雙源CT上腹部低千伏掃描應用價值的研究

杜煜 時高峰 王琦 王亞寧 李月考

·論著·

雙源CT上腹部低千伏掃描應用價值的研究

杜煜 時高峰 王琦 王亞寧 李月考

目的 利用雙源CT(dual source computed tomography,DSCT)探討低千伏在上腹部增強掃描中的應用價值。方法選擇40例患者行DSCT上腹部強化掃描掃描，其中男22例，女18例。掃描完成后取得3組數據， A組融合圖像(相當于120 kV)重建函數為D30(反投影濾過重建算法)，B組和C組為80 kV數據，重建函數分別為D30和I30(迭代重建算法)。3組數據的動脈期及門靜脈期圖像分別測量腹主動脈、門靜脈主干、肝臟、脾臟、胰腺、腹膜后脂肪及肌肉的平均CT值及噪聲，并計算信噪比(SNR)。對3組影像質量評級評分。結果A組和C組的噪聲比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，且均高于B組(P<0.05)；門靜脈主干、主動脈、脾臟的平均CT值B組和C組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，高于A組(P<0.05)； 門靜脈主干、主動脈、脾臟的SNR A組和B組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，均低于C組(P<0.05)。肝臟、胰腺的平均CT值3組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，A、C組SNR差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，且均高于B組(P<0.05)。A組和C組圖像滿足診斷率均為100%，高于B組(P<0.05)。結論80 kV管電壓結合迭代重建算法可得到質量滿意的上腹部強化掃描圖像。

體層攝影術，X線計算機；管電壓；增強掃描

CT檢查作為目前最常用的影像學檢查方法之一，已廣泛應用于上腹部病變的診斷及療效評估[1，2]。隨著CT檢查的廣泛應用，患者受X線輻射危害的風險也日益增大，特別是對一些需要定期行CT復查的腫瘤或慢性疾病患者。雙源CT(DSCT)在一次掃描中能同時獲得高、低管電壓及融合圖像數據，本研究利用DSCT的優(yōu)勢，通過對DSCT的上腹部增強掃描80 kV數據與融合圖像數據比較，合理減少患者的輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年4至7月我院行DSCT上腹部強化掃描患者40例，其中男22例，女18例；年齡35～75歲，平均年齡(55±21)歲。其中原發(fā)性肝癌10例，胰腺癌2例，胃癌15例，肺癌肝轉移5例，肝癌介入術后5例，膽管細胞癌3例。

1.2 CT檢查方法 所有檢查在DSCT(SOMATOM Definition Flash,Siemens,Germany)上完成。患者仰臥位，掃描定位像后常規(guī)上腹部平掃，然后應用DE模式行上腹部增強掃描；掃描范圍膈頂至肝臟下緣水平。采用高壓注射器經肘前靜脈注射非離子型對比劑(碘海醇，300 mg/ml)，1.5 ml/kg體重，速率3 ml/s。注射開始后，利用自動觸發(fā)軟件(Bolus tracking)，設定主動脈CT值達+100 Hu后自動觸發(fā)并延遲5 s行動脈期掃描，動脈期掃描結束后延遲40 s行門靜脈期掃描。雙源掃描參數：A、B個球管的管電壓分別為140、80 kV，同時使用自動毫安秒技術(CARE DOSE 4D)，參考管電流分別為178、261 mAs(機器設定值)，探測器寬度0.6 mm×32，球管旋轉時間0.5 s，螺距0.6，圖像矩陣512×512，重建層厚及層間隔5 mm。

1.3 圖像分析 增強掃描完成后取得3組數據，其中A組融合圖像(相當于120 kv)重建函數為D30(反投影濾過重建算法)，B組和C組為80-kVp數據，重建函數分別為D30和130(迭代重建算法)。將3組數據分別傳輸至工作站進行圖像評估。2名從事影像診斷6年以上的醫(yī)師采用雙盲法對圖像進行評估；診斷意見不同時,以最后討論結果為準。

