王 寧，劉兆玉

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽(yáng) 110004）

下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥 （Peripheral arterial occlusive disease，PAOD）是在下肢動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的基礎(chǔ)上形成的，引起下肢動(dòng)脈管腔狹窄、閉塞，進(jìn)而導(dǎo)致肢體缺血的疾病。其主要表現(xiàn)為間歇性跛行、缺血性靜息痛、足潰瘍和壞疽等，并最終發(fā)展為嚴(yán)重肢體缺血[1]。

隨著CT 設(shè)備及后處理軟件的發(fā)展，下肢動(dòng)脈CT 血管成像（CT angiography，CTA）成為診斷PAOD的一種簡(jiǎn)便、快捷的方法[2]。然而，由于PAOD 患者下肢血管往往伴有嚴(yán)重鈣化和狹窄，導(dǎo)致血管結(jié)構(gòu)及遠(yuǎn)端分支難以清晰顯示，以及CT 射束硬化偽影等因素存在，多排螺旋CT 成像診斷準(zhǔn)確性受到限制[3]。近年來(lái)能譜CT 技術(shù)得到迅速發(fā)展，通過(guò)提取虛擬單能譜影像、獲到40～200 keV 的單能量圖[4]、選擇keV 能級(jí)的方法，可對(duì)圖像噪聲、對(duì)比度等指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而得到最佳質(zhì)量圖像[5]，同時(shí)擴(kuò)大了能譜CT 在周圍血管閉塞性疾病診斷中的應(yīng)用范圍。目前，有關(guān)新一代能譜探測(cè)器CT 影像質(zhì)量的研究還很少。本研究擬將新一代能譜探測(cè)器CT 單能譜成像用于PAOD 患者，尋找能譜探測(cè)器CT 最佳單能量圖，以期獲得更好的圖像質(zhì)量。

1 資料與方法

1.1 資料

收集2019 年1 月—2019 年7 月中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院疑診為下肢動(dòng)脈病變的患者共48 例并行CTA 檢查，其中男36 例，女12 例，年齡54～88歲，平均（62.4±16.8）歲，平均體質(zhì)量指數(shù)（Body mass index，BMI）為（22.7±5.5）kg/m2，病程2～38 年。排除標(biāo)準(zhǔn)：①對(duì)比劑過(guò)敏；②下肢動(dòng)脈長(zhǎng)段閉塞或支架植入術(shù)后；③合并嚴(yán)重心肝腎或呼吸功能不全患者；④不能配合檢查患者。所有受檢者行增強(qiáng)CT 檢查前均簽署知情同意書。

1.2 方法

48 例患者均接受Philips 能譜探測(cè)器CT（IQon，Philips Healthcare，Best，the Netherlands）檢查。掃描范圍：自腹主動(dòng)脈分叉部以上水平至足趾末端。對(duì)比劑采用碘海醇（含碘350 mg/mL，北京北陸藥業(yè)股份有限公司）。檢查前根據(jù)患者體質(zhì)量確定對(duì)比劑總量，對(duì)比劑總量（mL）＝體質(zhì)量（kg）×2（mL/kg）。對(duì)比劑經(jīng)雙筒高壓注射器在患者單側(cè)前臂靜脈以4 mL/s的速率注入，之后以相同速率注入40 mL 生理鹽水。

能譜探測(cè)器CT 掃描參數(shù)：管電壓120 kVp，管電流159 mA，探測(cè)器準(zhǔn)直64×0.625 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s，螺距0.953。CT 掃描完成后，采用Philips ISP（IntelliSpace Portal version 9.0）工作站對(duì)所有圖像進(jìn)行常規(guī)重建和能譜圖像重建，常規(guī)CT圖像重建選用混合迭代重建方法（iDose4，level 4），重建層厚1 mm，層間距1 mm；能譜探測(cè)器CT 圖像重建為能譜基礎(chǔ)圖像 （Spectral based image，SBI），從能譜基礎(chǔ)圖像中獲得各單能量能譜圖像（60 keV、65 keV、70 keV、75 keV、80 keV），能譜圖像與常規(guī)CT 圖像采用相同的層厚和層間距。

1.3 圖像分析

分別選取髂總動(dòng)脈、股淺動(dòng)脈、腘動(dòng)脈及脛前動(dòng)脈4 個(gè)層面進(jìn)行圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)及客觀評(píng)價(jià)。

圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)方法：采用5 分評(píng)分法對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。5 分，血管解剖結(jié)構(gòu)顯示好，幾乎沒(méi)有偽影，圖像能提供充分的診斷信息；4 分，血管解剖結(jié)構(gòu)顯示良好，偽影很少，圖像能提供足夠的診斷信息；3 分，血管解剖結(jié)構(gòu)顯示一般，偽影較少，圖像能提供適當(dāng)?shù)脑\斷信息；2 分，血管解剖結(jié)構(gòu)顯示不佳，偽影較多，可以診斷但診斷信息不足；1 分，血管解剖結(jié)構(gòu)顯示不清，偽影重，圖像不能提供診斷信息。

由兩位診斷醫(yī)師從圖像噪聲、偽影、對(duì)比度、分辨率等方面對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)估，二者意見不一致時(shí)，經(jīng)協(xié)商達(dá)成一致意見。

客觀定量分析：由1 名從事診斷工作6 年以上的醫(yī)師設(shè)置感興趣區(qū)（Regions of interest，ROI），分別位于同一層面血管（ROIv）和肌肉（ROIm）中，ROI至少覆蓋血管總面積的2/3，測(cè)量時(shí)取同一層面雙側(cè)下肢動(dòng)脈CT 值的平均值。保持同一患者各個(gè)能級(jí)（60 keV、65 keV、70 keV、75 keV、80 keV）下的ROI區(qū)域不變，分別測(cè)量各目標(biāo)血管、鄰近肌肉兩個(gè)ROI的CT 值及標(biāo)準(zhǔn)差（Standard Deviation，SD），計(jì)算各目標(biāo)血管的信噪比（Signal noise ratio，SNR）、對(duì)比噪聲比（Contrast to noise ratio，CNR），SNR＝CT（目標(biāo)血管）/SD（目標(biāo)血管）、CNR＝（CT（目標(biāo)血管）-CT（同層肌肉））/SD（同層肌肉），圖像噪聲為鄰近肌肉組織CT 值的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

使用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，組間CT 值、噪聲、SNR、CNR 差異的比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD 法，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

6 組圖像質(zhì)量評(píng)分采用多組獨(dú)立樣本秩和檢驗(yàn)（Kruskal Wallis H）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。組間兩兩比較對(duì)P 值進(jìn)行校正，校正后P 值為0.01。

2 結(jié)果

2.1 主觀圖像質(zhì)量比較

6 組CTA 圖像主觀評(píng)分見表1，6 組圖像質(zhì)量評(píng)分經(jīng)Kruskal-Wallis H 檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2＝35.502，P＜0.01）。6 組圖像中，60 keV 組主觀評(píng)分最高（217 分），與常規(guī)CT 組及70 keV、75 keV、80 keV組評(píng)分兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P 均＜0.01），與65 keV 組評(píng)分比較差異不顯著。

表1 各組圖像主觀評(píng)分

2.2 客觀圖像質(zhì)量比較

常規(guī)CT 組及60 keV、65 keV、70 keV、75 keV、80 keV 組間進(jìn)行兩兩比較，結(jié)果見表2。60 keV、65 keV組CNR、SNR 均顯著高于常規(guī)CT 組及70keV、75keV、80 keV 組（P＜0.05），而60 keV 組和65 keV 組間進(jìn)行比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。60 keV、65 keV 組圖像噪聲均顯著低于常規(guī)CT 組 （P＜0.05），60 keV組和65 keV 組間進(jìn)行比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P＞0.05）。60 keV 組各目標(biāo)血管的CT 值顯著高于65 keV組及其余各組（P＜0.05），故選擇60 keV 組單能量圖像作為最佳keV（圖1）。

表2 各組圖像CT 值、噪聲、SNR 及CNR 的比較（）

表2 各組圖像CT 值、噪聲、SNR 及CNR 的比較（）

注：SNR：信噪比；CNR：對(duì)比噪聲比。

圖1 男，62 歲。圖1a～1c 為常規(guī)掃描成像方法獲得的下肢動(dòng)脈圖像，右側(cè)股淺動(dòng)脈邊緣稍模糊，硬化偽影重，周圍細(xì)小分支顯示不清；圖1d～1f 為同一患者采用60 keV 單能量成像獲得的下肢動(dòng)脈圖像，右側(cè)股淺動(dòng)脈血管邊緣光滑、銳利，周圍硬化偽影顯著減少，下肢動(dòng)脈清晰度更高，周圍細(xì)小分支顯示清晰。Figure 1.Male,62 years old.Figure 1a～1c are the images of lower extremity artery obtained in a conventional CT scanner.The image of the right superficial femoral artery is slightly blurred,the sclerotic artifact is heavy,and the surrounding small branches are not clear; Figure 1d～1f are the images of the same patient,virtual monoenergetic images were reconstructed at 60 keV.The image of the right superficial femoral artery is smooth and sharp,the peripheral sclerosis artifacts are significantly reduced and the peripheral small branches can be clearly displayed.

