能譜CT智能匹配技術(shù)聯(lián)合自適應(yīng)迭代重建技術(shù)在布加綜合征中的應(yīng)用

蘇蕾，胡麗麗，吳艷，高劍波

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，河南鄭州 450052；

布加綜合征（Budd-Chiari syndrome，BCS）是一種復(fù)雜的靜脈血管系統(tǒng)疾病，目前能譜CT肝臟靜脈系統(tǒng)成像研究主要集中在門靜脈[1-4]?？梢酝ㄟ^(guò)增加對(duì)比劑用量、濃度或增加X(jué)線劑量等獲得較高質(zhì)量的圖像，但同時(shí)也增加了對(duì)比劑不良反應(yīng)的發(fā)生率和X線輻射劑量。第二代能譜CT中的智能匹配技術(shù)可根據(jù)受檢者的體型和給定噪聲指數(shù)（noise index，NI）自動(dòng)選擇適合受檢者的能譜掃描參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)體化能譜成像，有利于減少受檢者的輻射劑量。本研究擬探討能譜 CT智能匹配技術(shù)聯(lián)合自適應(yīng)迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技術(shù)在提高 BCS圖像質(zhì)量、減少對(duì)比劑用量及優(yōu)化輻射劑量中的價(jià)值，以提高 BCS的診斷正確率，為臨床診斷和治療提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象 前瞻性納入 2015年 7月—2016年12月鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院收治的因肝區(qū)疼痛、腹水、下肢水腫、色素沉著甚至下肢靜脈曲張、上消化道出血等疑似BCS并行能譜CT血管成像的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患有嚴(yán)重心臟病、糖尿病、高血壓等；②有碘過(guò)敏史患者；③18歲以下患者；④伴有甲狀腺毒癥者。經(jīng)臨床最終確診為BCS患者120例，其中男78例，女42例；年齡25~74歲，平均（45±11）歲；體重指數(shù)（body mass index，BMI）18.74~34.81 kg/m2，平均（23.8±2.8）kg/m2。采用隨機(jī)數(shù)字表法分為研究組和對(duì)照組，每組60例。兩組患者性別、年齡、BMI比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；研究組有效管電流大于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01），見(jiàn)表1。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，檢查前所有患者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery CT，研究組先行常規(guī)120 kVp上腹部平掃，然后采用能譜智能匹配技術(shù)（GSI~assist）進(jìn)行能譜掃描，設(shè)置NI為12 HU，探測(cè)器寬度40 mm，轉(zhuǎn)速0.6 s，螺距1.375∶1，層厚、層間距為5.00 cm，可智能匹配患者掃描所需的轉(zhuǎn)速、管電流，對(duì)比劑采用碘海醇，用量1.6 ml/kg。對(duì)照組采用常規(guī)120 kVp掃描，自動(dòng)管電流180~600 mA，轉(zhuǎn)速、NI、螺距、層厚、層間距同研究組，對(duì)比劑采用碘海醇，用量1.8 ml/kg。研究組采用能譜分析軟件，重組出40~60 keV的單能量圖像，并分別采用濾波反投影（FBP）和ASIR技術(shù)（重組百分比為10%）獲得A組和B組圖像。對(duì)照組采用FBP技術(shù)重組獲得C組圖像。

掃描方法：掃描范圍自膈頂部至肝脾下緣水平，掃描方向?yàn)轭^向足側(cè)。增強(qiáng)掃描使用高壓注射器經(jīng)外周肘靜脈注射對(duì)比劑碘海醇（歐乃派克，350 mgI/ml），采用雙流率注射法（4.0 ml/s注入80%藥量，2.0 ml/s注入20%藥量，4.0 ml/s注入40 ml生理鹽水）。采用智能追蹤技術(shù)，監(jiān)測(cè)肝門區(qū)門靜脈主干，設(shè)置觸發(fā)閾值為100 HU，掃描結(jié)束后延遲40 s掃描獲得肝靜脈及下腔靜脈圖像。

1.3 圖像分析 掃描結(jié)束后，兩種掃描方案的圖像重建層厚、層間距均為1.25 mm及0.625 mm，數(shù)據(jù)測(cè)量采用1.25 mm，血管重建采用0.625 mm，在AW 4.6工作站采用GSI Volume Viewer軟件對(duì)重建圖像進(jìn)行分析，測(cè)量并記錄相關(guān)參數(shù)。所有圖像的測(cè)量均采用橫斷面圖像，測(cè)量血管時(shí)感興趣區(qū)（ROI）盡量放置在血管的中心位置，占血管腔總面積的2/3，測(cè)量CT值時(shí)避開(kāi)有栓子的管腔，每個(gè)部位在上下3個(gè)連續(xù)層面測(cè)量，取平均值。分別測(cè)量3組圖像門靜脈主干、肝靜脈、下腔靜脈、肝臟及前腹壁皮下脂肪CT值及標(biāo)準(zhǔn)差（SD），根據(jù)公式（1）計(jì)算門靜脈、肝靜脈、下腔靜脈及肝臟的 CNR。測(cè)量前腹壁皮下脂肪及豎脊?。p側(cè)豎脊肌取平均值），以所測(cè)量的每個(gè)ROI CT值的SD值作為圖像的噪聲，分別表示為N脂肪和N豎脊肌。

