256層CT支氣管動(dòng)脈成像技術(shù)優(yōu)化

朱景雨 李惠民 蔡 靜 虞崚崴

隨著MSCT血管造影在臨床上的廣泛應(yīng)用，支氣管動(dòng)脈造影已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)字減影血管造影（DSA）方法，相對(duì)于DSA，CT血管造影有著無創(chuàng)性和低風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)勢，更有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，支氣管動(dòng)脈CTA的疾病診斷價(jià)值已經(jīng)可以和DSA“金標(biāo)準(zhǔn)”相媲美[1]。由于支氣管動(dòng)脈起始、分布、走行等解剖變異較大，正常支氣管動(dòng)脈管徑細(xì)小，疾病狀態(tài)下支氣管動(dòng)脈發(fā)生解剖學(xué)重塑，并可與肺循環(huán)、肺外體循環(huán)等發(fā)生交通吻合。本文旨在對(duì)新一代256層MSCT(Philips iCT)進(jìn)行支氣管動(dòng)脈CTA技術(shù)參數(shù)優(yōu)化，期望獲得更好的支氣管動(dòng)脈評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。

方 法

1.一般資料

2012年5月～2013年5月本院進(jìn)行胸部CT增強(qiáng)掃描的、符合本研究的連續(xù)病例納入研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：因心功能不全導(dǎo)致造影失敗，對(duì)比劑過敏者，有嚴(yán)重腎功能疾病不適應(yīng)行CTA檢查者。由于D組圖像噪聲過大，圖像無法符合診斷要求，在完成一例后終止，最終只有前三組獲得研究數(shù)據(jù)。按檢查順序：依次1～30例納入A組，第31～60例納入B組，第61～90例納入C組?；颊吣挲g30～77歲，平均56±18歲。

2.檢查方法

采用Philips 256層iCT先行胸部平掃，再行胸部增強(qiáng)CTA掃描，經(jīng)肘正中靜脈入路，注射歐乃派克350對(duì)比劑，350mgI/ml，速度3.0～3.5ml/s。范圍自胸骨上凹3～4cm至肺底。動(dòng)脈期使用BOLUS TRACKING，感興區(qū)間為胸部隆突氣管分叉層面的降主動(dòng)脈處，閾值為150HU觸發(fā)掃描。

3.掃描方案

A組采用120kV，Average 100mAs (standard resolution，F(xiàn)OV 500mm)；B組采用100kV，100mAs(standard resolution，F(xiàn)OV 500mm)；C組為100kV，100mAs (high resolution，F(xiàn)OV 250mm)；D組為100kV，100mAs (ultra-high resolution，F(xiàn)OV250mm，1024矩陣)。

其余掃描參數(shù)為128×0.625mm，螺距0.933，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5s，重建層厚0.67mm，間隔0.67mm，iDose4第4級(jí)重建；采用Z-DOM電流智能調(diào)制技術(shù)。所有重建圖像導(dǎo)入PHILIPS Extended Workspace工作站進(jìn)行最大密度投影（maximum intensity projection, MIP）和容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)處理，為了對(duì)比方便，MIP采用固定視窗(窗寬600HU，窗位100HU)，VR采用固定模式。

4.圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

4.1 客觀評(píng)價(jià)：在胸部平掃和增強(qiáng)的隆突層面分別測量降主動(dòng)脈CT值以及增強(qiáng)主動(dòng)脈SD值，并計(jì)算圖像的對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）。CNR=(ROIa-ROIb)/SD。其中ROIa為主動(dòng)脈增強(qiáng)CT值，ROIb為主動(dòng)脈未強(qiáng)化CT值，SD為圖像噪聲。

4.2 主觀評(píng)價(jià)：由2位資深放射科醫(yī)師對(duì)三組圖像進(jìn)行盲法獨(dú)立評(píng)價(jià)。對(duì)MIP和VR圖像的支氣管動(dòng)脈細(xì)節(jié)顯示采用3分評(píng)估法。3分為圖像質(zhì)量佳，1mm以下細(xì)小支氣管動(dòng)脈分支也有明顯顯示；2分為1mm以下支氣管動(dòng)脈分支顯示中等；1分為1mm以下支氣管動(dòng)脈分支顯示差。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)主動(dòng)脈CT值、SD值和CNR進(jìn)行單因素方差分析，組間比較采用LSD法。3組間主觀評(píng)分差異采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)比較。2名醫(yī)師的評(píng)價(jià)一致性采用Kappa檢驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 三組圖像橫斷面客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

結(jié) 果

1.橫斷面客觀測量評(píng)價(jià)

三組橫斷面圖像主動(dòng)脈CT值，圖像噪聲SD值，主動(dòng)脈對(duì)比度值和CNR值結(jié)果見表1。A、B、C三組主動(dòng)脈CT值從高到低依次為A組、B組、C組。三組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），兩兩比較顯示B組與C組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.096）。三組的主動(dòng)脈SD值從高到低依次為C組、B組、A組。三組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），兩兩比較顯示A組與B組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.054），C組噪聲最大。A、B、C三組的CNR平均值分別為31.76±8.51、33.02±7.35和9.31±3.23。

2.MIP和VR重建圖像主觀評(píng)價(jià)（圖1）

表2 三組圖像MIP和VR重建圖像評(píng)價(jià)

圖1 A～C分別為A、B、C三組支氣管動(dòng)脈的MIP重建圖像，A、B兩組MIP圖像支氣管動(dòng)脈邊緣清晰，對(duì)比度高，但圖A分支顯示差，圖B則清晰顯示右支氣管動(dòng)脈及其細(xì)小分支。圖C支氣管動(dòng)脈細(xì)節(jié)顯示更有優(yōu)秀，但圖像噪聲較大。圖D～F分別為A、B、C三組支氣管動(dòng)脈的VR重建圖像，圖像質(zhì)量同MIP。

