雙源CT對正常胃部結構圖像質量優(yōu)化的可行性研究

程東風 ，韓 廣 ，姜傳武 ，劉 斌

（1.山東省濟南市第四人民醫(yī)院放射科，山東 濟南 250033；2.山東省臨沂市中醫(yī)醫(yī)院放射科，山東 臨沂 276002；3.青島市海慈醫(yī)療集團放射科，山東 青島 266033；4.山東中醫(yī)藥大學第一臨床學院，山東 濟南 250014）

隨著CT設備和技術的不斷更新，其圖像質量不斷提高，臨床應用越來越普及，它帶來的輻射損傷也受到了越來越多的關注。近年來，雙源CT（dual source CT，DSCT）的低劑量設置成為研究熱點，目前主要集中在顱腦和胸部，腹部應用較少。本研究通過探討DSCT對正常胃壁圖像優(yōu)化的臨床應用價值，旨在證明其評價胃癌的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2012年1—10月期間，62例經胃鏡證實無胃部疾病患者的腹部CT平掃和3期增強掃描的資料。其中，32例完成雙能（dual energy，DE）序列掃描，作為實驗組（DE組）；另30例完成常規(guī)序列掃描，作為對照組（NDE組）。所有患者無嚴重心、肝、腎功能不全以及碘對比劑過敏史。

1.2 儀器與方法 采用雙源Flash CT（Siemens Somatom Definition Flash CT 2011A），平掃及增強掃描參數相同。在實驗組中，管電壓100 kV和140 kV。管電流開啟自動調制電流，參考管電流300 mAs，有效管電流為115～235 mAs，螺距0.6，有效層厚5 mm，層距5 mm。在對照組中，管電壓120 kV，管電流開啟自動調制電流，參考管電流為300 mAs，有效管電流為 125～245 mAs，螺距 0.6，有效層厚 5 mm，層距5 mm。掃描范圍均從膈肌上緣到肝胃下緣。

檢查前患者空腹4～6 h，檢查前15 min肌內注射山莨菪堿10 mg，口服碘海醇600 mL。采用雙筒高壓注射器以3.0mL/s流率靜脈注射碘海醇（350mgI/mL）約100 mL，再以相同流率注射生理鹽水約30 mL。動脈期掃描應用人工智能觸發(fā)軟件，觸發(fā)層面位于腹主動脈的腹腔干水平，觸發(fā)閾值為100 HU，當達到觸發(fā)閾值時，經6 s屏氣準備時間后，自動啟動掃描程序，完成動脈期掃描；靜脈期延遲時間為60 s；延遲期延遲時間為3.5 min。

1.3 ROI選擇 胃壁1區(qū)：胃底小彎側；胃壁2區(qū)：胃體大彎側；胃壁3區(qū)：胃竇小彎側。選擇上述3個ROI鄰近脂肪（距離小于5 mm），分別為脂肪1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)。

1.4 圖像質量評價及輻射劑量計算 客觀評價：平均CT值代表信號強度，對應標準差（standard deviation，SD）值代表噪聲，SNR=平均CT值/SD值。主觀評分：胃壁顯示清晰，無偽影者為3分；胃壁略微模糊，有輕度偽影者為2分；胃壁模糊、有偽影不影響診斷者為1分；運動偽影明顯，不能診斷者為0分。

掃描結束后機器自動生成輻射劑量參數，包括容積 CT 劑量指數（volume CT dose index，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose length product，DLP）。 計算有效輻射劑量（effective dose，ED），ED=DLP×C；其中 C為換算因子。

1.5 統計學分析 采用SPSS17.0軟件進行統計分析。計量資料以均數±標準差表示，經正態(tài)性檢驗、方差齊性檢驗，服從條件后，同組內比較采用配對t檢驗，2組間比較采用兩樣本t檢驗；計數資料應用χ2檢驗；檢驗水準為α=0.05。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 DE組動脈期管電壓100 kV和140 kV圖像的SNR比較（表1）