其中，CT1為所測(cè)量血管的CT值，CT2為皮下脂肪CT值，SD2為皮下脂肪的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.4 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) CT圖像的主觀評(píng)分由2名有經(jīng)驗(yàn)的影像科副主任醫(yī)師采用盲法對(duì)各組圖像進(jìn)行評(píng)分，采用5級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[5]：5分為總體圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良，4分為總體圖像質(zhì)量高于平均水平，3分為總體圖像質(zhì)量處于平均水平，2分為總體圖像質(zhì)量欠佳，1分為總體圖像質(zhì)量不能接受。

1.5 掃描劑量 記錄所有受檢者掃描對(duì)應(yīng)的 CT容積劑量指數(shù)（CT dose index volume，CTDIvol）及掃描長(zhǎng)度（L），根據(jù)公式（2）、（3）計(jì)算劑量長(zhǎng)度乘積（dose-length product，DLP）及有效劑量（effective dose，ED）。

其中，K為不同部位的轉(zhuǎn)換系數(shù)，歐盟委員會(huì)CT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指南[5]中腹部的K值取0.034 mSv/（mGy·cm）。1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0軟件，計(jì)量資料以x±s表示，方差齊時(shí)采用單因素方差分析，方差不齊時(shí)采用DunnettT3檢驗(yàn)，組間比較采用Bonferroni法。BMI與CTDIvol的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)分析。3組圖像的總體圖像質(zhì)量評(píng)分采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量 研究組與對(duì)照組輻射劑量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；研究組有效管電流高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01），見(jiàn)表1。

表1 兩組BCS患者的一般資料及輻射劑量比較（±s）

表1 兩組BCS患者的一般資料及輻射劑量比較（±s）

注：BMI：體重指數(shù)；CTDIvol：CT容積劑量指數(shù)；DLP：劑量長(zhǎng)度乘積

分組例數(shù) 年齡（歲） 性別（男/女，例）BMI（kg/m2）有效管電流（mA）CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）研究組60 43±1 3 36/24 24.39±2.80 287±64 9.88±2.23 344.82±42.42對(duì)照組60 44±7 42/18 23.31±2.73 198±69 9.01±2.23 312.43±51.23 t/χ2值P值1.402>0.05 3.197>0.05 2.013>0.05 6.71 9<0.0 1 0.056>0.05 0.049>0.05

2.2 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià) 在40 keV水平，B組門靜脈、肝靜脈、下腔靜脈及肝臟的 CNR均高于 A、C組，3組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）；在50 keV水平，B組門靜脈CNR高于A組，肝靜脈、下腔靜脈及肝臟的CNR均高于A、C組，3組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）；在60 keV水平，B組肝臟CNR高于A組，門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈的CNR均高于A、C組，3組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。兩兩比較結(jié)果顯示：在40 keV水平，除A、C組門靜脈、肝靜脈、下腔靜脈及肝臟的CNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）外，其余各組間CNR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（q=5.019~23.129，P<0.05）；在50 keV水平，除 B組與 A組門靜脈 CNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）外，其余各組間CNR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（q=4.675~19.652，P<0.05）；在60 keV水平，除A組與B組間肝臟CNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）外，其余各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（q=4.981~11.542，P<0.05）。見(jiàn)圖1。

圖1 3組BCS血管掃描圖像CNR比較。A、B、C分別為40 keV、50 keV、60 keV單能量掃描

2.3 圖像噪聲 B組脂肪和豎脊肌圖像噪聲最低（圖2），3組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。兩兩比較結(jié)果顯示：B組分別與A、C組比較，脂肪和豎脊肌圖像噪聲差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），C組脂肪和豎脊肌圖像噪聲高于B組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見(jiàn)表2。

圖2 3組腹壁皮下脂肪、豎脊肌的圖像噪聲。A、B為C組，男，51歲，腹壁皮下脂肪、豎脊肌的圖像噪聲分別為13.5 HU、12.1 HU；C、D為B組，男，43歲，腹壁皮下脂肪、豎脊肌的圖像噪聲分別為13.3 HU、12.8 HU；E、F為A組，男，46歲，腹壁皮下脂肪、豎脊肌的圖像噪聲分別為16.4 HU、14.5 HU

表2 3組圖像噪聲SD值比較（±s，HU）

表2 3組圖像噪聲SD值比較（±s，HU）

分組N 脂肪N 豎脊肌A組14.55±2.07 16.21±2.01 B組11.13±1.19 12.49±1.60 C組12.33±1.92 13.24±1.91 F值8.748 9.917 P值<0.001<0.00 1

