李明昕，劉 杰，陳 巖，高劍波，李國文（通信作者），許晨思

（1 鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 河南 鄭州 450001）

（2 鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科 河南 鄭州 450052）

（3 鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放療科 河南 鄭州 450052）

（4 東軟醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司CT 產(chǎn)品事業(yè)部 遼寧 沈陽 110167）

主動脈CT 血管造影（CT angiography，CTA）是目前最常用的影像學(xué)檢查手段，被廣泛應(yīng)用于主動脈疾病的臨床診斷與評估。近年來，臨床實(shí)踐發(fā)現(xiàn)主動脈全程CTA掃描范圍較大，包括肺臟、腎臟等對輻射敏感的器官，再加上高輻射劑量的癌變風(fēng)險引起人們廣泛關(guān)注，因此，在確保檢查準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上降低主動脈CTA 的輻射劑量非常重要。既往對于主動脈CTA 的研究中管電壓多控制在80 kV ～100 kV、固定管電流進(jìn)行掃描，目前尚無60 kV 管電壓在臨床上的研究報道，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和完善，深度學(xué)習(xí)圖像重建技術(shù)借助深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建CT 圖像，能在降低X 射線劑量的基礎(chǔ)上，生成高清晰度及自然紋理的圖像[1-3]。本研究旨在探討60 kV超低輻射劑量聯(lián)合深度學(xué)習(xí)重建算法在主動脈CTA 技術(shù)的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般材料

收集2023 年7—9 月因主動脈疾病在鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院擬行主動脈CTA 檢查的受檢者73 例，按照隨機(jī)數(shù)字表法分為A 組和B 組。A 組（n=36）中，男17 例，女19 例，平均（57.66±10.23）歲；B 組（n=37）中，男16 例，女21 例，平均（60.61±10.74）歲。本研究經(jīng)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)，所有受檢者檢查前均簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）臨床擬行主動脈CTA 檢查；（2）腎功能檢查正常；（3）體重指數(shù)（BMI）為20 ～26 kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）腎功能、甲狀腺功能不全者或?qū)Ρ葎┻^敏等無法進(jìn)行主動脈CTA 檢查；（2）檢查所得影像無法進(jìn)行圖像評估和數(shù)據(jù)測量。

1.2 方法

所有受檢者均采用256 層螺旋CT 機(jī)（NeuViz Glory，東軟醫(yī)療系統(tǒng)股份有限公司）行主動脈CTA 檢查；A 組與B 組掃描參數(shù)和注射方案，見表1。A 組采用常規(guī)迭代算法重建（40%CV）；B 組采用不同水平的ClearInfinity（CI）重建，分別為B1 組（30%CI）、B2 組（60%CI）、B3 組（90%CI）。

表1 兩組受檢者掃描參數(shù)和注射方案

1.3 圖像評估

（1）客觀評價：將所獲得的圖像數(shù)據(jù)傳輸至AVW2.0 平臺，完成圖像的三維重建與檢測。將感興趣區(qū)分別放置在軸位圖像的主動脈弓層面（ROI1）、升主動脈層面（ROI2）、主動脈瓣層面的降主動脈（ROI3）、髂總動脈分叉層面（ROI4）、股骨頸層面的股動脈（ROI5）和豎脊肌內(nèi)，測量其CT 值和標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD）。測量時應(yīng)用工作站復(fù)制粘貼功能，使同一部位ROI 大小、形態(tài)和位置在不同算法程度中一致，測量3 次取平均值。計算各層面信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）和對比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）。SNR=CTROI/SD肌肉。CNR=（CTROI-CT肌肉）/SD肌肉，CT肌肉為背部豎脊肌CT 值，SD肌肉為其噪聲。

（2）主觀評分：選取2 名具有5 年以上臨床工作經(jīng)歷的影像學(xué)專家，于后處理工作站分別對4 組圖像進(jìn)行主觀評估。圖像質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)：圖像條紋偽影嚴(yán)重，血管邊緣模糊不可評估，圖像質(zhì)量不可評估，計1 分；條紋偽影干擾主動脈評估，血管邊緣銳利度比平均水平差，圖像質(zhì)量差，計2 分；條紋偽影不影響主動脈評估，血管邊緣銳利度呈平均水平，圖像質(zhì)量尚可，計3 分；條紋偽影低于平均水平，血管邊緣銳利度優(yōu)于平均水平，總體質(zhì)量好，計4 分；條紋偽影極少或沒有，血管邊緣清晰，圖像質(zhì)量優(yōu)秀，計5 分。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 25.0 統(tǒng)計軟件處理數(shù)據(jù)。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（± s）表示，采用t檢驗；計數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，采用χ2檢驗；對圖像質(zhì)量客觀評價的比較采用MannWhitneyU檢驗；一致性采用Kappa檢驗，Kappa值≥0.75 表示一致性良好，0.4 ～＜0.75 表示一致性尚可，＜0.4 則表示一致性較差。以P＜0.05 代表差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀評價

在5 處受檢者CT 軸位圖像上的感興趣區(qū)中，通過40%CV，30%CI，60%CI，90%CI 這4 種重建方式所得圖像CT 值見表2。由表2 可看出各組圖像在各層面平均CT值均大于300 HU，可滿足診斷需求。

表2 各組圖像的CT 值（± s）

表2 各組圖像的CT 值（± s）

參數(shù)A 組B1 組B2 組B3 組主動脈弓340.97±57.67 346.84±1.25 357.01±1.63 355.11±1.72升主動脈349.31±59.88 346.02±1.35 345.68±1.65 343.69±1.81降主動脈332.18±56.37 360.70±3.15 337.52±3.40 355.65±2.66髂總動脈334.41±61.16 353.07±3.58 350.22±3.80 350.53±4.25股動脈 309.74±58.55 328.36±5.37 330.90±5.57 327.62±5.55

