摘要：目的 探討能譜CT低用量、低濃度對比劑聯(lián)合不同權(quán)重ASIR-V技術(shù)在門靜脈成像中的應(yīng)用效果。方法 前瞻性收集2023年11月～2024年4月在蚌埠醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院做門靜脈CT檢查的84例患者，隨機分為A、B兩組，42例/組。A組行能譜CT聯(lián)合前置60% ASIR-V掃描，碘佛醇320 mgI/mL，用量按1.2 mL/kg計算，按10 keV的間隔提取 40～80 keV 的單能量圖像，再間隔 20%的權(quán)重重建后置ASIR-V 20%～80%重組，得到20個亞組的門靜脈圖像；B組行常規(guī)CT聯(lián)合前置0% ASiR-Vs掃描，碘佛醇350 mgI/mL，用量按1.5 mL/kg計算，自動輸出120 kV、前后置0% ASIR-V的圖像。分別測量計算兩組圖像門靜脈主干最大層面及同層面肝臟實質(zhì)和豎脊肌的CT值、噪聲（SD）、信噪比（SNR）和對比噪聲比（CNR），綜合評價出A組中得分最高的亞組命名為A1組。結(jié)果 固定單能量能級時，增加后置ASIR-V的權(quán)重，圖像噪聲降低（Plt;0.001），SNR和CNR增加。A組圖像中，60 keV聯(lián)合前置60% ASIR-V，后置60% ASIR-V的圖像評分最高，其背景SD為26.06±3.95 HU，高于對照組18.80±2.39HU（Plt;0.001）；A組SNR、CNR均高于B組（Plt;0.001），碘攝入量、有效輻射劑量低于B組（Plt;0.001）。A1組圖像主觀評分略低于B組，差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義。結(jié)論 在門靜脈能譜CT成像中，應(yīng)用低用量、低濃度對比劑聯(lián)合前、后置 ASIR-V 技術(shù)可以明顯降低輻射劑量和碘攝入量。關(guān)鍵詞：能譜CT；門靜脈；ASIR-V權(quán)重水平；輻射劑量；對比劑

Application of energy spectrum CT dual low contrast scanning combined with multi

model iterative reconstruction in CT portal vein

SUN Tianyou 1， 2 ， HU Chunfeng 1

1 Department of Imaging， Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University， Xuzhou 221006， China;" 2 First Affiliated Hospital of Bengbu

Medical University， Bengbu 233000， China

Abstract： Objective To explore the application effect of low dosage and low concentration of contrast agent combined withdifferent weights of ASIR-V in portal vein spectroscopy CT examination. Methods We collected 84 patients who underwentportal vein CT enhancement examination at the First Affiliated Hospital of Bengbu Medical University from November 2023 toApril 2024 and then randomly divided into A and B group， with 42 cases in each. In group A， the patients underwent energyspectrum CT combined with 60% adaptive statistical iterative reconstruction-V （ASIR-V） scanning. The iodine contrastconcentration used was 320 mgI/mL， and the contrast agent dosage was calculated as 1.2 mL/kg. Additionally， single energyimages ranging from 40 to 80 keV were extracted from the original data at 10 keV intervals. The portal vein images of 20subgroups were reconstructed using ASIR-V with increments of 20% （ranging from 20%-80%）. Group B underwent a CT scanwith conventional CT combined with a 0% ASIR-V preposition， iodine contrast concentration of 350 mgI/mL， and a contrastagent dosage calculated at 1.5 mL/kg. Images with 120 kV were automatically output with a 0% ASIR-V preposition. The CTvalues， noise （SD）， signal-to-noise ratio （SNR）， and contrast-to-noise ratio （CNR） of the largest portal vein main layer， as well asthe liver parenchyma and erector spinal muscle of the same layer， were measured and calculated in both groups. Subsequently，the imaging diagnostic physician conducted a subjective assessment of the image quality. Objective image quality indicatorsand the amount of contrast agent were analyzed using independent sample t-test and Kruskal-Wallis H test， while subjectiveimage indicators were assessed using the Kappa consistency test. Results The increase in post-ASIR-V weight resulted in asignificant decrease in image noise （Plt; 0.001） and an increase in both SNR and CNR. In group A， the background SD of 60keV，with 60% ASIR-V preposition and 60% ASIR-V postposition， was 26.06±3.95 HU， significantly higher than that of the controlgroup （18.80±2.39 HU） （Plt;0.001）. Additionally， SNR and CNR were significantly higher than those in group B （Plt;0.001）. Theiodine intake and the effective radiation dose in group A were significantly lower than those in group B （Plt;0.001）. Althoughthe subjective score of group B was slightly higher than that of group A， the difference was not found to be statisticallysignificant. Conclusion The quality of portal vein images obtained through energy spectrum CT using low-dose and low-concentration contrast agents， combined with anterior and posterior ASIR-V， is comparable to those obtained throughconventional CT enhancement. This approach has the potential to significantly reduce radiation dose and iodine intake，making it suitable for clinical application.

