劉建強(qiáng) 葛建新 劉晶哲*

對藥物治療無效的房顫患者而言,左心房射頻消融被認(rèn)為是目前有效治療方法之一[1].射頻消融術(shù)前行多層螺旋CT(multislice spiral CT,MSCT)左心房及肺靜脈成像能夠?yàn)榕R床醫(yī)生準(zhǔn)確提供肺靜脈數(shù)量和位置、肺靜脈開口直徑、周圍器官相鄰關(guān)系以及左心房是否有血栓形成等信息[2].目前,全模型迭代重建(iterative model reconstruction,IMR)算法已經(jīng)應(yīng)用于臨床,但重建的圖像相對其他重建模式下的圖像在視覺感官不被臨床醫(yī)生所廣泛接受,而其算法卻可以降低圖像的噪聲,前置門控掃描模式的運(yùn)用能夠在不降低圖像質(zhì)量的前提下降低輻射劑量[3-5].為此,本研究根據(jù)國際放射委員會(huì)提出的合理使用低劑量(as low as reasonably achievable,ALARA)原則,探討前置門控聯(lián)合IMR算法在左心房及肺靜脈成像掃描方案的可行性及其臨床價(jià)值.

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集2018年3-10月在清華大學(xué)第一附屬醫(yī)院治療的42例房顫患者,其中男性21例,女性21例;年齡14~70歲,平均年齡(63.2±14.5)歲;體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)為22~28.將所有患者采用數(shù)表法隨機(jī)分為對照組和觀察組,每組21例.根據(jù)不同方案進(jìn)行CT掃描檢查.對照組中男性9例,女性12例;平均年齡(57.2±15.8)歲,平均心率為(76.6±10.8)bpm,BMI為25.7;觀察組中男性12例,女性9例;平均年齡(69.1±10.3)歲,平均心率為(70.7±8.6)bpm,BMI為26.9.對照組采用回顧性門控掃描模式,濾波反投影(filter back projection,FBP)重建.觀察組為前瞻性前置門控掃描模式,分別使用FBP和IMR進(jìn)行圖像重建,得到A和B兩組圖像.兩組患者年齡、性別及BMI差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義),具有可比性.

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn):①身體指數(shù)在22~28;②屏住呼吸良好的患者.

(2)排除標(biāo)準(zhǔn):①嚴(yán)重心功能不全;②腎功能不全(肌酐清除率≤120 μmol/L);③妊娠或哺乳期婦女;④已知造影劑過敏史;⑤無法屏氣.

1.3 儀器設(shè)備

采用Philips Brilliance iCT型256層CT掃描機(jī)(荷蘭飛利浦公司);Medrad Stellant D-CE雙筒高壓注射器(美國Medrad公司).

1.4 CT檢查方法

(1)檢查前準(zhǔn)備.患者取仰臥位平躺于掃描床正中,雙臂舉于頭上,頭先進(jìn).首選右上肢靜脈建立外周靜脈通路,并在掃描前與患者進(jìn)行良好的溝通,完成對患者的屏氣訓(xùn)練.

(2)掃描參數(shù)設(shè)置.使用Philips Brilliance iCT型256層CT掃描機(jī)和ISP工作站.掃描范圍自氣管隆嵴至心臟膈面,使用Medrad雙筒高壓注射器進(jìn)行對比劑注射.對比劑選用碘帕醇370 mg I/ml(非離子型),通過肘正中靜脈團(tuán)注對比劑,流率是5 ml/s,注射50 ml對比劑后繼續(xù)注射30 ml生理鹽水.采用人工智能觸發(fā)技術(shù)(感興趣區(qū)設(shè)在肺動(dòng)脈干,觸發(fā)閾值250 HU)掃描延遲時(shí)間為8 s.①A組采用的參數(shù):準(zhǔn)直器寬度為128X0.625 mm,矩陣為512X512,層厚為0.9 mm,層間距為0.9 mm,管球旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.27 s/圈,視野(field of view,FOV)為250 mm,設(shè)定的管電壓為110 kV,自動(dòng)毫安調(diào)制掃描,管電流下線為50 mAs,管電流上限為200 mAs,螺距0.18,重建算法為濾波反投影(filtered back projection,FBP),重建濾過為standard;②B組采用的參數(shù)為:準(zhǔn)直器寬度為128X0.625 mm,矩陣為512X512,層厚為0.9 mm,層間距為0.9 mm,管球旋轉(zhuǎn)時(shí)間為0.27 s/圈,FOV為250 mm,設(shè)定的管電壓為100 kV,自動(dòng)毫安調(diào)制掃描,管電流下線50 mAs,管電流上限為200 mAs,連接心電門控檢測心率,必要時(shí)給予藥物控制心率.采用前瞻性心電門控進(jìn)行掃描,重建算法分別為FBP和IMR,重建濾過為standard,得到兩組數(shù)據(jù)分別為B1和B2.

