雙源CT雙能量肝臟虛擬平掃的臨床應用

樂劍平,劉東華,梅 堯,文祥明,趙 君

(蕪湖市中醫(yī)院 CT/MR室,安徽 蕪湖 241000)

隨著時代的發(fā)展和人們保健意識的加強，輻射問題變得日益敏感。CT的輻射劑量問題已引起放射學界高度重視。在保證圖像質(zhì)量、滿足診斷要求的前提下，如何降低輻射劑量成為當前研究的熱點、重點之一。雙源炫速CT是在西門子64層CT成熟技術基礎上新開發(fā)的設備。與普通多層螺旋CT不同，其裝備2個探測器及球管，進行1次掃描就可以獲得高能(140 kV)及低能(100 kV)兩組不同的圖像。隨著雙源CT的普及，雙能量掃描技術進一步得到應用。雙能量掃描技術中的虛擬平掃(virtual non-contrast，VNC)技術又為放射劑量的控制開辟了一個新領域，該技術可通過對增強圖像進行碘分離而獲得平掃圖像，從而取代普通平掃。作者現(xiàn)應用雙源CT對肝臟分別行普通平掃和虛擬平掃，對比分析其在平均CT值、病灶檢出率、信噪比(SNR)、圖像質(zhì)量、輻射劑量方面的差異，探討虛擬平掃技術在臨床肝臟CT檢查中代替普通平掃的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2013年11月～2014年1月間來蕪湖市中醫(yī)院就診的37例患者，均行上腹部平掃+增強。其中男26例，女11例。年齡36～84歲，平均年齡(61.0±13.5)歲。

1.2 掃描方法 采用西門子炫速進行檢查。先行定位掃描，后行普通上腹部平掃，管電壓為120 kV，掃描范圍從橫膈頂至肝臟下緣，層厚5 mm，重建間隔5 mm。平掃完成后，用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈以3.5 ml/s流率注射碘海醇70 ml，自動監(jiān)測腹主動脈造影劑濃度，當CT值至100 Hu時行動脈期雙能量掃描，延遲30 s后行門脈期雙能量掃描。參數(shù)為：A球管電壓100 kV；B球管電壓140 kV。自動重組為層厚0.75 mm，間隔0.75 mm的100 kV、140 kV及混合120 kV 3組數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理 將掃描重組數(shù)據(jù)傳至西門子工作站，用DUAL-Energy后處理軟件將動脈期和門脈期100 kV與140 kV數(shù)據(jù)調(diào)入，啟動內(nèi)置的LiverVNC程序進行處理，得到2組VNC的重組數(shù)據(jù)，并行2維重建，設置層厚(5 mm)、層距(5 mm)及窗寬、窗位(200/40 Hu)與平掃相同，分別保存動脈期和門脈期VNC圖像。

1.4 圖像分析 測量肝左葉、肝右葉及腹主動脈CT值。測量CT值時層面應盡量選擇在肝門平面，其中ROI大小約為1 cm2，分別測量3次取其平均值。在進行CT值測量時，應盡量避開病變區(qū)、血管。SNR為器官平均CT值與CT值的標準差的比值，即ROI區(qū)域平均CT值與CT值的標準差的比值。病灶檢出率則以增強后動脈期、門脈期混合圖像所顯示的病灶數(shù)目為標準，將普通平掃圖像及動脈、門脈期VNC顯示病灶的數(shù)目進行對比統(tǒng)計。

由兩位高年資主治醫(yī)師獨立閱片。對普通平掃及虛擬平掃動脈期、門脈期的圖像質(zhì)量進行評分。在意見不同時商議共同決定。評分標準：5分，解剖細節(jié)清晰,可以簡單明了地評價；4分，解剖結(jié)構和細節(jié)較清楚,能夠評價,但不是非常好；3分，大部分解剖結(jié)構可以滿足診斷,但少數(shù)圖像不能進行評價；2分，解剖結(jié)構不清楚,細節(jié)不能被發(fā)現(xiàn)；1分，解剖結(jié)構模糊,不能診斷[1]。3分以上即認為能滿足診斷需求。