表1 實驗組（DE組）動脈期管電壓100 kV和140 kV圖像的SNR比較（±s）

表1 實驗組（DE組）動脈期管電壓100 kV和140 kV圖像的SNR比較（±s）

ROI 例數 100 kV 140 kV t值 P值胃壁1區(qū) 32 2.71±0.04 2.58±0.25 2.89 0.007胃壁2區(qū) 32 3.30±1.41 3.26±1.16 0.15 0.884胃壁3區(qū) 32 3.21±0.82 2.87±0.65 2.10 0.044脂肪1區(qū) 32 4.99±1.22 4.32±1.17 3.10 0.004脂肪2區(qū) 32 5.59±0.98 5.17±0.81 -2.19 0.036脂肪3區(qū) 32 5.70±1.30 5.54±1.73 -0.39 0.703

DE組動脈期管電壓100 kV與140 kV圖像相比，前者胃壁1區(qū)和3區(qū)的SNR優(yōu)于后者，兩者比較差異有統計學意義（P<0.05）；胃壁2區(qū)存在測量誤差較大，兩者比較差異無統計學意義（P>0.05）；前者脂肪1區(qū)和2區(qū)的SNR優(yōu)于后者，差異有統計學意義（P<0.05）；脂肪3區(qū)存在測量誤差較大，兩者比較差異無統計學意義（P>0.05）。

2.2 DE組管電壓100 kV動脈期和靜脈期圖像的SNR比較（表2）

表2 實驗組（DE組）管電壓100 kV動脈期和靜脈期圖像的SNR比較（±s）

表2 實驗組（DE組）管電壓100 kV動脈期和靜脈期圖像的SNR比較（±s）

ROI 例數 動脈期 靜脈期 t值 P值胃壁1區(qū) 32 2.71±0.04 2.58±0.28 2.36 0.024胃壁2區(qū) 32 3.30±1.41 3.21±0.85 0.35 0.733胃壁3區(qū) 32 3.21±0.82 2.71±0.68 2.45 0.020脂肪1區(qū) 32 4.99±1.22 4.59±0.87 1.45 0.157脂肪2區(qū) 32 5.59±0.98 5.20±0.67 -1.79 0.082脂肪3區(qū) 32 5.70±1.30 5.32±2.42 -0.78 0.440

DE組管電壓100 kV動脈期和靜脈期圖像相比，前者胃壁1區(qū)和3區(qū)的SNR優(yōu)于后者（P<0.05）；胃壁2區(qū)存在測量誤差較大，兩者比較差異無統計學意義（P>0.05）；前者脂肪1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)的 SNR與后者比較差異均無統計學意義（均P>0.05）。

2.3 DE組和NDE組主觀評分和輻射劑量比較（表3）

表3 實驗組（DE組）和對照組（NDE組）主觀評分和輻射劑量比較（±s）

表3 實驗組（DE組）和對照組（NDE組）主觀評分和輻射劑量比較（±s）

組別 例數NDE組 30 DE組 32主觀評分（分） 有效輻射劑量（mSv）2.2±1.0 7.2±1.2 2.1±0.9 3.3±0.7 t值 -1.13 -12.58 P值 0.265 0.000

DE組和NDE組主觀評分差異無統計學意義，前組的ED較后組明顯減少（P<0.05）。

3 討論

3.1 DSCT診斷設備和技術探討 DSCT擁有2套獨立的球管/探測器系統，DE可利用2種不同能譜的數據顯示解剖和病變，體現組織成分的組織特征性［4-6］。DSCT優(yōu)點包括：掃描速度增快，時間分辨力增加；虛擬平掃技術的應用，輻射劑量減少；實現物質分離，開創(chuàng)了一個全新的研究領域［7］。缺點主要有球管的視野較小，在體型較大者難以覆蓋整個掃描靶區(qū)；受靜脈內高密度對比劑線束硬化偽影和運動相關偽影的影響［8］；數據量大對PACS的存儲和傳輸具有較高要求。

3.2 胃部正常圖像ROI選擇和圖像評價的關系 胃癌分期采用 TNM 分期法（AJCC 第 6 版）［9］，本研 究為了證明評估胃癌T1-2分期的可行性，將胃壁分為3個ROI：1區(qū)，胃底小彎側胃壁；2區(qū)，胃體大彎側胃壁；3區(qū)，胃竇小彎側胃壁。其中，1區(qū)對比劑往往充盈不佳，且多呈收縮狀態(tài)，胃壁較厚，測量數值最為準確；2區(qū)對比劑充盈較好，胃壁往往較薄，最不容易測量，往往通過先把圖像放大，然后再勾畫ROI，提高測量準確性，CT值測量常因容積效應不夠準確，偏內受高密度對比劑的影響，偏外受低密度脂肪的影響，故認為CT值大于100 HU或小于0 HU為無效數值，必須剔除；3區(qū)對比劑充盈最好，亦呈收縮狀態(tài)，胃壁較厚，有時會因高密度對比劑容積效應使測量數值偏高。