A 組和B1 組的SNR 值在主動脈瓣層面的ROI3、ROI4 差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。其余各組間SNR值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。各組間CNR 值檢驗分析結(jié)果顯示，A 組和B1 組在ROI1、ROI2、ROI4、ROI5 間的CNR 值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。其余各組間CNR 值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.01），見表3。

表3 各組圖像的SNR、CNR 值比較（± s）

表3 各組圖像的SNR、CNR 值比較（± s）

注：①與A 組比較，P ＜0.05。

A 組B1 組B2 組B3 組SNR主動脈弓19.05±4.6222.73±6.3434.59±6.93①50.20±9.88①升主動脈17.87±5.2923.98±6.0736.34±8.13① 56.68±13.41①降主動脈22.02±4.9323.68±6.63 33.91±10.64① 52.41±16.25①髂總動脈20.21±4.1320.82±5.5528.61±8.73① 42.03±15.71①股動脈17.82±5.5219.74±6.7323.83±8.38① 30.02±12.54①CNR主動脈弓18.89±3.8920.21±7.94 30.37±11.31① 49.67±22.29①升主動脈19.46±4.0620.19±7.45 29.29±11.96① 47.87±23.23①降主動脈18.35±3.90 21.11±6.29① 30.35±10.44① 49.66±20.90①髂總動脈18.52±4.2820.70±6.29 29.77±10.41① 48.92±20.22①股動脈16.95±4.1919.06±5.6127.94±9.39① 45.56±18.84①

2.2 主觀評價

2 位放射診斷醫(yī)師（醫(yī)師Ⅰ及醫(yī)師Ⅱ）對A 組、B1 組、B2 組和B3 組圖像的主觀評分結(jié)果見圖1。Kappa一致性檢驗結(jié)果顯示兩診斷醫(yī)師的評分結(jié)果具有一致性，且Kappa值均在0.61 ～0.80，評分結(jié)果一致性高。如圖1所示，A 組和B1 組、B3 組主觀評分結(jié)果比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），B2 組和A 組主觀評分結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

圖1 四組圖像的主觀評分比較結(jié)果

2.3 輻射劑量

B 組各輻射劑量指標(biāo)（CTDIvol、DLP 及ED）均低于A 組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表4。與A 組相比，B 組CTDIvol降低約83.64%，ED 降低約83.66%。

表4 A 組與B 組輻射劑量比較

3 討論

60 kV 下的主動脈CTA 掃描方案目前在臨床應(yīng)用很少[4]。在此基礎(chǔ)上，本研究提出利用60 kV 管壓進(jìn)行主動脈CTA 掃描，此管電壓下X 射線的平均光子能量與碘離子的吸收閾相近，能獲得更高的對比度，得到符合診斷要求的影像[5-6]。

本研究結(jié)果顯示，60 kV 下主動脈CTA 各部血管平均CT 值均＞300 HU，滿足了診斷需求，且A 組與B 組CT 值差異無統(tǒng)計學(xué)意義。A 組與B 組的SNR 與CNR 的差異性分析結(jié)果表明，A 組與B2 組、B3 組各測量位置（ROI1-5）的SNR 與CNR 值比較，B2 組與B3 組均高于A 組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。但值得注意的是，B1 組在部分測量位置的SNR 與CNR 值與A 組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），表明在60 kV 下30%的CI 重建圖像相對于40%的CV 重建圖像無明顯優(yōu)勢。在主觀評價中，A 組與B2 組的主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義，但是盡管高程度的CI 可以帶來更高的SNR 與CNR，但B1、B3 組較B2 組的主觀評分低，因B1 組采用30%CI 重建，圖像有顆粒感，導(dǎo)致主觀評分降低。B3 組采用90%CI 重建，圖像整體更平滑，醫(yī)師在進(jìn)行主觀比較時略有失真感，導(dǎo)致評分降低。60%的CI 在60 kV 管電壓下重建的圖像在圖像細(xì)節(jié)顯示及可診斷性上總體優(yōu)于30%和90%的CI[7-8]。

在CTA 成像過程中，采用較低的管壓掃描，會產(chǎn)生較大的噪聲，影響成像效果，所以有必要采用適當(dāng)?shù)暮筇幚矸椒▉斫档蛨D像噪聲。CI 是一種基于深度學(xué)習(xí)的CT 圖像重構(gòu)方法，它采用深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到對圖像去噪的目的[9]。

本研究采用了低對比劑用量及低注射流速的對比劑應(yīng)用方案。由于胸腹主動脈血管系統(tǒng)的行程較長，受檢者多有血管硬化等病理改變，當(dāng)對比劑注射的劑量過多、注射的速率過快，會對脆弱的血管造成一定的傷害，增高不良反應(yīng)的概率，反之對比劑注射的速率過低，達(dá)峰值時間會延長，管腔對比劑濃度降低，會直接影響血管圖像的質(zhì)量[10]。

綜上所述，在BMI ＜26 kg/m2的標(biāo)準(zhǔn)體型受檢者進(jìn)行主動脈CTA 檢查時，采用60 kV 和低劑量低流速的對比劑的注射方案是可行的，其在不損失圖像質(zhì)量的情況下能夠大幅度減少輻射劑量和對比劑用量，并降低對比劑注射流速。