Keywords： energy spectrum CT; portal vein; ASIR-V weight level; radiation dose; contrast agent

我國原發(fā)性肝癌的發(fā)生率較高，以肝細(xì)胞肝癌最為常見。其中CT門靜脈成像（CTPV）具備相對無創(chuàng)性，并對小血管分支顯示良好，質(zhì)量較高的門靜脈圖像對外科肝臟腫瘤的手術(shù)、診斷門靜脈有無血栓以及腫瘤癌栓都具有重要意義［1， 2］ 。肝臟血管系統(tǒng)非常復(fù)雜，如何得到質(zhì)量較好、符合臨床要求的門靜脈圖像尤為重要。由于門靜脈的血供特點，目前CTPV的檢查多采用高千伏聯(lián)合使用大劑量、高濃度對比劑。高管電壓帶來的高輻射劑量會增加患者總體癌癥的發(fā)病率［3， 4］ ；過多地使用高濃度碘對比劑不僅會增加腎臟疾病的危險性［5］，還會增加患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此在CTPV檢查中，如何在降低輻射劑量，減少造影劑用量的條件下保證圖像質(zhì)量仍然是目前臨床關(guān)注的熱點。既往有研究能譜掃描門靜脈最佳單能量成像［6］ 、低濃度對比劑聯(lián)合能譜掃描、自適應(yīng)多模型迭代重建在門靜脈成像中的應(yīng)用［7］，但較少有報道在門靜脈成像中，采用能譜CT低劑量對比劑聯(lián)合多模型迭代重建技術(shù)。多模型自適應(yīng)迭代重建（ASIR-V）技術(shù)有2種重建模式［8， 9］ ：前置ASIR-V模式，是在CT掃描前對光電流進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，降低輻射劑量；后置ASIR-V模式，通過特定方式重建圖像的噪聲，隨后置ASIR-V權(quán)重水平的升高，噪聲減低，改善圖像質(zhì)量［10］。本試驗擬計劃探究門靜脈能譜CT檢查中低用量、低濃度對比劑聯(lián)合不同權(quán)重的多模型自適應(yīng)迭代重建技術(shù)的應(yīng)用，并評估其輻射劑量和造影劑用量水平。

1 資料與方法

1.1 一般資料

前瞻性收集2023年11月～2024年4月在蚌埠醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院行門靜脈CT增強檢查的84例患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：臨床考慮肝硬化、食管胃底靜脈曲張、腫瘤性病變治療前后評估；成年患者且自愿參與本研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：碘造影劑過敏；患有重癥甲狀腺疾病及心肝腎功能衰竭；患者躁動，不能配合檢查進(jìn)行正常屏氣。將84例患者隨機分為 A、B 兩組（n=42），A組男23例，女19例；B組男22例，女20例。采集患者性別、年齡以及BMI，兩組患者年齡及BMI符合正態(tài)分布，兩組年齡、BMI的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準(zhǔn)（審批號：倫科批次［2023］441號），所有患者在CT增強掃描說明單上簽字知情同意。

1.2 檢查方法

本研究選用Revolution CT掃描儀（GE）。擬行肝門靜脈成像的患者，檢查前禁食6 h，患者仰臥位，頭朝外，腳先進(jìn)，雙手舉過頭頂，檢查過程中屏氣呼吸，從膈頂掃描到髂嵴水平。采用對比劑智能跟蹤技術(shù)（SmartPrep），在肝臟下界水平掃描一幀橫斷面圖像，于腹主動脈內(nèi)放監(jiān)測點，注射造影劑10 s后開始監(jiān)測，達(dá)到閾值120 HU掃描動脈期，25 s后掃描門靜脈期，再間隔10 s補掃一期門靜脈，選擇圖像質(zhì)量好的一期作為試驗分析數(shù)據(jù)。