1.3.1 3組數據的動脈期及門靜脈期圖像：分別測量腹主動脈、肝臟、脾臟、胰腺、腹膜后脂肪及肌肉(選取豎脊肌)的平均CT值及噪聲，其中門靜脈期圖像再測量門靜脈主干的平均CT值及噪聲(標準差)。測量非血管組織器官時，興趣區(qū)(ROI)選擇需避開血管、出血、壞死、囊變、鈣化等區(qū)域。每個組織器官均需測量三次并取平均值。計算各組織器官的信噪比(SNR)，計算公式[3]：SNR =血管平均CT值/標準差(SD)。

1.3.2 影像質量評級評分[4]：Ⅰ級:組織器官及病變顯影清晰,邊緣光滑銳利，圖像對比度良好，圖像無肉眼可見噪聲及偽影;Ⅱ級: 組織器官及病變顯影良好,邊緣欠光滑銳利，圖像對比度尚可，圖像無肉眼可見噪聲及偽影;Ⅲ級:組織器官及病變顯影不清,邊緣模糊，圖像對比度較差，圖像存在較多噪聲及偽影。Ⅰ級影像屬優(yōu)影像、Ⅱ級屬良影像、Ⅲ級屬差影像。Ⅰ、Ⅱ級影像定為滿足診斷圖像。

2 結果

2.1 3組圖像中動脈期及門靜脈期的主動脈(選取門靜脈主干水平)、肝臟、門靜脈(門靜脈期)、脾臟、胰腺、腹膜后脂肪及肌肉的平均CT值及噪聲 A組(融合圖像組)和C組(80 kV,130)的噪聲比較差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，且均高于B組(80 kV，D30)(P<0.05)。門靜脈主干、主動脈(動脈期、門靜脈期)、脾臟(動脈期、門靜脈期)的平均CT值B組和C組差異無計學意義(P>0.05)，高于A組(P<0.05)； 門靜脈主干、主動脈(動脈期、門靜脈期)，脾臟(動脈期、門靜脈期)的SNR A組和B組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，均低于C組(P<0.05)。

動脈期、門靜脈期肝臟、胰腺的平均CT值3組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，A、C組SNR差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，且均高于B組(P<0.05)； 動脈期、門靜脈期的腹膜后脂肪和豎脊肌平均CT值3組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，A、C組SNR差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，且均高于B組(P<0.05)。見表1、2，圖1。

組織器官A組CT值噪聲SNRB組CT值噪聲SNRC組CT值噪聲SNR主動脈240±20 14±518±6 342±26 23±616±5 340±2612±430±6 肝臟50．6±10．611．5±4．34．2±2．051．3±8．9 21．5±5．62．4±3．151．9±9．810．2±3．64．6±1．8脾臟62．3±12．511．3±4．24．3±2．579．5±13．518．2±5．54．2±2．175．6±10．37．9±3．58．6±2．9胰腺75．6±13．812．4±5．55．7±2．292．5±14．622．5±5．44．2±2．691．3±12．510．9±4．88．8±3．1腹膜后脂肪-107．5±12．6 9．3±2．5-9．8±2．2 -112±11．8 16．5±5．6-5．8±4．1 -118±12．9 7．5±3．5-12．8±3．5 豎脊肌54．9±6．9 10．8±3．56．1±1．654．3±9．3 17．0±3．53．4±2．355．1±7．2 12．4±2．95．7±1．3

組織器官A組CT值噪聲CNRB組CT值噪聲CNRC組CT值噪聲CNR主動脈125．0±15．813．0±5．68．5±2．4 170±13．821．9±6．37．6±2．9 171±14．511．4±4．214．2±4．1門靜脈主干146．3±12．611．2±4．314．2±3．8 198．6±15．823．9±5．68．3±2．8205．1±16．210．9±3．316．5±3．9肝臟75．3±16．212．1±4．07．5±1．985．9±13．821．8±5．84．2±2．687．5±14．39．6±3．69．0±3．2脾臟105．0±21．412．5±4．39．6±3．8147．6±15．719．6±5．57．9±2．7 150±19．39．2±3．614．9±4．2胰腺74．6±15．313．5±4．25．29±2．3 86．6±17．224．9±7．33．6±1．987．9±16．311．4±5．28．1±2．6腹膜后脂肪-112．7±9．6 10．2±3．2-11．3±4．0 -117．5±9．2 18．3±2．6-6．8±3．2-115．3±9．5 8．0±3．5-12．6±2．9豎脊肌54．1±14．516．8±5．24．4±1．155．6±15．923．5±6．52．6±1．356．9±17．212．3±6．55．5±2．0

