潘南南 王 碩 李文貴

天津市寶坻區(qū)人民醫(yī)院 天津醫(yī)科大學(xué)寶坻臨床學(xué)院 301800

胸部增強(qiáng)CT檢查通常采用高壓注射器向鎖骨下靜脈及腋靜脈內(nèi)注射高濃度對(duì)比劑(Contrast media，CM)[1]，以增加病變對(duì)比度，但高濃度的CM常產(chǎn)生嚴(yán)重的射束硬化偽影(Beam-hardening artifacts,BHA)[2-3]，造成鄰近肺上葉、縱隔和腋窩區(qū)的結(jié)構(gòu)顯示不清。這對(duì)進(jìn)行分期或再分期的腫瘤患者以及鎖骨下靜脈和腋靜脈附近存在腫塊或結(jié)節(jié)的患者影響尤為嚴(yán)重。雙層探測(cè)器能譜CT不同的探測(cè)器分別接收高能量和低能量的光子，并進(jìn)行線性組合得到虛擬單能量圖像(Virtual monoenergetic images，VMI)[4]，高能量的VMI可以有效去除BHA[4-5]。本研究應(yīng)用VMI技術(shù)，通過選取最佳能量水平的圖像降低胸部增強(qiáng) CT中CM產(chǎn)生的偽影。

1 資料和方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2019年7—12月在我院行胸部增強(qiáng)能譜CT掃描的50例成年患者的影像學(xué)資料,其中男33例，女17 例；年齡29～83歲，平均年齡(61.5±10.6)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)進(jìn)行分期或再分期檢查的癌癥患者，(2)鎖骨下靜脈及腋靜脈附近存在腫塊或結(jié)節(jié)的患者，(3)所得掃描圖像均被高濃度CM偽影影響。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)于肺上葉或頸部存在其他偽影，(2)年齡<18歲。本研究未再單獨(dú)采集CT圖像，未額外增加受檢者輻射劑量，無倫理學(xué)爭議，檢查前無須額外簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 整個(gè)實(shí)驗(yàn)人群采用高壓注射器(Stellant,Medrad)以3ml/s的速率將碘對(duì)比劑 (Ioversol) 注入左(14例)或右(36例)側(cè)肘靜脈內(nèi)。所有受試者均用雙層探測(cè)器能譜CT(IQon,Philips Healthcare)在單次吸氣屏氣中完成自肺尖至肺底的圖像采集。掃描參數(shù)如下：管電壓120kVp，螺旋掃描方式，準(zhǔn)直64×0.625mm，層厚0.67mm，層距0.5mm，矩陣512×512，螺距0.98。采用混合迭代重建方法(iDose4,level 3)得到120kVp常規(guī)圖像(Conventional image，CI)。在星云能譜工作站上由能譜基礎(chǔ)圖像獲得范圍為40～200keV(間隔為10keV)的VMIs，從中選擇能量值為70、100、130、160以及200keV的圖像進(jìn)行質(zhì)量分析。

1.3 圖像分析 在胸部增強(qiáng)CT動(dòng)脈期軸面圖像上(層厚1mm)畫定感興趣區(qū)(Region of interest，ROI)。選擇腋靜脈及鎖骨下靜脈周圍受BHA影響的胸肌(注射CM側(cè)的胸大肌和胸小肌)為ROI1和ROI2，即偽影區(qū)，對(duì)側(cè)非偽影區(qū)的胸大肌為ROI3，同層面不受BHA影響的皮下脂肪層為ROI4。ROIs平均面積為40～60mm2，可以根據(jù)肌肉大小做出調(diào)整，但每組圖像ROIs位置、大小和形狀均相同。由一名具有5年胸部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生測(cè)量所有ROIs的CT值和SD值。偽影區(qū)的SD值用來評(píng)估圖像噪聲；采用BHA評(píng)估偽影的程度；計(jì)算偽影區(qū)和非偽影區(qū)的胸大肌CT值差值來評(píng)估偽影的去除程度，CT值差值=|CT1-CT3|；計(jì)算對(duì)比噪聲比(Contrast to noise ratio,CNR)CNR=(CT3-CT4)/SD4。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 使用SPSS23.0(IBM)統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。由于圖像噪聲值、BHA、CT值差值及CNR不符合正態(tài)分布，故采用Friedman檢驗(yàn)來分析對(duì)比CI與5組VMIs的差異性，采用Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)進(jìn)行組間兩兩比較。P<0.05時(shí)認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 所有圖像噪聲、BHA和CT差值的評(píng)估 CI和5組VMIs(70、100、130、160及200keV)的圖像噪聲值分別為25.5±7.3、23.9±9.7、15.9±3.8、16.5±4.5、17.4±5.3和18.0±5.9；BHA值分別為21.3±8.0、20.4±10.6、11.1±5.1、11.9±5.9、13.0±6.4和13.8±7.1；CT值差值分別為33.3±23.4、25.3±22.2、8.2±6.3、12.4±13.4、15.2±17.1和17.2±19.4。Friedman檢驗(yàn)結(jié)果顯示6組圖像的圖像噪聲、BHA和CT值差值的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P< 0.001)。圖像噪聲、BHA和CT值差值的組間比較，見圖1。與CI相比，5組VMIs的噪聲值、BHA值及CT值差值均降低(P<0.05)。VMI100keV的噪聲值、BHA值及CT值差值最低，但與VMI130keV之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(圖1)。圖2為 1例51歲男性肺結(jié)核患者的CI和VMIs(70、100、130、160、200keV)，顯示右側(cè)鎖骨下靜脈CM的偽影去除以及腋窩區(qū)淋巴結(jié)的顯示情況。