3 討論

3.1 能譜探測(cè)器CT 單能量成像的原因及優(yōu)勢(shì)

PAOD 好發(fā)于糖尿病患者、慢性腎病患者及老年人，病變往往發(fā)展迅速，常累及多節(jié)段和多支血管，其主要表現(xiàn)為間歇性跛行、缺血性靜息痛、足部潰瘍及壞疽等，嚴(yán)重者可發(fā)展為肢體缺血壞死[6]。下肢動(dòng)脈CTA 由于其快捷、無(wú)創(chuàng)、價(jià)格低等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于臨床。目前臨床上廣泛應(yīng)用的多排螺旋CT，其球管產(chǎn)生的X 射線為有一定頻譜寬度的多色譜射線，這種含有不同能量光子的X 射線穿過(guò)人體后，其低能射線易被人體吸收，而高能射線穿透性好，射線穿過(guò)人體過(guò)程中平均能量增高，容易產(chǎn)生硬化偽影[7-8]，故這種射束硬化效應(yīng)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重偽影，降低了圖像質(zhì)量，特別是對(duì)于動(dòng)脈遠(yuǎn)端及分支的顯示不佳，影響診斷。隨著CT 成像技術(shù)的發(fā)展，CT能譜單能量成像的優(yōu)勢(shì)得到廣泛認(rèn)可[9]。與其他能譜CT 不同，新一代能譜探測(cè)器CT 具備獨(dú)特的雙層探測(cè)器結(jié)構(gòu)，不需要在球管上使用高低兩個(gè)管電壓，而是使用上層探測(cè)器和下層探測(cè)器分辨低能量和高能量X 射線，使得在一次掃描中同時(shí)獲取混合能量的常規(guī)影像和高低能量分離的能譜影像[10-11]，避免了硬化偽影的產(chǎn)生，明顯改善圖像質(zhì)量。

3.2 能譜探測(cè)器CT 各單能量圖像參數(shù)及質(zhì)量對(duì)比

本研究旨在對(duì)比常規(guī)CT 與能譜CT 單能量圖像在顯示下肢動(dòng)脈血管解剖結(jié)構(gòu)與周圍組織對(duì)比度及偽影等方面的差異，以期找到對(duì)下肢動(dòng)脈準(zhǔn)確顯影的最佳能級(jí)。能譜探測(cè)器CT 與常規(guī)CT 相比，主要優(yōu)勢(shì)在于可以生成40～200 keV 之間任意能級(jí)的多組單能譜圖像，克服了基于X 線管雙能成像系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行回顧性能量分析的缺點(diǎn)，以便醫(yī)師根據(jù)自身需求選擇不同能級(jí)對(duì)各組織器官進(jìn)行成像，從而提高診斷的準(zhǔn)確率。對(duì)于能譜CT，射線能級(jí)越低，碘對(duì)比劑的衰減越少，因此低能級(jí)有助于提高管腔的對(duì)比度，使顯影更加清晰[12]；另一方面，隨著能級(jí)的遞減，圖像噪聲也會(huì)增加[13]。本研究中能譜探測(cè)器CT掃描后重建出的各個(gè)能級(jí)圖像與常規(guī)CT 圖像比較，血管邊緣光滑、遠(yuǎn)端分支顯示更佳、噪聲更低、CNR及SNR 大幅提高，對(duì)各個(gè)能級(jí)圖像的研究顯示CT值、SNR、CNR 會(huì)隨著能級(jí)的增加而減小。本研究中60 keV、65 keV 組圖像的SNR、CNR 最高，而60 keV組擁有更高的CT 值，故60 keV 組圖像質(zhì)量最佳。

3.3 本研究的局限性

①樣本量偏少，研究所得數(shù)據(jù)可能存在一定偏差，今后還將采用更大的樣本量繼續(xù)研究。②沒(méi)有驗(yàn)證與普通CT 輻射劑量的比較。有研究表明與其他能譜CT 相比，能譜探測(cè)器CT 無(wú)需提前預(yù)設(shè)專用掃描序列，因而并不會(huì)造成輻射劑量的增加，這一點(diǎn)在本研究中并未進(jìn)行驗(yàn)證，有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，與常規(guī)CT 相比，60 keV 單能譜圖像顯著提高了下肢動(dòng)脈CTA 的成像質(zhì)量，同時(shí)減少了射束硬化偽影，可對(duì)下肢動(dòng)脈疾病患者的診治提供幫助，值的臨床推廣應(yīng)用。