2.2 3組圖像影像質量及滿足診斷率 A組和C組圖像滿足診斷率均為100%，高于B組(P<0.05)。見表3。

3 討論

CT已成為目前臨床工作中最為常用的影像學檢查方法。于此同時，X線輻射的潛在危害性也逐漸受到眾多學者的關注[5]。上腹部增強CT在體部病變的診斷及療效評估中具有重要的價值，得到了廣泛應用，因此更有降低輻射劑量的必要。

圖1 從左至右，分別為A(融合圖像)、B(80kV D30)、C(80kV I30)3組的動脈期及門靜脈期軸位圖像

表3 3組圖像影像質量及滿足診斷率 例

注：與B組比較，*P<0.05

以往的研究中，降低掃描劑量的方法多為降低mAs[6],不同的患者體型差別較大，難以設定固定的mAs；而且本研究中采用自動毫安秒技術也可以在一定程度上降低輻射劑量。有研究利用體模進行不同kVp下掃描劑量的研究，管電壓從120 kVp降至100 kVp，劑量下降39.8%，120 kVp降至80 kVp，劑量可減少約70.3%[7]；因此，低管電壓掃描是降低掃描劑量較為有效的方法。

第二代雙源CT具有兩套獨立的球管和探測器系統(tǒng)，可同時以不同的管電壓采集數據；在不額外增加輻射劑量的同時，得到高、低電壓和融合圖像(相當于120 kV)的3組數據。本研究利用雙源CT的這種性能，比較低管電壓(80 kV)和融合圖像的圖像質量，從而判斷80 kV應用于上腹部增強掃描的可行性。同時也避免了以往的國內外研究中采用單球管CT行低劑量掃描研究時存在掃描質量不符合診斷要求的風險。

使用80 kV球管發(fā)出的光子能量更接近于碘原子的K層電子躍遷能級(33 keV)，增大了光電效應的同時降低了康普頓散射，導致80 kV下碘造影劑的CT值較融合圖像(相當于120 kV)顯著增高[8]；因此80 kV獲得的主動脈、門靜脈和脾臟的CT值顯著高于融合圖像。實質臟器的強化是由于造影劑在血管外間隙的彌散所致，與血管及富含血竇的脾臟的強化特點有顯

著差別[9]，因此增強掃描后肝臟、胰腺的CT值80 kV較融合圖像有增加，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。腹膜后脂肪和肌肉組織構成的原子序數較低，且均屬于乏血供組織，因此80 kV和融合圖像的CT值無顯著差異。

80 kV(D30)組的圖像質量及滿足診斷率低于融合圖像組，主要是由于噪聲的顯著增加降低了實質器官的對比度。迭代重建算法在降低噪聲方面較常規(guī)的反投影濾過重建算法有明顯的優(yōu)勢，常用于低劑量掃描中[10]。這也解釋了本研究中80 kV(I30)組與融合圖像組的噪聲比較差異無統(tǒng)計學意義，且顯著低于80 kV(D30)組。

DSCT只能測定A、B兩個球管的共同X線劑量，因此本研究未能定量分析不同管電壓輻射劑量的差別，進一步研究中擬采用單球管低電壓掃描模式對輻射劑量進行定量分析比較；迭代重建算法較反投影濾過重建算法所需的重建時間顯著延長，降低了臨床工作效率[11]。使用較低的管電壓可在有效地降低輻射劑量的同時提高圖像的對比度。

1 付俊杰，吳椏楠，白人駒，等.肝轉移瘤的64層螺旋CT多期增強掃描的初步研究.天津醫(yī)科大學學報，2011,17:413-415,419.

