聲對(duì)圖像的影像是致命的，會(huì)是診斷效果降低，相應(yīng)的高千伏圖像恰好能彌補(bǔ)這一不足，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，雙能量融合圖像，可以達(dá)到高對(duì)比度、高信噪比的雙贏[10]。本文中通過改變圖像的融合系數(shù)，改變低能量射線束在融合圖像中的比例，達(dá)到升高血管CT值得意義。這也是A組圖像質(zhì)量比B組常規(guī)劑量組圖像質(zhì)量提高的原因。

A組低劑量組較之常規(guī)劑量組（B組），在圖像質(zhì)量方面，血管顯影方面有很大改善和提高。這是因?yàn)殡p能量的融合圖像是由低千伏和高千伏圖像共同融合而成，本研究中采用0.8的融合系數(shù)提高了融合圖像中低千伏圖像所占比例，增加了造影劑顯影的顯影和利用率，減少了造影劑用量而維持同樣的噪聲比，檢出血管小的內(nèi)漏[11]。所以得到的圖像質(zhì)量無論在各個(gè)方面都要比常規(guī)掃描的得到的圖像質(zhì)量高。這也是低劑量組比常規(guī)組在造影劑用量方面要少的原因。這與張龍江等[12]的在雙能量CT技術(shù)在腹部的研究相符。有研究對(duì)比不同融合系數(shù)0.1～0.9之間圖像質(zhì)量的不同，這點(diǎn)將在日后的研究中進(jìn)一步驗(yàn)證。

綜上所述，通過雙能量門靜脈成像技術(shù)，在低對(duì)比劑用量的情況下降低輻射劑量，保證了圖像質(zhì)量，并且通過臨床驗(yàn)證取得了良好效果。同時(shí)兩組數(shù)據(jù)也顯示出，雖然雙能掃描模式有這些優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)與體型特大的病人，為了能保證圖像質(zhì)量，會(huì)增加低千伏射線的管電流，導(dǎo)致病人的輻射劑量上升，因此對(duì)BMI＞30 kg/m2的病人不建議行雙能量掃描[10,13-16]。同時(shí)門脈海綿樣變性的患者血管噪聲偏大，這與病變對(duì)血管的影響密切相關(guān)，使兩組圖像質(zhì)量下降，需要在以后進(jìn)一步解決。

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本文編輯 蘇欣

Applications of Low Radiation Dose and Low Contrast Agent in Portal Vein Vascular Imaging

LI Jian, SHI Lei, LIU Bao, WANG Dong, YANG Hong-bing, LIU Cong-wei, WU Zhi-bin, SHI Ming-guo

Department of Radiology, Xijing Hospital Affiliated to the Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China

Objective To obtain optimal images for portal vein blood vessels under low radiation dose and low contrast agent condition, the present study performed image capturing via application of dual-energyportal venous phase scan mode, as well as reconstructing images via fusion coeff i cient reconstruction model. Methods Sixty patients that were going to undergo portal vein angiography were randomly divided into A, B groups, and each group contained 30 cases. Group A was conducted dual-energy scanning with the dosage of contrast agent of 1 mL/kg. Group B was conducted normal scanning with the traditional single energy of 120 kV, the contrast agent dosage of 1.2 mL/kg. The CT value of the portal vein and the noise of the images were measured, the value of the SNR and CNR were calculated. In addition, the quality of the images was evaluated by two radiologists under a model of fi ve points. Finally, SPSS 17.0 software were utilized to conducting statistical analysis on the data of the images. Results The CT value of the portal vein Group A and group B were separately more than 175 HU and 124 HU. There was a statistical difference between these two groups. Compared with group B, the image quality of group A was obviously improved, and the image scores were signif i cantly higher than that of group B. The image score of group A was (4.4±0.5), and the image score of group B was (3.8±0.38). It was statistically signif i cant between these two groups (P＜0.05). The radiation dose of group A was lower than that of group B, with a decrease of 35%. Conclusion High quality of portal vein blood vessel image could be obtained by using double energy scanning and fusion coeff i cient reconstruction model to reconstructed images. Meanwhile, the radiation dose was lower and the contrast agent dosage was decreased nearly by 35%. However, compared with the traditional single energy scanning, the portal vein blood vessels average CT value of the dual-energy scanning was increased by more than 60 HU. Therefore, it is worthy of clinical expansion.

dual-energy scanning; low radiation dose; low contrast agent; portal vein; energy spectrum CT

R816.6

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.05.003

1674-1633(2017)05-0011-04

2017-02-11

石明國(guó)，教授。

通訊作者郵箱：smg2002@163.com