能譜CT單能量技術(shù)優(yōu)化髂靜脈MSCTV血管成像質(zhì)量的可行性研究

朱華勇，潘璟琍，朱衛(wèi)萍，丁建榮，李楊飛，季文斌，樊樹峰

（溫州醫(yī)科大學(xué)附屬臺(tái)州醫(yī)院放射科，浙江 臨海 317000）

能譜CT單能量技術(shù)優(yōu)化髂靜脈MSCTV血管成像質(zhì)量的可行性研究

朱華勇，潘璟琍，朱衛(wèi)萍，丁建榮，李楊飛，季文斌，樊樹峰

（溫州醫(yī)科大學(xué)附屬臺(tái)州醫(yī)院放射科，浙江 臨海 317000）

目的：探討能譜CT單能量技術(shù)對(duì)提高間接法髂靜脈MSCTV成像質(zhì)量的應(yīng)用價(jià)值。方法：44例患者行髂靜脈能譜CT增強(qiáng)掃描，獲得50 keV單能量、70 keV單能量和混合能量圖像，并行髂靜脈MPR、CPR和MIP重建。測(cè)量3組圖像中髂靜脈CT值、圖像噪聲及CNR，由2名高年資放射科醫(yī)師采用雙盲法對(duì)原始數(shù)據(jù)及圖像質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立主觀評(píng)分。3組圖像數(shù)據(jù)比較采用單因素方差分析，2名醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量主觀評(píng)分一致性采用Kappa檢驗(yàn)。結(jié)果：50 keV單能量圖像的髂靜脈CT值、圖像噪聲、CNR及主觀評(píng)分均高于70 keV單能量和混合能量圖像，3組圖像的髂靜脈CT值分別為 （220．72±27．90）HU、（112．76± 13．42）HU和 （115．55±12．80）HU，圖像噪聲分別為29．83±5．15、15．25±2．73和18．46±3．05，CNR分別為4．55±1．74、3．63±1．60和2．68±1．22，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F值分別為445．404、178．996和16．356，P值均＜0．01）。2名醫(yī)師對(duì)3組圖像的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果經(jīng)檢驗(yàn)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F值=63．825，P＜0．001；F值=64．938，P＜0．001）。2名醫(yī)師對(duì)3組圖像的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果一致性較好（Kappa=0．806，P＜0．001）。結(jié)論：能譜CT單能量技術(shù)能顯著提高間接法髂靜脈MSCTV成像質(zhì)量。

髂靜脈；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；血管造影術(shù)

臨床上診斷髂靜脈血管病變往往依賴下肢靜脈順行血管造影、髂靜脈DSA造影以及彩色多普勒超聲等影像學(xué)檢查方法。簡(jiǎn)便、快捷的多層螺旋CT髂靜脈血管造影（Multi-slice CT venography，MSCTV）是目前較為可靠的無(wú)創(chuàng)性的血管成像技術(shù)，已成為臨床診斷髂靜脈血管病變的主要檢查方法。在臨床工作中筆者發(fā)現(xiàn)因患者個(gè)體差異、設(shè)備技術(shù)及對(duì)比劑濃度等多種因素影響，間接法髂靜脈MSCTV成像技術(shù)有一定難度，高質(zhì)量的圖像得不到保障。本文在行間接法髂靜脈MSCTV成像時(shí)，利用能譜CT單能量技術(shù)來(lái)提高低能量狀態(tài)下髂靜脈的CT值，增加髂靜脈與背景組織之間的對(duì)比，獲得最佳圖像對(duì)比噪聲比（Contrast-to-noise ratio，CNR），進(jìn)而改善髂靜脈MSCTV成像質(zhì)量。

1 資料與方法

1．1 一般資料

收集2014年5—11月因病情需要在本院行髂靜脈MSCTV檢查的患者44例，其中男26例，女18例，年齡39～89歲，平均（68．1±12．7）歲，體質(zhì)量42～80 kg，平均（58．6±9．6）kg。全部患者均被告知將行髂靜脈MSCT增強(qiáng)掃描并且簽署了知情同意書。

1．2 檢查方法

使用美國(guó)GE Discovery 750 HDCT掃描儀，所有病例采用能譜掃描模式 （Gemstone spectral imaging，GSI），掃描范圍從L4椎體上緣至恥骨聯(lián)合下緣。掃描參數(shù)：80 kVp和140 kVp的瞬時(shí)切換，管電流640mA，0．6 s/r，探測(cè)器寬度40mm，螺距1．375，重建層厚1．25mm，層距1．25mm。經(jīng)肘前靜脈注射非離子型碘對(duì)比劑 （370mgI/mL），對(duì)比劑用量按600mgI/kg[1]計(jì)算得出68～130mL，平均（95±15）mL，注射速率為4．0mL/s，延時(shí)180 s開始掃描。掃描后分別重建140 kVp混合能量及50 keV和70 keV單能量圖像，將3組圖像數(shù)據(jù)傳至GE AW 4．4工作站進(jìn)行圖像處理。利用多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）、曲面重組（CPR）等方法對(duì)髂靜脈進(jìn)行圖像重組。