(3)圖像后處理.通過ISP工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)的重組,通過容積運(yùn)作算(volume rendering,VR)、多平面重組(multiplanar reformation,MPR)及最大密度投影(maximum intensity projection,MIP)等后處理方式.

1.5 圖像質(zhì)量評價(jià)

(1)客觀評價(jià).對照組采用FBP重建得到圖像;觀察組分別使用FBP和IMR進(jìn)行圖像重建,得到A、B兩組圖像.在3組圖像中,每組圖像選取左心房中間層面測量CT值,感興趣區(qū)域(region of interest,ROI)約為50 mm2,以CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation,SD)作為左心房的噪聲SD,以豎脊肌為組織背景,分別測量同層面雙側(cè)豎脊肌中央均勻區(qū)域的CT值及其標(biāo)準(zhǔn)差(取雙側(cè)平均值),注意盡量避開血管及脂肪;重復(fù)測量3次,結(jié)果取3次的平均值.對比噪聲比(contrast noise ratio,CNR)=(左心房CT值-豎脊肌CT值)÷豎脊肌SD值,信噪比(signal noise ratio,SNR)=左心房CT值÷左心房噪聲SD.

(2)主觀評價(jià).由2名中級以上職稱的放射科醫(yī)生采用盲法分別在ISP工作站上對3組圖像采用5分法進(jìn)行主觀評價(jià):①5分,圖像質(zhì)量優(yōu)秀,噪聲很小,解剖細(xì)節(jié)顯示極好;②4分,圖像質(zhì)量較好,噪聲較小,解剖結(jié)構(gòu)顯示良好,所有結(jié)構(gòu)可清晰判斷;③3分,圖像質(zhì)量中等,中等噪聲,解剖結(jié)構(gòu)顯示一般,尚可滿足臨床診斷;④2分,圖像質(zhì)量較差,噪聲較大,顯示解剖結(jié)構(gòu)不完整,解剖細(xì)節(jié)顯示差;⑤1分,圖像質(zhì)量很差,噪聲嚴(yán)重,無法獲取有用信息.

(3)記錄兩組患者掃描輻射劑量以及劑量長度乘積(dose length product,DLP).

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.連續(xù)數(shù)據(jù)結(jié)果采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)),對照組和觀察組中A、B組的3組圖像間的CT值、圖像噪聲、SNR和CNR采用單因素方差分析,若有差異則采用Least Significant Different法進(jìn)行組內(nèi)兩兩比較.兩組DLP比較采用獨(dú)立樣本t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 圖像質(zhì)量客觀評價(jià)

在對照組和觀察組中的A組圖像質(zhì)量中,左心房CT值、圖像噪聲、SNR以及CNR比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;觀察組中的A組和B組的圖像噪聲、SNR、CNR比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.133,t=0.479,t=0.268;P<0.05);B2組和A組的圖像噪聲、SNR、CNR比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=7.333,t=-4.051,t=-6.623;P<0.05).客觀評價(jià)中觀察組中A組圖像DLP與對照組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.75,P<0.05);觀察組中B組圖像SNR、CNR與對照組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-4.751,t=-6.890;P<0.05),見表1.