圖1 CI和5組VMIs的圖像噪聲、BHA、CT值差值以及CNR的比較

2.2 所有圖像CNR的比較分析 CI和5組VMIs(70、100、130、160及200keV)的CNR分別為11.8±3.2、13.3±3.3、12.3±2.8、12.0±2.8、11.8±2.7和11.7±2.7。CI和5組VMIs CNR的組間比較見圖1。與CI相比，VMI70keV和VMI100keV具有更高的CNR，且CNR隨著能量水平的增加而降低，VMI130keV、VMI160keV、VMI200keV的CNR與CI無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

圖2 典型病例CI和5組VMIs的偽影去除情況和圖像質(zhì)量

3 討論

高密度和高原子序數(shù)的物質(zhì)，如高濃度的CM，會(huì)在CT圖像上產(chǎn)生嚴(yán)重的偽影，造成誤診或漏診。不同于單色譜X射線會(huì)發(fā)生指數(shù)衰減，CT檢查產(chǎn)生的X射線是一種多色譜射線，當(dāng)穿過人體時(shí)，低能量的光子較高能量光子易被吸收，從而產(chǎn)生了BHA[2,6]?；谔綔y(cè)器的光譜CT除了CI外，還可以重建出40～200keV任意能量范圍內(nèi)的VMIs，從而達(dá)到降低 BHA的目的[7]。此前也有研究表明高能量的VMIs可以去除金屬所致的偽影[8-9]。

胸部增強(qiáng)CT檢查中，高濃度的CM會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重偽影，干擾鄰近結(jié)構(gòu)的顯示，比如肺上葉的腫塊以及縱隔區(qū)或腋窩區(qū)的淋巴結(jié)等。此前有研究采用能譜CT單能量技術(shù)降低胸部增強(qiáng)CT中高濃度CM產(chǎn)生的偽影[10-11]，但均未限定疾病種類，未考慮對(duì)特定疾病的影響。我們的研究對(duì)象限定為進(jìn)行分期或再分期檢查的癌癥患者，以及鎖骨下靜脈和腋靜脈附近有腫塊或結(jié)節(jié)的患者。比如肺癌和乳腺癌患者可以發(fā)生肺轉(zhuǎn)移和縱隔、腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[12-13]，降低BHA可以對(duì)腫塊和淋巴結(jié)進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，從而可以對(duì)患者進(jìn)行精確的分期或再分期。對(duì)于鎖骨下靜脈和腋靜脈附近有腫塊或結(jié)節(jié)的患者，降低BHA有利于腫塊和結(jié)節(jié)的評(píng)估和診斷。所以，對(duì)于本文特定疾病人群來講，限制和減少胸部CT增強(qiáng)檢查中高濃度CM產(chǎn)生的偽影十分必要。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與CI相比，高能量的VMIs可以降低偽影，提高圖像質(zhì)量。與CI和VMI70keV、VMI160keV、VMI200keV相比，VMI100keV的噪聲值、BHA值及CT值差值最低，然而其與VMI130keV之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。噪聲是圖像質(zhì)量的重要組成部分[14]；BHA用來測(cè)量偽影的嚴(yán)重程度，降低噪聲和BHA可以提高圖像質(zhì)量。同時(shí)，考慮到CT值會(huì)隨著能量的改變而發(fā)生改變，我們采用偽影區(qū)與非偽影區(qū)胸大肌之間的CT值差值來降低假陽性的概率。VMI100keV和VMI130keV在降低CT值差值的情況下，同時(shí)降低了噪聲和BHA，提高了圖像質(zhì)量。在本文中，CNR隨著能量水平的增加而降低，高能量水平的VMIs提高圖像質(zhì)量的情況下，降低CNR成為一種權(quán)衡。綜上來看，在胸部增強(qiáng)CT檢查時(shí)，降低鎖骨下靜脈及腋靜脈CM所產(chǎn)生的偽影并提高圖像質(zhì)量的最佳能量水平為100～130keV。熊祖坤等[10]的研究顯示單能量水平為110keV的圖像可以最大限度地降低胸部增強(qiáng)CT檢查中CM產(chǎn)生的偽影；Kim等的研究推薦100keV和130keV的能量水平以提高圖像質(zhì)量，均與本研究的100～130keV相符。對(duì)于不同的個(gè)體，可以選擇合適能量水平的VMI最大限度地降低偽影，并結(jié)合CI做出最終診斷。

綜上所述，能譜CT的VMI技術(shù)可以有效去除胸部增強(qiáng)CT檢查中CM產(chǎn)生的偽影，有助于評(píng)估鎖骨下靜脈、腋靜脈周圍的結(jié)構(gòu)，推薦的能量范圍為100～130keV。