1．3 圖像分析與測(cè)量

由1位放射科醫(yī)師在GE AW 4．4工作站上用Compare軟件來(lái)保證所觀察的圖像在同一層面上，采用復(fù)制粘貼的方式來(lái)保證ROI大小、形態(tài)和位置的一致性，分別測(cè)量3組圖像中同一層面兩側(cè)髂總靜脈、臀中肌及皮下脂肪組織的CT值和噪聲。利用公式CNR=（ROIo-ROId）/SDn分別計(jì)算髂靜脈的CNR，CNR為髂靜脈成像圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)（其中ROIo為兩側(cè)髂總靜脈的平均CT值，ROId為同層面臀中肌CT值，SDn為同層面圖像平均噪聲，采用同層面皮下脂肪組織CT值的標(biāo)準(zhǔn)差）。

所有病例由2名高年資放射科診斷醫(yī)師采用雙盲法在同一窗寬、窗位（窗寬400 HU、窗位40 HU）上進(jìn)行評(píng)價(jià)，參照夏巍等[2]報(bào)道的1～5分評(píng)估法對(duì)原始數(shù)據(jù)及重組圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分，5分：影像層次清晰，顆粒均勻，血管解剖結(jié)構(gòu)顯示好，滿足診斷要求；4分：影像層次較清晰，顆粒較均勻，血管解剖結(jié)構(gòu)顯示較清楚，達(dá)到診斷要求；3分：影像層次一般，顆粒欠均勻，但尚能顯示血管解剖結(jié)構(gòu)，達(dá)到診斷要求；2分：影像層次不清，顆粒粗大，解剖結(jié)構(gòu)較模糊，無(wú)法達(dá)到明確診斷要求；1分：影像層次非常不清，顆粒粗大，解剖結(jié)構(gòu)模糊，無(wú)法達(dá)到診斷的要求。

1．4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有測(cè)量數(shù)據(jù)均利用SPSS 19．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，測(cè)得的計(jì)量資料除特別注明外均用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，對(duì)于圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)中獲得的髂靜脈CT值、圖像噪聲、CNR和主觀評(píng)價(jià)得分等數(shù)據(jù)采用單因素方差檢驗(yàn)方法進(jìn)行分析，用LSD檢驗(yàn)行兩兩比較，以P＜0．05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并用 Kappa檢驗(yàn) 2名閱片者圖像評(píng)估的一致性。Kappa≥0．75兩者一致性很好，0．4～＜0．75兩者一致性一般，＜0．4兩者一致性較差。

2 結(jié)果

圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)：50 keV組的髂靜脈CT值、圖像噪聲及CNR均高于70 keV組和混合能量組（P均＜0．01），見表1。在50 keV單能量水平下，橫斷面和CPR重組圖像示髂靜脈密度較高，顯示清晰（圖1），70 keV單能量和混合能量顯示髂靜脈密度較低 （圖2，3）。用LSD檢驗(yàn)兩兩比較發(fā)現(xiàn)：70 keV組髂靜脈CT值（（112．76±13．42）HU）與混合能量組髂靜脈CT值（（115．55±12．80）HU）比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0．501），但均低于50 keV組髂靜脈CT 值 （（220．72±27．90）HU），有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P均＜0．001）。

圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)：2名放射科醫(yī)師以雙盲法對(duì)髂靜脈MSCTV的原始圖像、重組圖像進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，以1～5分進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)，見表2。醫(yī)師A的評(píng)估結(jié)果經(jīng)單因素方差檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （F=63．825，P＜0．001）。再行LSD檢驗(yàn)兩兩比較，70 keV組與混合能量組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0．723）；50 keV組與70 keV組、混合能量組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0．001）。醫(yī)師B的評(píng)估結(jié)果經(jīng)單因素方差檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F= 64．938，P＜0．001）。再行LSD檢驗(yàn)兩兩比較，70 keV組與混合能量組比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P= 0．475）；50 keV組與70 keV組、混合能量組比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0．001）。2名醫(yī)師對(duì)髂靜脈MSCTV圖像質(zhì)量評(píng)估的一致性較統(tǒng)一 （Kappa= 0．806，P＜0．001）。