1.3 試驗組掃描參數(shù)

評估前置、后置ASIR-V技術(shù)在CTPV成像中降低輻射劑量、改善圖像質(zhì)量的應(yīng)用情況，A組患者采用能譜聯(lián)合前置60% ASIR-V權(quán)重對患者進(jìn)行CT增強掃描，管電壓80/140 kV瞬切，球管轉(zhuǎn)速0.5 s/r，mA模式設(shè)置為GSI Assist，噪聲指數(shù)（NI）：10，螺距0。使用低濃度對比劑碘佛醇（320 mgI/mL）的同時，降低對比劑的總量，按1.2 mL/kg計算用量，注射速率為3.5 mL/s，以相同流速注射40 mL NaCl溶液。按10 keV的間隔提取40～80 keV的單能量圖像，再間隔20%的權(quán)重重建后置ASIR-V 20%～80%重組，得到20個亞組的門靜脈圖像。

1.4 對照組掃描參數(shù)

B組患者為常規(guī)組，采用常規(guī)CT掃描聯(lián)合前置0%ASiR-V權(quán)重行CT增強掃描，管電壓為120 kV，自動管電流調(diào)制技術(shù)開啟，NI：10，螺距0。為獲得高質(zhì)量的門靜脈圖像，需要注射大劑量且高濃度對比劑，使用碘佛醇（350 mgI/mL）按1.5 mL/kg計算用量，注射速率3.5mL/s，以相同流速注射40 mL NaCl溶液。

1.5 圖像質(zhì)量評價

A、B兩組圖像掃描層厚、層間距為5 mm，重建層厚、層間距為0.625 mm，圖像傳至ADW4.7工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析?？陀^評價標(biāo)準(zhǔn)：在第一肝門水平測量門靜脈主干的CT值及其標(biāo)準(zhǔn)差，ROI大小為門靜脈主干管腔橫截面積的2/3，測量同層面肝臟及豎脊肌的CT值及標(biāo)準(zhǔn)差（SD），以豎脊肌的SD值表示圖像噪聲。對比噪聲比（CNR）及信噪比（SNR）的計算公式為：CNR=（CT 門靜脈 -CT 肝實質(zhì) ）/SD 豎脊肌 、SNR=CT 門靜脈 /SD 門靜脈 。

主觀評價：在ADW4.7工作站分析處理數(shù)據(jù)，使用容積再現(xiàn)及最大密度投影等技術(shù)對門靜脈進(jìn)行三維重建，2位高年資醫(yī)師分別獨立地對圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評估，隨后將各自給出的評分進(jìn)行匯總并計算平均值，該評分過程遵循五分制評分標(biāo)準(zhǔn)。5分：門靜脈主干及細(xì)小分支顯示良好；4分：門靜脈主干及細(xì)小分支顯示較好；3分：門靜脈主干及細(xì)小分支顯示一般；2分：門靜脈主干及細(xì)小分支顯示較差；1分：門靜脈主干及末梢分支顯示非常差。

1.6 輻射劑量和碘對比劑量

記錄患者門靜脈期的劑量長度乘積（DLP）、CT容積劑量指數(shù)（CTDIvol）、有效輻射劑量（ED），ED=DLP×0.015。記錄患者對比劑用量，碘攝入量=對比劑用量×對比劑濃度×0.001。

1.7 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS軟件版本27.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對兩組受試者的性別差異進(jìn)行卡方檢驗，采用獨立樣本t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗對年齡、BMI、造影劑用量、碘攝入量、輻射劑量及主觀與客觀指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。多組圖像間客觀指標(biāo)差異用Kruskal-wallis H檢驗。采用Kappa檢驗2位醫(yī)師主觀評分的一致性，Kappa值gt;0.75為一致性好。通過綜合評價，得到A組中圖像質(zhì)量評分最高的組合，定義為A1組，然后再與B組進(jìn)行比較。以Plt;0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 A組圖像質(zhì)量主客觀比較

