孫杰， 倪亞博， 沈云， 田兆榮， 楊建平， 石曉萌， 馬小斌， 王志軍

多層螺旋CT血管成像(multi-slice CT angiography,MSCTA)已成為評(píng)價(jià)腹部血管疾病的一種快速、非侵襲性檢查方法。常規(guī)CT檢查在個(gè)別部位需要較高濃度及劑量的對(duì)比劑來(lái)增加血管與周?chē)浗M織的對(duì)比度，改善計(jì)算機(jī)斷層血管造影(computed tomography angiography,CTA)圖像質(zhì)量，其弊端是增加了圖像的硬化偽影[1]。能譜CT改變X線(xiàn)管電壓角度進(jìn)行單能量成像，從而獲得最佳單能量，可在正常血管顯示、血管性異常及血管受侵評(píng)價(jià)等方面提供巨大價(jià)值。當(dāng)處于能譜低能量時(shí)，X射線(xiàn)衰減的光電效應(yīng)增加，含碘對(duì)比劑更容易發(fā)生衰減，相比于常規(guī)CT，可在不增加對(duì)比劑用量的基礎(chǔ)上優(yōu)化腹部血管質(zhì)量[2]。早期的寶石能譜CT的臨床研究中有利用最佳對(duì)比信噪比(contrast-to-noise ratio，CNR)這個(gè)客觀(guān)指標(biāo)來(lái)探討最佳單能量(keV)，但因單能量重建算法的改變，Revolution CT對(duì)于利用單能量(keV)進(jìn)行臨床課題的研究更依賴(lài)于主觀(guān)評(píng)分及客觀(guān)指標(biāo)的聯(lián)合使用。也是基于此原因，較之寶石能譜CT的單能量(keV)級(jí)別的研究，Revolution CT在此方面的研究相對(duì)較少。同時(shí)低keV的單能量圖像的噪聲普遍比較高，而早期的寶石能譜CT的迭代重建算法不能同時(shí)針對(duì)不同keV的單能量進(jìn)行處理。本研究在Revolution CT全新的迭代算法自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)(adaptive statistical iterative reconstruction technique，ASiR-V)的條件下利用能譜CT低keV單能量?jī)?yōu)化腹部血管圖像質(zhì)量的價(jià)值，使腹部血管圖像對(duì)比度與噪聲達(dá)到一個(gè)最好的平衡，即顯示腹部血管最好的單能量級(jí)別。

材料與方法

1.一般資料

搜集行腹部能譜增強(qiáng)掃描的患者48例，男16例，女32例，年齡43～56歲，平均(54.07±7.25)歲，體重指數(shù)平均(23.11±2.06)kg/m2，本研究經(jīng)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：①檢查者有完整、標(biāo)準(zhǔn)的腹部CT平掃、動(dòng)脈期及靜脈期增強(qiáng)掃描圖像，②掃描方案采用能譜掃描模式。排除標(biāo)準(zhǔn)：①存在碘對(duì)比劑禁忌癥者；②有腹部手術(shù)病史，或者腹部疾病影響腹部血管觀(guān)察者；③圖像偽影明顯，觀(guān)察受限(呼吸偽影、金屬偽影)。

2.儀器與方法

采用美國(guó)GE Revolution CT設(shè)備，應(yīng)用CT機(jī)常規(guī)使用的40%迭代算法，80/140 kVp瞬時(shí)(0.5 ms)切換能譜掃描，自動(dòng)管電流(100～500 mA)，探測(cè)器寬度為80 mm，螺距0.922:1，球管轉(zhuǎn)速0.6 s/rot，設(shè)置噪聲指數(shù)(NI=11)?；颊呷⊙雠P位，掃描范圍膈頂部至腎臟下極，后經(jīng)前臂靜脈團(tuán)注非離子對(duì)比劑碘海醇(300 mg/mL)約80～100 mL，流速3.0～3.5 mL/s，首先獲得常規(guī)平掃圖像，其后分別于注射對(duì)比劑后30 s、60 s、90 s行增強(qiáng)掃描。圖像按照層厚、層間距均為1.25 mm重建，將原始數(shù)據(jù)傳至GE ADW4.7后處理工作站。

3.圖像處理及分析

利用GSI軟件,重建獲得40～140 keV(間隔10 keV)11組單能量圖像及120 kVp-like圖像。在在門(mén)靜脈(portal vein,PV)、腸系膜上靜脈(superior mesenteric vein,SMV)、腸系膜上動(dòng)脈(superior mesenteric artery,SMA)、腹主動(dòng)脈(abdominal Aorta,AA)同層面豎脊肌和前壁下脂肪勾畫(huà)ROI(面積約20～15mm2，ROI采用copy方式確保面積一致)，用file格式記錄并測(cè)量單能量40 keV、50 keV、60 keV及70 keV的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)及常規(guī)120 kVp-like圖像CT值和SD，按照CNR=(CT感興趣區(qū)-CT豎脊肌)/SD前壁下脂肪,其中CT感興趣區(qū)為目標(biāo)血管的CT值，CT豎脊肌為同層面豎脊肌的CT值，SD前壁下脂肪為圖像背景噪聲。