3 討論

髂靜脈MSCTV檢查常采用間接法和直接法兩種方法。與全身各部位的動(dòng)脈CT成像不同，直接法靜脈CT成像由于對(duì)比劑未經(jīng)心肺循環(huán)易出現(xiàn)較為明顯的對(duì)比劑相關(guān)偽影[3]。如血管內(nèi)對(duì)比劑濃度過(guò)高，易產(chǎn)生明顯的線束硬化偽影；管腔內(nèi)不能完全充盈對(duì)比劑，常會(huì)出現(xiàn)“邊流現(xiàn)象”，易于發(fā)生假陽(yáng)性血栓或癌栓的誤診[4]，也會(huì)增加血管并發(fā)癥的發(fā)生。經(jīng)肘靜脈注入對(duì)比劑行間接法髂靜脈MSCTV檢查，操作簡(jiǎn)單易行，沒有血流偽影，避免了下肢靜脈造影術(shù)后并發(fā)靜脈炎的可能。間接法MSCTV檢查主要依靠機(jī)體自身血液循環(huán)對(duì)髂靜脈進(jìn)行強(qiáng)化，其顯示程度主要受到靜脈內(nèi)對(duì)比劑充盈情況、靜脈-肌肉密度梯度[5]以及與之伴行的動(dòng)脈及骨骼硬化偽影的影響。由于患者個(gè)體差異、心功能不全、下肢靜脈血流緩慢、靜脈壁損傷和血液高凝狀態(tài)等諸多影響血液循環(huán)因素的存在，以致進(jìn)入髂靜脈內(nèi)的對(duì)比劑濃度低，造成血管的強(qiáng)化效果欠佳，使得圖像質(zhì)量不高，所以間接法髂靜脈MSCTV成像仍然是傳統(tǒng)CT成像的一大難題。

表1 50 keV單能量、70 keV單能量及混合能量圖像髂靜脈MSCTV成像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)比較

表2 兩名醫(yī)師對(duì)各組圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果（例）

圖1～3 同一病例髂靜脈MSCTV圖像（WW=400HU、WL=40HU）。圖1a：50 keV單能量橫斷位圖像測(cè)得髂靜脈平均CT值為253．95HU，圖像噪聲為25．08；圖1b：50 keV單能量CPR重建圖像示右側(cè)髂靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度較高，與背景組織對(duì)比強(qiáng)烈，顯示清晰。圖2a：70 keV單能量橫斷位圖像測(cè)得髂靜脈平均CT值為127．63HU，圖像噪聲為12．36；圖2b：70 keV單能量CPR重建圖像示右側(cè)髂靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度較低。圖3a：混合能量橫斷位圖像測(cè)得髂靜脈平均CT值為132．02HU，圖像噪聲為16．49；圖3b：混合能量CPR重建圖像示右側(cè)髂靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度較低。

Figure 1～3．Iliac vein CTV image of the same case(WW=400HU，WL=40HU）．Figure 1a:The average CT value is 253．95 HU and the image noise is 25．08 of the 50 keV single energy transverse images in the iliac vein．Figure 1b: The 50 keV single energy CPR reconstructed image shows that the contrast agent concentration in the right iliac vein is relatively high，which is strongly associated with the background tissue．Figure 2a:The average CT value is 127．63 HU and the image noise is 12．36 of the 70 keV single energy transverse images in the iliac vein．Figure 2b:The 70 keV single energy CPR reconstructed image shows that the contrast agent concentration in the right iliac vein is relatively low．Figure 3a:The average CT value is 132．02 HU and the image noise is 16．49 of the mixing energy transverse images in the iliac vein．Figure 3b:The mixing energy CPR reconstructed image shows that the contrast agent concentration in the right iliac vein is relatively low．