2.1.1 A組圖像的客觀評價 當(dāng)單能量水平一定時，各亞組圖像背景SD隨著后置ASIR-V 迭代比例的增加而減小，但門靜脈主干的SNR和CNR升高，各組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.001），后置80% ASIR-V時，SD值最小，SNR和CNR值最大。當(dāng)?shù)亟ǖ谋壤欢〞r，圖像背景SD、SNR和 CNR 值均隨著能級水平升高而降低（Plt;0.001），能級水平為80 keV時，SD、SNR和CNR值最?。ū?～3）。

2.1.2 A組圖像的主觀評價 2位診斷醫(yī)師的一致性較高（Kappa=0.83），當(dāng)單能量水平一定時，隨著后置ASIR-V迭代比例的增加，主觀評分先增大再減小，后置60% ASIR-V時，圖像的主觀評分最高。當(dāng)后置迭代重建的比例一定時，不同單能級圖像質(zhì)量主觀評分差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（Plt;0.001），能級水平在40～60 keV時，隨著能級水平增大，主觀評分升高；能級水平在60～80 keV時，隨著能級水平增大，主觀評分降低，單能量水平為60 keV時圖像的主觀評分最高（表4）。

2.1.3 A組圖像的綜合評價 當(dāng)單能量能級為60 keV聯(lián)合前置60% ASIR-V、后置60% ASIR-V時，門靜脈的圖像質(zhì)量評分最高，門靜脈主干及細(xì)小分支清晰銳利，顯影良好，血管與肝臟實質(zhì)對比度較高。將此亞組門靜脈圖像定義為A1組（圖1）。

2.2 兩組患者間數(shù)據(jù)比較

A1組圖像質(zhì)量主觀評分略低于B組，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.638）。A1組圖像背景噪聲小于B組（Plt;0.001）；A1組圖像SNR及CNR高于B組，（Plt;0.001）。A1組對比劑總量、碘攝入量較B組減少分別約20.95%、28.05%；A1組與B組輻射劑量比較，CTDL、DLP、ED均降低（Plt;0.001，表5）。

3 討論

近年來，無論是CT設(shè)備還是檢查技術(shù)的發(fā)展都有了質(zhì)的飛躍，因CT血管成像（CTA）技術(shù)具有無創(chuàng)性，所以在檢查血管疾病方面有著獨特優(yōu)勢［11］ 。其中，門靜脈血管圖像對于肝硬化、需行TIPS手術(shù)的肝硬化及肝癌患者具有重要意義［12， 13］ 。血管強化程度會隨著對比劑濃度稀釋而降低，所以難確定門靜脈顯影的最佳時間窗［14］ ，同時患者的心功能、使用的設(shè)備，影像技術(shù)人員的操作等均會影響門靜脈的強化程度，所以要想獲得高質(zhì)量門靜脈圖像的難度較大。因此，本研究的目的旨在利用美國GE Revolution CT門靜脈能譜掃描確定低用量、低濃度對比劑聯(lián)合不同權(quán)重ASIR-V的技術(shù)，從而獲得高質(zhì)量，低劑量的門靜脈圖像。

GE Revolution CT能譜成像已經(jīng)是目前較為成熟的CT成像技術(shù)，尤其是多模型迭代重建算法的應(yīng)用，不僅可以有效地降低患者在檢查過程中的輻射劑量，還可以改善圖像的質(zhì)量。Revolution CT具有80 kVp和140 kVp兩種能量的瞬時切換技術(shù)，能同時同角度得到匹配的高、低能量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)空間的能譜解析［15］ ，并獲得不同物質(zhì)的單能量圖。一次GSI掃描能夠獲得40～140 keV共101種單能量圖像，可以調(diào)節(jié)keV的高低，得到符合臨床需要的單能量圖像，也可以選擇病灶最佳CNR的單能量圖像。相關(guān)研究表明［16］ ，能譜CT門靜脈最佳單能量水平在40～75 keV，組織對比度隨著能量水平的降低而增大，但噪聲增加。綜合評價此次研究中的圖像質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)壤欢〞r，能譜門靜脈的最佳單能量60 keV，與既往研究［17］ 為61 keV基本無差。是因為人體組織和X線主要發(fā)生光電效應(yīng)的能量水平存在60 keV左右，此時可以有效地消除硬化偽影，增大門靜脈主干及其分支與肝組織的對比度，得到綜合評價分?jǐn)?shù)較高的圖像［18， 19］。