2.4 主觀評(píng)分 在40~60 keV單能量水平，3組主觀評(píng)分差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。兩兩比較結(jié)果顯示：在40 keV水平，除A、B組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）外，其余各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；在50 keV水平，除B、C組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）外，其余各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）；在60 keV水平，除A、C組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）外，其余各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見(jiàn)表3。

表3 各組圖像主觀評(píng)分比較（±s，分）

表3 各組圖像主觀評(píng)分比較（±s，分）

分組例數(shù)40 keV 50 keV 60 keV A組60 2.97±0.46 3.45±0.56 3.68±0.59 60 B組3.12±0.49 3.67±0.61 3.91±0.66 C組60 3.61±0.53 3.61±0.53 3.61±0.53 Z值43.065 15.439 23.156 P值<0.01<0.01<0.01

3 討論

3.1 低對(duì)比劑量在BCS中的應(yīng)用價(jià)值 BCS是由于肝靜脈或下腔靜脈狹窄或閉塞，導(dǎo)致肝后性門靜脈高壓或下腔靜脈高壓，是一個(gè)慢性發(fā)展的過(guò)程，長(zhǎng)期壓力增高可繼發(fā)肝內(nèi)外側(cè)支循環(huán)形成。既往對(duì)于肝臟靜脈血管成像的研究對(duì)門靜脈的報(bào)道較多，張龍敏等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在降低對(duì)比劑濃度的前提下，GSI最佳CNR單能量圖像能夠很好地顯示門靜脈及其分支。Zhao等[4]研究發(fā)現(xiàn)，能譜CT單能量成像在降低對(duì)比劑用量的同時(shí)可以獲得滿意的門靜脈圖像。因此，能譜CT掃描模式的單能量成像可以應(yīng)用于BCS血管成像。

由于對(duì)比劑到達(dá)門靜脈的時(shí)間比較長(zhǎng)，門靜脈內(nèi)對(duì)比劑的濃度經(jīng)體循環(huán)血液的稀釋而降低，尤其對(duì)于BCS患者，增寬靜脈掃描的時(shí)間窗及增加對(duì)比劑濃度或劑量是獲得理想的靜脈系統(tǒng)血管圖像的主要影響因素，這樣增加了患者的輻射劑量，加重其經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，還可能引起或加重對(duì)比劑腎病[7]。本研究采用能譜掃描模式結(jié)合1.6 ml/kg進(jìn)行對(duì)比研究，在不降低圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上減少對(duì)比劑的用量，同時(shí)采用雙流量對(duì)比劑注射法，在低對(duì)比劑用量的條件下保證了門靜脈內(nèi)對(duì)比劑的濃度。

3.2 低掃描劑量在 BCS中的應(yīng)用價(jià)值 在能譜 CT應(yīng)用的初期，大多數(shù)研究認(rèn)為其劑量高于常規(guī)CT掃描[8]，隨著能譜技術(shù)的發(fā)展，能譜CT成像與常規(guī)CT掃描成像可以達(dá)到相似的輻射劑量。與常規(guī)腹部掃描序列圖像相比，能譜CT 65 keV單能量圖像在空間分辨率、圖像噪聲及CNR方面所獲取的圖像與其相當(dāng)[8]。林曉珠等[9]、呂培杰等[10]的研究表明，65 keV單能量圖像的噪聲低于常規(guī) 120 kVp圖像，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能譜智能匹配技術(shù)產(chǎn)生的單能量圖像的噪聲略低于常規(guī)120 kVp掃描，與該研究結(jié)論一致。

能譜CT是采用單源瞬時(shí)雙kVp切換技術(shù)，無(wú)法降低管電壓，僅能通過(guò)調(diào)整管電流降低輻射劑量[11]。呂培杰等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，能譜智能匹配技術(shù)與能譜手動(dòng)選擇模式及常規(guī)120 kVp掃描的輻射劑量無(wú)顯著差異。本研究發(fā)現(xiàn)，在相同的NI條件下，能譜智能匹配掃描模式與常規(guī)120 kVp掃描模式輻射劑量相當(dāng)，兩者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。因此推測(cè)與常規(guī)CT掃描相比，可以通過(guò)降低能譜CT管電流減少輻射劑量，并通過(guò)聯(lián)合迭代重建彌補(bǔ)升高的圖像噪聲。

總之，能譜CT掃描模式較常規(guī)CT掃描減少了對(duì)比劑的用量，不但可以獲得較常規(guī)CT掃描更佳的圖像，而且通過(guò)能譜智能匹配技術(shù)的應(yīng)用降低了患者的輻射劑量。然而，本研究?jī)H對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)估，未涉及 BCS的診斷能力及臨床應(yīng)用，有待后續(xù)研究深入探討。

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