雙源CT單能量成像技術在腎動脈CTA檢查中的應用

李開 邵國良 謝鐵明 李升 石磊 楊永波

雙源CT單能量成像技術在腎動脈CTA檢查中的應用

李開 邵國良 謝鐵明 李升 石磊 楊永波

目的 探討雙源CT單能量成像技術在腎動脈CT血管成像（CTA）檢查中的應用價值。方法 對30例腎動脈CTA檢查患者采用雙能量模式掃描并將數(shù)據(jù)發(fā)送到雙能量后處理軟件，然后采用單能量成像技術以不同管電壓所對應的平均能量進行保存圖像，共得到 4 組圖像[80kV（56kev）、100kV（63kev）、120kV（69kev）、140kV（76kev）]；測量并記錄 4 個能級組腎動脈 CT值，并計算腎動脈對比噪聲比（CNR）及信噪比（SNR）；記錄不同能級下容積再現(xiàn)（VR）、最大密度投影（MIP）腎動脈分支顯示情況。結果 腎動脈CT值隨著能級增高呈下降趨勢（P＜0.05），與56kev組比較，其他3組分別下降了20.38%、34.44%和45.80%。CNR、SNR隨著能級增高而升高（P＜0.05），與56kev組比較，其他3組CNR分別增加了16.60%、28.70%和38.40%，SNR分別增加了24.27%、58.94%和90.37%。噪聲隨著能級增高而降低（P＜0.05），與56kev組比較，其他3組噪聲分別降低了32.91%、51.08%和64.21%。結論 雙源CT單能量成像技術可以摸擬不同管電壓下腎動脈成像，為低能級掃描提供條件。

輻射劑量 低電壓 計算機體層成像 血管造影術

CT血管成像（CTA）具有無創(chuàng)、低風險以及提供更多影像信息的特點，目前廣泛應用于臨床[1]；但是CTA掃描范圍大，所需團注對比劑量多，易造成高輻射劑量及碘對比劑相關腎病。低劑量、低對比劑量是目前CTA研究的重點。腎動脈CTA可以無創(chuàng)地顯示腎動脈主干及各級分支，是腎腫瘤術前判斷有無腎動脈解剖變異以及腎動脈疾病的主要影像學檢查方法。以往低劑量血管成像大多是分高、低管電壓組進行對比研究，而本研究采用雙源CT雙能量掃描模式，利用單能量成像技術在同一對象上進行不同能量的顯示，以達到不同條件下腎動脈圖像顯示的對比，從而探討低能級條件下雙源CT單能量成像技術在腎動脈CTA檢查中的應用價值。

1 對象和方法

1.1 對象 選擇本院2016年3至11月行腎動脈CTA檢查的30例患者，其中男16例、女14例，年齡34～73（54.4±9.17）歲。排除有檢查禁忌證（如碘過敏、腎功能差等）的患者。所有患者自愿簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 檢查儀器和方法 檢查前禁食、水6h；使用德國西門子Somatom Definition Flash雙源64排CT機，掃描范圍從腎上極至髂脊，采用腳先進模式，深吸氣后屏住掃描；使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射對比劑（碘普羅胺，優(yōu)維顯 370，100ml：76.89g），流率 4.5ml/s，總量 1ml/kg；注射結束后加注0.9%氯化鈉溶液30ml；使用智能追蹤監(jiān)測掃描，閾值100HU，監(jiān)測位置為腎動脈起始處。雙能量模式掃描參數(shù)：A球管100kV，參考電流230mA；B球管為加錫140kV，參考電流178mA；開啟CARE Dose 4D模式，掃描層厚5mm，探測器32×0.6，螺距0.85，旋轉時間0.5s，重建層厚1mm。圖像窗寬350，窗位20。將雙能量數(shù)據(jù)1mm發(fā)送雙能量后處理軟件，選擇單能譜（monoenergetic）軟件，可供選擇能量范圍為 40～190kev；通過調(diào)節(jié)滑塊分別以不同管電壓對應的平均能量進行分組保存，分別為 80kV（56kev）組、100kV（63kev）組、120kV（69kev）組、140kV（76kev）組。對不同能級下的圖像進行容積再現(xiàn)（VR）、最大密度投影（MIP）等三維后處理。

1.2.2 圖像分析 對不同能級下的圖像進行圖形測量評價。（1）客觀評價：測量記錄同一層腎動脈起始處及豎脊肌CT值和標準差，感興趣區(qū)（ROI）大小為10mm2，計算3次測量結果的平均值，根據(jù)公式計算對比噪聲比（CNR）、信噪比（SNR）。SNR=CT腎動脈/SD腎動脈，CNR=（CT腎動脈-CT豎脊?。?SD豎脊肌；其中 CT腎動脈為腎動脈的平均CT值，SD腎動脈為腎動脈CT值的標準差，CT豎脊肌為豎脊肌的CT值，SD豎脊肌為背景噪聲。（2）主觀評價：由2位主治醫(yī)生采用雙盲5分評價法對4組患者腎動脈VR和MIP圖像進行評價：腎動脈清晰顯示，與周圍組織界限清晰可辨，可顯示腎動脈第4級屬支為5分；腎動脈邊緣較銳利，顯示清晰，與周圍組織對比明顯，能顯示腎動脈第3級屬支為4分；腎動脈較清晰，與周圍組織分辨較銳利，能顯示腎動脈第2級屬支為3分；腎動脈顯示較差，與周圍組織對比較差，僅顯示腎動脈第1級屬支為2分；腎動脈顯示不清，僅能顯示腎動脈主干為1分。