2 石磊，張歡，潘自來，等.雙源雙能量CT在晚期胃癌患者化療療效評價中的應用價值研究.中國醫(yī)學計算機成像雜志，2013,19：28-32.

3 Guimares LS,Fletcher JG,Harmsen WS,et al.Appropriate patient selection at abdominal dual-Energy CT using 80 kV:relationship between patient size,image noise,and image quality.Radiology,2010，257:732-742.

4 Fletcher JG,Takahashi N,Hartman R,et al.Dual-energy and dual-source CT: is there a role in the abdomen and pelvis? Radiol Clin North Am，2009，47:41-57.

5 Manduca A,Yu L,Trzasko JD,et al.Projection space denoising with bilateral filtering and CT noise modeling for dose reduction in CT.Med Phys，2009，36:4911-4919.

6 Kondo H,Kanematsu M,Goshima S,et al.Body size indexes for optimizingIodine dose for aortic and hepatic enhancement at multidetector CT:comparison of total body weight,lean body weight,and blood volume.Radiology,2010,254:163-169.

7 Schindera ST,Diedrichsen L,Müller HC,et al.Iterative recontruction algorithm for abdominal multidetector CT at different tube voltages:assessment of diagnostic accuracy,image quality,and radiation dose in a phantom study.Radiology,2011,260:454-462.

8 Bae KT.Intravenous contrast medium administration and scan timing at CT:considerations and approaches.Radiology,2010，256:32-61.

9 彭晉，張龍江,周長圣,等.對比劑注射流率對雙源CT上腹部虛擬平掃圖像質量的影響.放射學實踐,2010,25:215-218.

10 Hara AK,Paden RG,Silva AC,et al.Iterative reconstruction technique for reducing body radiation dose at CT: feasibility study.AJR Am J Roentgenol,2009,193:764-771.

11 胡奕，郭啟勇．雙源CT雙能量掃描技術在腹部的應用．中國臨床醫(yī)學影像雜志，2011，22：109-110．

Studyontheapplicationvalueofdualsourcecomputedtomographywithlowtubevoltageinenhancementscanninginepigastricregion

DUYu,SHIGaofeng,WangQi,etal.TheFourthHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050011,China

ObjectiveTo investigate the application value of dual source computed tomography (DSCT) with low tube voltage in enhancement scanning in epigastric region.MethodsForty patients (22 males & 18 females) underwent contrast-enhanced abdominal DSCT.The obtained data were reconstructed as three groups: group A,fused image reconstructed with D30 ( filter back projection FBP) ;group B,80kV image reconstructed with D30 and group C,80kV image reconstructed with I30 (iterative reconstruction IR).The mean CT numbers,noise and SNR of abdominal organs were assessed quantitatively and qualitatively in each group.The image quality was scored in three groups.ResultsThere was no significant difference in noise between group A and group C (P>0.05),however,which in both groups was obviously higher than that in group B (P<0.05).There was no significant difference in CT average value in main portal vein,aorta and spleen between group B and group C (P>0.05),however,which in both groups was significantly higher than that in group A (P<0.05).There was no significant difference in SNR in main portal vein,aorta and spleen between group A and group B (P>0.05),however,which in both groups was significantly lower than that in group C (P<0.05).There was no significant difference in CT average value in liver and pancreas among three groups (P>0.05).There was no significant difference in SNR between group A and group C (P>0.05),however,which in both groups was significantly higher than that in group B (P<0.05).The image satiation diagnostic rate in group A and group C was 100%,which was significantly higher than that in group B (P<0.05).ConclusionThe iterative reconstruction method with 80kV tube voltage can obtain satisfactory enhancement scanning image in epigastric region.

tomography,X-ray computer;tube voltage;enhancement scanning

10.3969/j.issn.1002-7386.2014.03.006

050011 石家莊市，河北醫(yī)科大學第四醫(yī)院

R 814.42

A

1002-7386(2014)03-0339-03

2013-11-06)