能譜CT的出現(xiàn)能很好地彌補(bǔ)以上的不足。能譜CT的成像模式有別于傳統(tǒng)CT設(shè)備，GE Discovery 750 HDCT采用單球管瞬時(shí)雙kVp切換為核心的同向采集技術(shù)，獲取的兩組數(shù)據(jù)在投影數(shù)據(jù)空間完成雙能量解析，使得能譜CT成像一次掃描可同時(shí)獲得混合能量圖像、40～140 keV的101個(gè)不同keV單能量圖像[6]。不同單能量水平下X線穿透物質(zhì)后的衰減不同，致使不同物質(zhì)間圖像對(duì)比不同，隨著能量的降低，CT圖像的背景噪聲會(huì)增加，而不同組織器官間的對(duì)比會(huì)相對(duì)提高，在某一個(gè)單能量水平可以使目標(biāo)血管與背景組織間的衰減差異最大而噪聲最低，目標(biāo)血管能在這一能量點(diǎn)下得到最好的顯示，增大血管與背景組織之間的對(duì)比度，從而改善圖像質(zhì)量。有研究表明[7]，單能量在50 keV時(shí)可明顯提高肝靜脈成像的圖像質(zhì)量。因?yàn)镃T圖像中組織的CT值取決于X線光子的能量水平和組織密度，對(duì)于一定濃度的含碘對(duì)比劑，其CT值取決于X線的能量，當(dāng)X線光子能量接近碘的K緣值33．2 keV時(shí)，碘的CT值達(dá)到最大，從而提高了含碘血管與其周圍組織的對(duì)比程度[8]。陳盈等[9]研究發(fā)現(xiàn)，盡管70keV單能量圖像的圖像噪聲較小，但其CNR及圖像噪聲遠(yuǎn)比不上最佳單能量圖像，最佳單能量為48～51 keV時(shí)門靜脈成像質(zhì)量最好，并且說(shuō)明最佳單能量圖像并非最低單能量圖像。本研究結(jié)果顯示，50 keV單能量圖像能顯著提高髂靜脈內(nèi)碘對(duì)比劑的CT值，分別與70 keV單能量和混合能量圖像比較，CT值提高了將近一倍。雖然50 keV單能量圖像增加了噪聲，圖像的清晰度有所降低，但是在低能量水平下血管內(nèi)碘的CT值明顯增加，而周圍軟組織CT值隨能量降低變化不大，因此低能量狀態(tài)下碘對(duì)比劑充盈的髂靜脈與周圍軟組織對(duì)比增加更為明顯，對(duì)比度與噪聲達(dá)到了一個(gè)較好的平衡，使髂靜脈血管更好地顯示，所以50 keV單能量圖像中髂靜脈的CNR、圖像的主觀評(píng)分均明顯優(yōu)于70 keV單能量和混合能量圖像。

綜上所述，利用能譜CT成像序列行間接法髂靜脈MSCTV檢查時(shí)，其單能量技術(shù)可以明顯提高低能量（50 keV）狀態(tài)下髂靜脈的CT值，增加髂靜脈與背景組織之間的對(duì)比，獲得最佳圖像CNR，明顯改善髂靜脈MSCTV成像質(zhì)量，為臨床進(jìn)行高質(zhì)量的髂靜脈MSCTV成像另辟了一條新徑。

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《中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志》編輯部

The feasibility study on optim ization of image quality of iliac vein M SCTV by gemstone spectral CT imaging technique

ZHU Hua-yong,PAN Jing-li,ZHU Wei-ping,DING Jian-rong,LI Yang-fei,JIWen-bin,FAN Shu-feng
(Department of Radiology,Taizhou Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University,Linhai Zhejiang 317000,China)

Objective:To investigate the application value of gemstone spectral CT single energy imaging technique to improve the image quality of indirect iliac vein MSCTV．Methods:Forty-four patients underwent iliac vein CT enhanced scanning by the GSI technique．50 keV，70 keV monochromatic images and the mixed energy images，and reconstructed images of iliac vein MPR，CPR，MIP were obtained．CT value，image noise and CNR of iliac vein were measured，and subjective scores of the original data and the image quality were evaluated by two senior radiologists at double-blinded．One-way ANOVA was used for statistical analysis．Kappa test was used for the consistency of subjective scores．Results:The CT value，image noise，CNR and subjective score of iliac vein of 50 keV monochromatic images were statistically higher than those of 70 keV images and the mixed energy images．The CT values of iliac vein were(220．72±27．90)HU，(112．76±13．42)HU and(115．55±12．80)HU，respectively．The values of image noise were (29．83±5．15)，(15．25±2．73)and (18．46±3．05)，respectively．The values of CNR were(4．55±1．74)，(3．63±1．60)and(2．68±1．22)，respectively．The differences of CT value，image noise and CNR were statistically significant among three groups(F=445．404，178．996 and 16．356，P＜0．01)．The consistency of subjective scores for three groups among radiologists was good(Kappa=0．806，P＜0．001)．Conclusion:The gemstone spectral CT single energy imaging technique can significantly improve the image quality of indirect iliac vein MSCTV．

Iliac vein;Tomography，spiral computed;Angiography

R322．123；R814．42；R814．43

A

1008-1062（2015）12-0886-04

2015-06-09；眼

2015-07-08

朱華勇（1977-），男，浙江溫嶺人，副主任技師。

樊樹峰，溫州醫(yī)科大學(xué)附屬臺(tái)州醫(yī)院放射科，317000。

浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)劃A類項(xiàng)目（編號(hào)：2013KYA223）。