1.3 統(tǒng)計學處理 應用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件。計量資料

2 結果

2.1 圖像質量評分比較 不同能級的4組圖像都能較好地顯示腎動脈及其分支，見圖 1。56kev、63kev、69kev、76kev 組圖像質量評分分別為 （3.90±0.49）、（3.93±0.45）、（4.00±0.49）和（4.06±0.34）分，差異無統(tǒng)計學意義（F=1.27，PP＞0.05）；2位醫(yī)生對圖像的評分一致性較高（κ=0.79，P＜0.05）。

圖1 1例患者不同能級下腎動脈VR及MIP圖像[a-b：80kV（56kev）下腎動脈圖像，腎動脈主干（箭頭所示）、三級分支（三角形所示）顯示清楚，顆粒略粗，圖像質量評分4分；c-d：100kV（63kev）下腎動脈成像，腎動脈主干（箭頭所示）、三級分支（三角形所示）顯示清楚，邊緣光滑銳利，圖像質量評分4分；e-f：120kV（69kev）下腎動脈成像，腎動脈主干（箭頭所示）、三級分支（三角形所示）顯示清楚，對比好，邊緣光滑，圖像質量評分4分；g-h：140kV（76kev）下腎動脈成像，腎動脈主干（箭頭所示）、4級分支（三角形所示）顯示清楚，對比好，圖像質量評分5分]

2.2 腎動脈CT值、CNR、SNR及噪聲比較 腎動脈CT值隨著能級增高呈下降趨勢（P＜0.05），與56kev組比較，其他3組分別下降了20.38%、34.44%和45.80%。CNR、SNR隨著能級增高而升高（P＜0.05），與56kev組比較，其他3組CNR分別增加了16.60%、28.70%和38.40%，SNR分別增加了24.27%、58.94%和90.37%。噪聲隨著能級增高而降低（P＜0.05），與56kev組比較，其他3組噪聲分別降低了32.91%、51.08%和64.21%，見表1。

3 討論

雙源CT有2套X線球管-探測器系統(tǒng)，2套X線球管可以使用不同的管電壓、管電流掃描，同時采集到3組不同數(shù)據(jù)，即雙能量模式掃描。雙源CT可以在不增加輻射劑量的情況下，將得到的數(shù)據(jù)圖像重建成40～190kev連續(xù)的151組虛擬單能圖像[2]。常規(guī)CT發(fā)出的X線為混合能量X線，它的能量不是單一的，不同管電壓有不同的X光能量曲線。本研究根據(jù)不同管電壓的平均能量分為 80kV （56kev）、100kV（63kev）、120kV（69kev）和 140kV（76kev）組，在同一個檢查者上模擬重建出不同管電壓下的腎動脈成像。

表1 4個能級組患者的腎動脈CT值、CNR、SNR比較

隨著CT技術的臨床應用越來越廣泛，CT成為最主要的醫(yī)源性輻射危害的來源[3]。如何降低檢查過程中的輻射劑量是當前研究的熱點。輻射劑量受到多因素的影響，降低輻射劑量最常用的方法是降低管電壓、降低管電流、增大螺距等。其中管電壓決定了X線的質（即X線的穿透能力），輻射劑量與管電壓的平方呈正比，改變管電壓能有效降低輻射劑量[4]，但是圖像噪聲隨之增大，即低能量水平增加了圖像噪聲[5]。有研究表明管電壓80kV組與120kV組、100kV組比較，噪聲偏高但圖像能完成診斷，輻射劑量分別降低了33.6%和46.9%[6]。然而本研究各組輻射劑量無法計算出，因為在同一條件下進行的掃描。80kV（56kev）組噪聲與其他3組比較差異均有統(tǒng)計學意義，100kV（63kev）、120kV（69kev）、140kV（76kev）組噪聲較 80kV（56kev）組分別降低了32.91%、51.08%和64.21%，但是重建后的腎動脈圖像及腎動脈分支顯示清楚，不影響診斷。4個能級組腎動脈 CT值分別為 681.85、542.88、446.98和369.55HU，其他3組較80kV（56kev）組分別下降了20.38%、34.44%和45.80%。不同能級水平下腎動脈CT值變化較大，低能級呈高CT值的表現(xiàn)。有文獻報道較低的管電壓（100 kV或80kV）比常規(guī)管電壓（120kV）能提高碘對比劑的CT值，增加CTA血管與周圍組織的對比[7-10]。姚金坤等[11]研究結果顯示管電壓120kV降至80kV時，動脈CT值升高71.90%，而輻射劑量下降約55%。主要由于碘對比劑邊緣值（K值）的關系，低管電壓所產(chǎn)生的X線能量更接近K值，含碘的血管發(fā)生光電效應的概率大大增加，提高了衰減系數(shù)，增加了碘對比劑的CT值。因此，應用低管電壓行血管成像不僅可以大幅度降低輻射劑量，還能降低患者的對比劑量。

本研究最大特點歸納如下：（1）利用雙源CT單能量成像方法，對同一例檢查者一次掃描就能完成不同管電壓（大致相近平均能量）下的腎動脈成像，較以往用不同條件下進行分組掃描的設計更為便利，可以減少患者二次掃描的風險；（2）可以給低能級掃描腎動脈成像提供有利的條件；（3）不足之處在于不同管電壓只是用一個平均的能量來代替，并不是單一的，這樣造成的誤差就無法避免；缺少低對比劑量組的比較，無法明確80kV需要多少對比劑量。

綜上所述，雙源CT單能量成像技術可以摸擬不同管電壓下腎動脈成像，為低能級掃描提供條件。

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2016-12-23）

（本文編輯：陳丹）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.18.2016-2182

310022 杭州，浙江省腫瘤醫(yī)院放射科

邵國良，E-mail：738403817@qq.com