1.5 輻射劑量評估 CT在患者檢查時可自動算出輻射劑量指標。指標有容積CT劑量指數(shù)CTDI-vol(CT dose index,)、劑量長度乘積DLP(dose length product)。有效劑量ED(effective dose)則可根據(jù)公式ED=DLP×C[2]計算。其中C為換算因子，本文采用歐洲CT標準指南提出的腹部平均值0.015[3]。最后計算出有效劑量輻射減少百分比。

1.6 統(tǒng)計方法 應用SPSS 18.0軟件對各組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，肝左葉、肝右葉、腹主動脈CT值及SNR值采用F檢驗，多組間兩兩比較采用SNK法(q檢驗)。對3組圖像中肝臟病變檢出率進行χ2檢驗。取P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 平均CT值及SNR 動脈期虛擬平掃及門脈期虛擬平掃圖像的肝左、右葉、腹主動脈CT值均高于普通平掃，其差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；而動脈期、門脈期虛擬平掃圖像之間CT平均值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表1)。動脈期及門脈期肝左、右葉、腹主動脈虛擬平掃圖像的SNR值均高于普通平掃，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；而動脈期、門脈期VNC圖像之間SNR差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，表2)。

表1 虛擬平掃與普通平掃平均CT值對比

表2 虛擬平掃與普通平掃SNR對比

2.2 病灶檢出率 本組病例共37例,其中肝臟單純囊腫13例；肝臟血管瘤2例；肝臟血管瘤伴囊腫1例；肝臟轉(zhuǎn)移瘤1例；肝臟轉(zhuǎn)移瘤伴囊腫1例；原發(fā)性肝癌伴肝內(nèi)轉(zhuǎn)移1例；肝臟未見病灶18例。增強掃描共檢出肝臟病灶122個，其中囊腫75個，血管瘤3個，轉(zhuǎn)移瘤43個，原發(fā)性肝癌1個；普通平掃檢出病變95個，檢出囊腫62個，血管瘤3個，轉(zhuǎn)移瘤29個，原發(fā)性肝癌1個，檢出率為77.87%；動脈期虛擬平掃檢出病灶87個，檢出囊腫58個，血管瘤3個，轉(zhuǎn)移瘤25個，原發(fā)性肝癌1個，檢出率為71.31%；門脈期虛擬平掃檢出病灶91個，檢出囊腫61個，血管瘤3個，轉(zhuǎn)移瘤26個，原發(fā)性肝癌1個；檢出率為74.59%。統(tǒng)計學上沒有差別(χ2=1.384，P>0.05)。

2.3 圖像質(zhì)量 普通平掃圖像評分為(4.3±0.4)分；動脈期虛擬平掃圖像評分為(3.5±0.2)分；門脈期虛擬平掃圖像評分為(3.7±0.5)分。虛擬平掃的圖像評分均大于3分，可以認為滿足臨床診斷需求(圖1～2)。部分病例虛擬平掃圖像動脈期虛擬平掃心臟內(nèi)殘留造影劑，而門脈期去除相對完全(圖3)。

2.4 輻射劑量 表3結(jié)果顯示，動脈期、門脈期患者的CTDIvol與普通平掃比較，有明顯下降，且差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，動脈期、門脈期患者的DLP、DE與普通平掃比較，略有下降，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。通過取消普通平掃，虛擬平掃可減少有效劑量(DE)34%。

表3 虛擬平掃與普通平掃輻射劑量對比

3 討論

自從1971年CT發(fā)明以來，其輻射劑量問題一直受到普遍關注。而放射性損傷與輻射劑量具有正相關性。隨著人們健康意識的加強及輻射危害的認識提高，現(xiàn)在對這一問題更加重視。根據(jù)美國輻射防護和測量委員會提出的電離輻射防護中應盡可能遵循防護水平最優(yōu)化原則[4]，輻射劑量應當盡量降低?，F(xiàn)在低劑量掃描逐漸成為人們關注的對象及CT未來的發(fā)展方向。傳統(tǒng)降低劑量的方法有降低管電壓、管電流等?？墒沁@些方法會增加圖像的噪聲，使圖像質(zhì)量大為降低。