圖像主觀(guān)評(píng)分：由兩位具有5年以上腹部血管診斷經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師對(duì)常規(guī)120 kVp-like圖像及40～80 keV(間隔10 keV)圖像進(jìn)行雙盲主觀(guān)評(píng)分，應(yīng)用5級(jí)評(píng)分法對(duì)腹部血管[3]進(jìn)行評(píng)分評(píng)價(jià)。5分：血管信號(hào)強(qiáng)度非常好，血管邊緣非常銳利；4分：血管信號(hào)強(qiáng)度好，血管邊緣比較銳利；3分：血管信號(hào)強(qiáng)度適中，血管邊緣基本銳利；2分：血管信號(hào)強(qiáng)度差，血管邊緣欠清晰；1分：血管信號(hào)強(qiáng)度很差，血管邊緣模糊。同時(shí)評(píng)價(jià)血管-肝實(shí)質(zhì)對(duì)比度：非常好(5分)、較好(4分)、好(3分)、稍差(2分)；差(1分)。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.圖像質(zhì)量主觀(guān)評(píng)分比較

兩名觀(guān)察者達(dá)成一致60 keV為觀(guān)察腹部動(dòng)靜脈血管最佳單能量，60 keV單能量甲、乙主觀(guān)評(píng)分分別為(4.64±0.68)分、(4.71±0.62)分、一致性良好(Kappa值=0.822,P<0.05)，與常規(guī)120 kVp-like圖像甲、乙主觀(guān)評(píng)分(3.93±0.60)、(3.96±0.70)、一致性良好(Kappa值=0.813，P<0.05)組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；40 keV圖像的腹部血管-肝實(shí)質(zhì)對(duì)比度增加，但圖像噪聲明顯增大，整體圖像粗糙，觀(guān)察受限；能譜單能量越高、血管增強(qiáng)效果越差，60 keV單能量之后，血管的增強(qiáng)效果變差，繼續(xù)增加，無(wú)法滿(mǎn)足影像診斷要求(圖1～3)。

圖1 SMA的VR圖。a) 常規(guī)120kVp-like圖; b) 40keV圖; c) 60keV圖。

2.圖像質(zhì)量的客觀(guān)評(píng)價(jià)

SMA、AA、SMV及PV在常規(guī)120 kVp-like圖像與不同低keV單能量間CT值、CNR及SD的比較。隨著低keV單能量能級(jí)的升高，圖像CT值、CNR及SD均呈下降趨勢(shì)，其中CT系統(tǒng)默認(rèn)的最佳單能量40 keV單能量的CT、CNR、SD值最高；40 keV與主觀(guān)評(píng)價(jià)60 keV比較，CT值、CNR及SD值組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；常規(guī)120 kVp-like圖像與60 keV比較，各血管CT值、CNR及背景噪聲SD組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,表1、2)。

表1 不同低keV單能量SMV及PV圖像質(zhì)量客觀(guān)指標(biāo)定量參數(shù)比較

討 論

CT血管成像(CTA)可清晰地顯示腹部血管的起源和解剖變異，并可進(jìn)一步評(píng)估血管管腔內(nèi)病變，能夠直觀(guān)、快速和無(wú)創(chuàng)地顯示病變部位、程度及相應(yīng)的受累腸段。目前，CTA已經(jīng)取代血管造影，成為腹部血管病變的臨床診斷和外科手術(shù)前最重要的檢查方法[4-5]。能譜CT通過(guò)重建出40～140 keV的101個(gè)單能量圖像，針對(duì)特定組織或病變，可選取相對(duì)于某一背景的最佳觀(guān)察圖像，其中能譜低能級(jí)水平可增加血管與周?chē)M織的對(duì)比，提升組織密度分辨力和細(xì)節(jié)顯示能力[6-7]，可利用此優(yōu)勢(shì)提高CTA的圖像質(zhì)量， 再者Revolution CT全新的迭代算法ASiR-V，是包含了噪聲 、物理 、物體3種建模的多模型迭代重建算法，降低輻射劑量、改善圖像治療的效果顯著，在臨床應(yīng)用中有很好的推廣價(jià)值[8]，重要的是Revolution CT能夠?qū)崿F(xiàn)在同時(shí)應(yīng)用ASiR-V的條件下進(jìn)行能譜多參數(shù)定量分析，這是明顯區(qū)別與早期的寶石能譜CT在血管成像中應(yīng)用。