A、B、C三組主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。支氣管動(dòng)脈重建圖像包括MIP和VR，三組圖像組間評(píng)價(jià)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。以C組圖像最佳，優(yōu)于B組(P＜0.05)，顯著優(yōu)于A組(P＜0.01)，但C組圖像噪聲略高于其他兩組。B組顯示支氣管動(dòng)脈稍優(yōu)于A組(P＜0.05)，但兩組圖像均對(duì)比好，噪聲小。兩名醫(yī)師判斷一致性較好（Kappa=0.877，P＜0.05）。

討 論

肺組織由肺動(dòng)脈和支氣管動(dòng)脈雙重供血，肺動(dòng)脈為其功能性血管；支氣管動(dòng)脈為其營養(yǎng)血管，是肺支架組織支氣管壁的供血?jiǎng)用}[2]。近年來，有關(guān)支氣管動(dòng)脈在各類肺部疾病中的變化備受關(guān)注。研究表明[3-4]，支氣管動(dòng)脈參與各類肺部疾病病變的發(fā)生與發(fā)展全過程，并發(fā)生相應(yīng)的形態(tài)、功能變化。因此，認(rèn)清肺部疾病中支氣管動(dòng)脈各種改變對(duì)于疾病的深入研究有重要的實(shí)際意義，而研究支氣管動(dòng)脈的前提是，能夠找到一種清楚顯示支氣管動(dòng)脈的影像手段。以往只有DSA可以清晰顯示支氣管動(dòng)脈，但由于創(chuàng)傷性較大、操作者技術(shù)依賴較大、圖像缺乏三維立體表現(xiàn)、輻射劑量較大等問題限制其廣泛使用。隨著MSCT的發(fā)展和CTA技術(shù)的迅速發(fā)展和完善，支氣管動(dòng)脈CT造影技術(shù)開始被越來越多人所關(guān)注，研究也越來越多[5-7]。

要獲得良好的支氣管動(dòng)脈CTA圖像的關(guān)鍵首先是對(duì)比分辨率，簡單講主要就是血管強(qiáng)化的幅度。傳統(tǒng)上是在靶血管內(nèi)對(duì)比劑濃度達(dá)到峰值、周圍無干擾時(shí)進(jìn)行掃描成像[8]，準(zhǔn)確把握延遲掃描時(shí)間是成像的關(guān)鍵。掃描時(shí)間過早，靶血管內(nèi)密度較淡[9]，掃描時(shí)間過晚，又有周圍血管干擾，血管顯影差。新一代CT有更多的電壓選擇，低電壓增加衰減值(即CT值)，從另一個(gè)角度提高血管的強(qiáng)化幅度。兩種方式同時(shí)應(yīng)用可以達(dá)到更好的效果，低電壓帶來的副作用即噪聲的明顯增加則可以通過迭代算法來盡可能消除。其次是空間分辨率，像素是構(gòu)成空間分辨率的最主要參數(shù)，采用靶掃描方式，縮小了視野，也即縮小了像素大小，而增加掃描矩陣同樣可以進(jìn)一步縮小像素，最大程度地提高空間分辨率。

本文在采用傳統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)(BOLUS TRACKING對(duì)比劑示蹤觸發(fā)掃描、Z-DOM技術(shù)、迭代算法等)基礎(chǔ)上進(jìn)行了低kV、小視野、大矩陣多個(gè)參數(shù)的多種不同組合的掃描參數(shù)研究。均優(yōu)于使用傳統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，各組圖像的降主動(dòng)脈CT值均超過300HU，獲得優(yōu)良的顯影濃度，極其適合CTA三維重建需要[10-11]。本研究中強(qiáng)化以低kV的兩組為佳，空間分辨率則以high模式的圖像更好，因此對(duì)應(yīng)的C組（100kV，100mAs，掃描分辨率為high）顯示支氣管動(dòng)脈細(xì)節(jié)最好，研究結(jié)果與理論導(dǎo)出基本一致；C組的缺點(diǎn)是橫斷面圖像噪聲過大，明顯影響圖像質(zhì)量，但三維重建本身有很好的降噪作用，本方案的數(shù)據(jù)在三維重建的降噪范圍內(nèi)，所以最終的MIP和VR圖像仍顯示優(yōu)良。其他兩組的圖像看上去似乎更好，有良好的對(duì)比度和低噪聲，對(duì)于一般的血管顯示甚至優(yōu)于C組，但支氣管動(dòng)脈分支顯示不如C組，這不是本研究所期望的，B組（100kV，100mAs,掃描分辨率為standard）似乎更適合常規(guī)的CTA而不是微細(xì)血管的顯示觀察。

遺憾的一點(diǎn)是超高分辨率目前不能應(yīng)用于支氣管動(dòng)脈的顯示，大矩陣的超高分辨率是本機(jī)型的特色，但隨之帶來的噪聲缺乏合理的重建算法匹配，無法應(yīng)用于CTA。

綜上所述，在256層iCT上進(jìn)行支氣管動(dòng)脈成像，以100kV、100mAs，high掃描模式為佳，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)的迭代算法，可以在三維圖像上對(duì)更加細(xì)小的支氣管動(dòng)脈分支進(jìn)行觀察，以利于通過供血血管的分析對(duì)肺內(nèi)病變進(jìn)行診斷和鑒別診斷。