本研究使用了固定前置60% ASIR-V。相關(guān)研究報道采用前置40% ASIR-V聯(lián)合后置60% ASiR-V在小兒腹部常規(guī)CT掃描中，獲得的圖像質(zhì)量良好，組織對比較高，但增強的最佳前、后置組合則是前置60% ASIR-V聯(lián)合后置60% ASIR-V［20］ 。以往學(xué)者用能譜CT對QSP體模進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)前置ASiR-V的權(quán)重水平為50%時達(dá)到能譜掃描最低毫安秒［21］，相關(guān)研究報道若前置迭代重建權(quán)重水平過高，掃描的電流會降低，出現(xiàn) 權(quán)重水平增加時，門靜脈圖像背景噪聲減小，但圖像SNR、CNR增大［22， 23］ ，這與國內(nèi)外研究者在人體其他部位血管檢查報道的結(jié)果相吻合［24， 25］ 。此次研究的圖像主觀評分隨后置ASIR-V權(quán)重水平的變化呈現(xiàn)的是一種先增大再減小的趨勢，后置ASIR-V 60%時得分最高，這與有關(guān)學(xué)者［26］ 的報道結(jié)果一致，噪聲頻率受迭代強度的影響，權(quán)重增大，引起噪聲頻率的漂移，圖像會過度平滑，呈現(xiàn)蠟狀，圖像的質(zhì)量降低，影響了診斷醫(yī)師的主觀評分。

對于肝硬化患者，臨床常見的并發(fā)癥是食管靜脈曲張，此并發(fā)癥易出血，致死率較高［27， 28］。CTPV檢查可以直接清楚地觀察有無側(cè)支循環(huán)及食管周圍的靜脈。血管強化程度與碘濃度高低呈正相關(guān)，以往要想獲得質(zhì)量較好的門靜脈圖像，則需要使用大劑量高濃度對比劑。既往學(xué)者研究在門靜脈成像中使用低濃度對比劑聯(lián)合能譜CT單能量技術(shù)［29］ ，本研究不僅使用低濃度對比劑，還降低了造影劑的總量，圖像門靜脈主干及細(xì)小分支清晰銳利，血管與肝臟實質(zhì)對比度較高。試驗組SNR 及CNR 值高于對照組，但圖像質(zhì)量的主觀評分差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這說明在門靜脈能譜成像中，應(yīng)用最佳單能量結(jié)合多模型迭代重建技術(shù)，不僅可以使用低濃度的對比劑，還可以適當(dāng)減少造影劑的總量，這樣可以降低對比劑不良反應(yīng)的危害性及醫(yī)療成本。試驗組中輻射劑量明顯低于對照組，這與研究者［30］報道的結(jié)果不一致，其研究未設(shè)置前置ASIR-V技術(shù)，而本研究中采用了固定前置60% ASIR-V，在自動管電流調(diào)節(jié)下有效降低患者的輻射劑量；同時又在掃描結(jié)束后聯(lián)合后置ASIR-V降低圖像噪聲，改善圖像質(zhì)量，這與以往學(xué)者［31］研究結(jié)果一致。

本研究沒有按照一定的間隔設(shè)置不同權(quán)重的前置ASIR-V掃描圖像，并比較圖像的主客觀指標(biāo)及輻射劑量差異；本次研究中未對BMIgt;30 kg/m2的患者進(jìn)行研究，BMI過大的患者，需要更高的掃描管電壓，造影劑的用量也要增多，后續(xù)應(yīng)加以完善；患者的樣本量較少，后續(xù)可進(jìn)一步收集相關(guān)患者數(shù)量，擴大樣本量。

綜上所述，在門靜脈能譜CT成像中，低用量、低濃度對比劑聯(lián)合前、后置 ASIR-V 技術(shù)得到的門靜脈圖像符合臨床診斷要求，而且可以降低輻射劑量和碘攝入量。

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