為了證明評估胃癌T3-4分期的可行性，將胃周脂肪分為3個ROI，分別為胃壁3個ROI的鄰近脂肪。由于1區(qū)靠近小網膜囊，3區(qū)靠近周圍小腸和肝臟，測量數值均易受容積效應影響，故認為CT值大于-80 HU為無效數值并予以剔除。2區(qū)脂肪區(qū)域較為寬敞，測量數值最為準確。ROI大小為10 mm2，手工勾畫往往在該數值上下浮動，不夠準確，且費時費力，建議將來工作站能夠開發(fā)系統自動放大識別的功能使測量結果更為準確。

3.3 胃部正常圖像時相參數選擇和圖像評價的關系

本研究還對胃壁和周圍脂肪的動脈期和靜脈期圖像進行比較，選擇管電壓100 kV，因為該條件下圖像強化質量效果最佳。結果顯示，動脈期的胃壁1區(qū)和3區(qū)的SNR優(yōu)于靜脈期，胃壁2區(qū)存在測量誤差較大，2期比較差異無統計學意義。動脈期的脂肪1區(qū)、2區(qū)和3區(qū)的SNR與靜脈期比較差異均無統計學意義。以上均符合正常胃壁強化的密度-時間規(guī)律及脂肪不強化的特點。然而，胃癌為動脈供血，胃的供血動脈來自腹腔干的分支沿胃大小彎形成2個動脈弓，由該弓發(fā)出許多小支在胃壁內互相吻合形成豐富的血管網［10］。因此，動脈期腫瘤累及的胃壁組織明顯強化，靜脈期腫瘤也因為有豐富的血管網，病變范圍較動脈期更為明顯。傳統螺旋CT判斷胃周侵犯情況往往通過肉眼或CT值的測定，存在一定主觀性和局限性。DSCT對物質的化學組成有較高的敏感性［11］，碘化濃度成像既可以將碘化濃度降為零，建立虛擬平掃圖像，減少平掃的輻射損傷，又可以提高碘的對比度，使高密度病變更具層次感。需要著重說明的是，我們測量動脈期腰大肌也可顯示碘含量，即通過測量碘含量可以發(fā)現有細微強化的組織、分辨強化有細微差別的組織。具體應用到胃癌分期，通過肉眼觀察比鄰結構的位置關系和測量CT值大小差別容易對T2和T3分期漏診或誤診［12］，碘含量測定對胃癌侵犯周圍脂肪的評價更為準確。

最近，CT的相關研究主要聚焦在圖像優(yōu)化上，既提高圖像質量，又降低了輻射劑量。降低輻射劑量的方法主要包括降低管電壓、降低管電流和增大螺距［13］。DSCT能量成像技術提供了3種kV，不同組合用于滿足不同的檢查目的。80 kV和140 kV：應用于四肢和頭顱，增加雙能量對高密度物質的識別能力，如骨和碘劑，最大程度優(yōu)化射線輻射劑量。100 kV和140 kV：應用于體部，可獲得較好的密度分辨力［14］。低電壓掃描能夠提高碘對比劑的顯示效果，從而改善血管或強化組織的圖像質量，一次性去骨重建，大大縮短了后處理時間［15］。本研究結果顯示，在DE組同一患者在其他參數相同的情況下，管電壓100 kV組和140 kV組相比，前者圖像較清晰，胃壁邊緣細小顆粒，血管對比劑顯示密度明亮；后者圖像較模糊，胃壁邊緣粗大顆粒，血管對比劑顯示密度暗淡。100 kV組的SNR以及主觀評分明顯高于140 kV組，證明低電壓明顯提高圖像質量。

本研究不足之處主要在于：一方面，雙源設備應用時間較短，收集胃癌患者有限，未作具體研究，只作相關研究方法和設備參數的可行性研究。另一方面，對于減少輻射的三大參數僅分析管電壓對圖像質量的影響，沒有根據每個患者的體質量指數設定個性化方案，管電流設為自動調節(jié)，未探討螺距對圖像質量的影響。

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