雙源CT在機架內(nèi)安置了2套獨立的球管和探測器，2個X線球管能以各自的電壓和電流運行，從而可收集雙能量數(shù)據(jù)。根據(jù)不同物質(zhì)能譜的不同，將雙能量數(shù)據(jù)進行后處理后可自動分離出碘對比劑，再通過減影去除碘得到虛擬平掃圖像[5]。

傳統(tǒng)肝臟CT掃描一般采用三期掃描的方式，即平掃、動脈期和門脈期。雙源CT雙能量虛擬平掃可代替普通平掃，這樣患者就會減少1次掃描接受的劑量，其接受的總有效劑量明顯小于普通三期掃描患者接受的總有效劑量。本組資料的研究結(jié)果表明用虛擬平掃代替普通平掃后患者接受的射線有效劑量(DE)將減少34%。因此利用雙能量掃描經(jīng)過后處理得出的虛擬平掃代替普通平掃，患者接受的輻射劑量及損害將會明顯減少。

我們研究本組數(shù)據(jù)得出VNC圖像肝臟、腹主動脈的CT值均高于普通平掃，兩者CT值差異有統(tǒng)計學意義。另外我們還發(fā)現(xiàn)一些病人的動脈期虛擬平掃對碘劑去除不如門脈期去除完全，如部分病例虛擬平掃圖像動脈期虛擬平掃心臟內(nèi)殘留造影劑；而門脈期碘去除明顯更完全。虛擬平掃圖像CT值高于普通平掃可能與雙能量射線能譜存在交叉有關，這造成少量碘成分未能完全去除，從而使虛擬平掃圖像CT值偏高，同時這也說明雙能量掃描去除碘的方法仍需要改進。

本組研究表明虛擬平掃的SNR值高于普通平掃。虛擬平掃SNR高于普通平掃的原因與虛擬平掃軟件的平滑處理使背景噪聲減低[6]及其圖像偏高的CT值有關。

虛擬平掃圖像質(zhì)量雖然相對普通平掃有所降低，但并不影響診斷及病灶的檢出，本組病例動脈期、門脈期虛擬平掃的病變檢出率與普通平掃的區(qū)別主要是囊腫灶與轉(zhuǎn)移灶數(shù)量上的輕微差別；而對病變定性診斷沒有影響，且統(tǒng)計學上病變檢出率與普通平掃間無顯著差異。這與其他學者的研究結(jié)果一致[7-8]。

雙源CT雙能量虛擬平掃的最主要優(yōu)勢在于達到診斷要求的同時，又能明顯降低普通平掃的輻射劑量，從而減少患者所受劑量傷害。此外，平掃與增強在同一層面對位觀察，排除了圖像位移影響，減少了誤差。

雙能量虛擬平掃仍有其不足之處,主要有:①雙源CT其中一個探測器(B球管)掃描視野有限(孔徑33 cm),有時無法將肥胖患者的整個上腹部橫截面包括在內(nèi),不能完成虛擬平掃。②VNC圖像粗糙,邊緣及細節(jié)對比相對普通平掃較差，部分圖像碘去除不完全，圖像質(zhì)量仍需進一步改善。

同時本組研究也存在不足之處：①沒有將病人的體質(zhì)量指數(shù)(BMI)因素考慮在內(nèi)。②本組研究的樣本量較小，需要進一步積累病例，從而擴大樣本量，使研究更具說服力。

綜上所述，雙源CT雙能量腹部虛擬平掃可以在保證圖像質(zhì)量的前提下去除普通平掃，降低輻射劑量及球管的損耗降低成本，其應用前景良好。

【參考文獻】

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