圖2 SMA的軸面圖。a) 常規(guī)120 kVp-like圖像,SMA顯示較好，管壁邊緣銳利，血管與軟組織對(duì)比度不及60 keV圖像； b) 40 keV圖像噪聲增加，SMA管壁觀(guān)察受限; c) 60 keV圖像。 圖3 PV的軸面圖，★為PV。a) 常規(guī)120 kVp-like圖像，PV顯示較好，血管與軟組織對(duì)比度不及60 keV圖像; b) 40 keV圖像中PV觀(guān)察明顯受限; c) 60 keV圖像。

表2 不同低keV單能量SMA及AA圖像質(zhì)量客觀(guān)指標(biāo)定量參數(shù)比較

本研究RevolutionCT單能量分析是在CT機(jī)默認(rèn)40%ASiR-V權(quán)重的基礎(chǔ)上對(duì)腹部血管不同低keV進(jìn)行評(píng)價(jià)，基于全新迭代算法改進(jìn)， Revolution CT可預(yù)設(shè)前置ASiR-V降低檢查輻射劑量，后置ASiR-V可優(yōu)化圖像質(zhì)量。 本次結(jié)果中腹部動(dòng)靜脈血管的最佳主觀(guān)評(píng)分在60 keV單能量，此水平血管圖像對(duì)比度與噪聲達(dá)到了最優(yōu)。 顏利輝[9]研究中前置ASiR-V40%的有效輻射劑量較ASiR-V0%降低了57.12%。 本研究中應(yīng)用40% ASiR-V的檢查劑量低于常規(guī)血管成像，具有良好的推廣價(jià)值。 殷小平等[10]認(rèn)為60 keV+40%ASiR在腸系膜上動(dòng)靜脈血管成像可進(jìn)一步優(yōu)化圖像質(zhì)量。本文中未對(duì)單能量聯(lián)合不同后置ASiR-V展開(kāi)研究，但可以肯定后置ASiR-V在優(yōu)化圖像方面具有重要意義。研究表明[11-12]CTA檢查管腔內(nèi)CT值>250～350 HU可滿(mǎn)足影響診斷,CT值<250 HU表明血管增強(qiáng)效果不良。本研究中低能量水平可明顯改善腹部血管的增強(qiáng)效果，單能量>60 keV，SMV及PV的增強(qiáng)效果不佳，>70 keV，SMA及AA的增強(qiáng)效果不佳，各血管系統(tǒng)常規(guī)120 kVp-like圖像的CT值≤250 HU，增強(qiáng)效果不及能譜低能量水平。各組40～70 keV低能量的CNR均高于常規(guī)120 kVp-like圖像，提示能譜CT低keV單能量可有效提升圖像的對(duì)比度，相比于常規(guī)120 kVp-like圖像，SMV、PV、SMA、AA在60 keV單能量的CNR提升了26.2%、32.7%、29.7%、15.31%。學(xué)者[13-14]研究證明寶石能譜單能量對(duì)血管的評(píng)價(jià)優(yōu)于常規(guī)掃描。系統(tǒng)默認(rèn)的最佳單能量40 keV的CNR稍高于主觀(guān)評(píng)分最佳單能量60 keV，而SMV、PV、SMA及AA在60 keV的SD值比40 keV的降低了46.6%、46.7%、45.0%、46.6%，因此可認(rèn)為60 keV的單能量是平衡腹部血管對(duì)比度與噪聲的最佳單能量，這與殷小平等[10]通過(guò)寶石能譜CT后處理軟件得到最佳CNR曲線(xiàn)，獲得最佳單能量范圍在55～64 keV之間的結(jié)果是一致的。雖然60 keV的SD值大于常規(guī)圖像，但圖像整體不影響其診斷效能，綜合評(píng)價(jià)60 keV腹部血管能譜成像優(yōu)于常規(guī)圖像，可望替代常規(guī)圖像應(yīng)用于臨床診斷。

本研究的不足：本研究樣本例數(shù)較少，有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量研究單能量?jī)r(jià)值；其次，單能量共有110組單能量(間隔1 keV)，本研究采用間隔10 keV稍大。再者，本研究未對(duì)能譜單能量成像聯(lián)合不同權(quán)重ASiR-V進(jìn)行分析，需要進(jìn)一步研究。

綜合圖像主客觀(guān)分析評(píng)價(jià)，應(yīng)用單能量60 keV進(jìn)行腹部動(dòng)靜脈血管成像，既保證了腹部實(shí)質(zhì)臟器增強(qiáng)掃描的圖像質(zhì)量，也改善了腹部腸系膜血管及門(mén)靜脈的成像質(zhì)量，在一定程度上降低了對(duì)比劑引發(fā)的危害。