表1 42例患者CT圖像質(zhì)量主客觀評價(jià)結(jié)果(±s))

表1 42例患者CT圖像質(zhì)量主客觀評價(jià)結(jié)果(±s))

注:①表中SNR為信噪比,CNR為對比噪聲比,DLP為劑量長度乘積;②a為與對照組同指標(biāo)比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.75,P<0.05),b為觀察組B組圖像SNR、CNR與對照組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-4.751,t=-6.890;P<0.05)

客觀評價(jià)組別 例數(shù)主觀評價(jià)(分)左心房CT值(HU) 圖像噪聲(HU) SNR CNR DLP(mGy.cm)中位數(shù) 范圍對照組 21 403.98±13.53 35±6.85 12.04±1.49 11.285±0.18 366.10±32.4 4 3~5觀察組 A 21 362.57±42.53 34.71±0.14 10.61±0.79 10.89±2.06 252.49±17.34a 4 3~5 B 21 358.39±42.89 19.01±0.19 21.38±11.47b 21.67±4.43b 252.49±17.34 4 3~5 F值 2.228 35.205 13.686 30.467 6.683 P值 >0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05

2.2 圖像質(zhì)量主觀評價(jià)

采用Kruskal-Wallis檢驗(yàn),兩組數(shù)據(jù)無差異.(1)對照組和觀察組患者圖像質(zhì)量主觀評價(jià)均≥3分,滿足診斷要求,見圖1.

圖1 患者CT后處理圖像

(2)對照組與觀察組A組、B組圖像,以及觀察組A組與B組圖像之間評分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=4.092,t=5.789,t=0.146;P>0.05).

2.3 輻射劑量比較

對照組輻射DLP平均為(366.10±32.4)mGy.cm,觀察組輻射劑量長度乘積平均為(252.49±17.34)mGy.cm,觀察組DLP較對照組減少33%,兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.750,P<0.05).

3 討論

3.1 iCT型256層CT前門控掃描左心房、肺靜脈成像的可行性分析

前門控掃描技術(shù)的應(yīng)用,使整個(gè)掃描過程只在心臟相對靜止的舒張期進(jìn)行采集圖像,避免了因心臟搏動(dòng)帶來的偽影,提高圖像的質(zhì)量[6-7].iCT型256層CT曝光最大范圍Z軸8 cm,根據(jù)患者的身高發(fā)育等個(gè)體差異,每次曝光可控制在2~3次[8].前門控是采用非螺旋掃描,管球轉(zhuǎn)速為0.27 s/圈,2~3圈曝光時(shí)間極短,在一定程度上極大的降低了輻射劑量,對照組輻射平均DLP(366.10±32.4)mGy.cm,觀察組輻射平均DLP(252.49±17.34)mGy.cm,明顯低于對照組.

3.2 全模型IMR算法在圖像后重建的可行性

IMR作為CT圖像重建算法,將采集得到的數(shù)據(jù)作為綜合投影和實(shí)際測量投影相比較,將二者差值進(jìn)行反投影,建立系統(tǒng)噪聲模型并進(jìn)行校正更新和迭代運(yùn)算,最終獲得圖像[9].這種重建圖像方法可以降低噪聲并重建出高質(zhì)量的圖像,從而提高圖像的信噪比[10].本研究中觀察組分別使用FBP和IMR兩種重建方法,得到A、B兩組數(shù)據(jù),左心房CT值無差異,圖像噪聲減少了54%,SNR和CNR分別提高了192%和102%,由此可見,IMR對物質(zhì)的CT值不但無影響,且降低了圖像的噪聲水平[11-12].

4 結(jié)語

由于本研究例數(shù)較少,尚存在一定局限性,尤其肥胖及過瘦的患者較少,有待加大樣本量進(jìn)行研究.IMR算法有三個(gè)級別,等級越高降噪能力越強(qiáng)[13-15].本研究只用了第一級別,需要日后進(jìn)一步研究完善.前瞻性心電門控聯(lián)合IMR算法在左心房及肺靜脈CT成像時(shí),不但降低了患者的輻射劑量和圖像噪聲,還增加了圖像的信噪比,在一定程度上能夠提高圖像的質(zhì)量,增加診斷能力.