多層螺旋CT下肢動脈血管成像：容積再現(xiàn)及最大強度投影圖像質(zhì)量的影響因素

周淑琴，陳志光，李寧娜，刁換勝（通信作者）

廣州中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科 （廣東廣州 510020）

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2017年6－11月臨床擬診周圍動脈閉塞性疾病 （peripheral arterial occlusive disease，PAOD）或術(shù)前需要進行下肢動脈CTA檢查的61例患者的臨床資料, 男47例，女14例；年齡19～85歲，中位年齡65歲。

1.2 方法

1.2.1 掃描設(shè)備和參數(shù)

采用Toshiba Aqulion 64層螺旋CT機?；颊呷⊙雠P位，以雙側(cè)腘動脈作為監(jiān)測觸發(fā)點。使用雙筒高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈先以4.0 ml/s注入非離子型碘對比劑（ultravist 370 mgI/ml）100 ml，隨即以相同流率追加40 ml 0.9%氯化鈉注射液。啟動對比劑智能跟蹤Sure-Start技術(shù)，于開始注射對比劑后20 s對監(jiān)測層面進行連續(xù)動態(tài)掃描，待觀察到任意一側(cè)腘動脈出現(xiàn)對比劑即啟動掃描，范圍覆蓋腹主動脈下段至足底。

管電壓采用100 kVp或120 kVp，其中部分低管電壓組配合管電流調(diào)制技術(shù)（預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)10，管電流限值50～400 mA），球管旋轉(zhuǎn)速度500 ms/rot，準直64 mm×0.5 mm，螺距因子0.828，C-FOV 400 mm。掃描為頭足向。

1.2.2 圖像重建和后處理

設(shè)定層厚1.0 mm，間隔0.8 mm，分別以卷積核FC11，F(xiàn)C12，F(xiàn)C13，F(xiàn)C14，F(xiàn)C15重建主-髂段圖像，獲得信號強度相同而噪聲不同的5組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)重建后傳至工作站（Vital，Vitrea 2，V3.9）進行圖像后處理。顯示方法包括VR和MIP。觀察VR圖像的窗設(shè)置為窗寬250 HU，窗位300 HU；觀察MIP圖像的窗設(shè)置為窗寬600 HU，窗位400 HU。

1.2.3 數(shù)據(jù)測量

用感興趣區(qū)（region of interest，ROI）法測量腹主動脈CT值，ROI位于血管腔內(nèi)并盡可能大，同時避免容積效應(yīng)的影響。測量左、右腰大肌CT值并計算平均數(shù)代表背景信號（ROI面積為10 mm2），取平均值。測量周圍空氣CT值的標準差（SD）代表圖像噪聲（noise, N），分別取左、中、右三點（ROI面積為10 mm2），取平均值。信噪比（signalto-noise ratio,SNR）=腹主動脈CT值/圖像噪聲；對比噪聲比（contrast-to-noise ratio,CNR）=（腹主動脈CT值-背景信號）/圖像噪聲；對比度=腹主動脈CT值-背景信號。

數(shù)學競賽中的問題專業(yè)、抽象并且難度較大，所以就促使其具有一定的趣味以及教育性。在準備使用圖論時，首先要先掌握圖論的使用原理、方法以及使用過程中存在的問題以及問題的解決方法。在競賽中使用圖論能增強學生對書本上知識的理解，從而簡單方便的解決社會活動中存在的各種問題，不僅培養(yǎng)學生分析問題的能力，還培養(yǎng)他們通過分析問題，擴散思路，從而提高解決問題的能力。針對教師，用一些教育軟件以及教育案例融入到教學中，不僅可以提高教師的教學水平，還可以提高學生對知識的清晰度和掌握能力。參加一場數(shù)學競賽，通過事前的準備及學習，學生們可以學到很多書本上以及生活中常見的解決問題的方法。

1.3 效果評價

由2名在血管影像診斷方面有經(jīng)驗的放射科醫(yī)師采用盲法獨立完成，在后處理工作站上分別對所有患者VR和MIP圖像質(zhì)量進行主觀評價，并進行觀察者間一致性分析。最后結(jié)果以取得一致意見為準。

MIP和VR圖像各分為4個等級：4分（優(yōu)秀）為血管清晰，對比好，血管壁光滑；3分（良好）為血管清晰，對比良好，血管壁輕度毛糙但不影響診斷；2分（中等）為血管對比不佳，小血管、邊緣分支及側(cè)支血管觀察受影響或血管壁明顯毛糙，但仍可診斷；1分（差）為血管觀察不清，無法診斷。每例患者的總體圖像質(zhì)量定義為三部分血管中圖像質(zhì)量評分的最低值。

1.4 統(tǒng)計學處理

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。符合正態(tài)分布的計量資料兩兩比較采用獨立樣本t檢驗，方差不齊計量資料采用秩和檢驗，α=0.05作為檢驗水準，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義；采用Spearman秩相關(guān)分析CNR、SNR及N與圖像質(zhì)量的相關(guān)性，確定VR和MIP圖像質(zhì)量影響因素；2名觀察者對圖像質(zhì)量總體評價的一致性采用Kappa檢驗。

2 結(jié)果

61例主-髂段5種不同重建算法（FC11，F(xiàn)C12，F(xiàn)C13，F(xiàn)C14，F(xiàn)C15）共獲得305組VR和MIP圖像。

2.1 CNR、SNR及N與圖像質(zhì)量的相關(guān)性

以VR和MIP圖像等級評價為標準，采用Spearman秩相關(guān)分析CNR、SNR及N與圖像質(zhì)量的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與VR圖像相關(guān)性：CNR=0.73，SNR=0.72，N=-0.59；與MIP圖像相關(guān)性：CNR=0.61，SNR=0.60，N=-0.48。

2.2 VR、MIP優(yōu)秀與良好圖像的CNR、SNR、N

以VR圖像為評價目標，132圖優(yōu)秀，115圖良好；優(yōu)秀與良好圖像的N、SNR和CNR比較，差異有統(tǒng)計學意義（采用兩獨立樣本t檢驗，CNR：t=-11.014，P＜0.05；SNR：t=-10.673，P＜0.05；N ：t=7.455，P＜0.05）。見表1。

以MIP圖像為評價目標，210圖優(yōu)秀，77圖良好；優(yōu)秀與良好圖像的N、SNR和CNR比較，差異有統(tǒng)計學意義（采用兩獨立樣本比較t檢驗，CNR：t=-11.667，P＜0.05；SNR：t=-11.239，P＜0.05；N：t=7.236，P＜0.05）。見表1。

優(yōu)秀的MIP圖像與優(yōu)秀的VR圖像CNR、SNR和N比較，差異有統(tǒng)計學意義（采用兩獨立樣本比較t檢驗，CNR：t=-3.467，P=0.001；SNR：t=-3.397，P=0.001；N：t=3.419，P=0.001）。見表1。且VR對源圖像質(zhì)量的要求更高。

表1 VR與MIP優(yōu)秀及良好圖像CNR、SNR、N比較（±s）

表1 VR與MIP優(yōu)秀及良好圖像CNR、SNR、N比較（±s）

注：與良好圖像比較，aP＜0.05；與MIP優(yōu)秀圖像比較，bP＜0.05

VR優(yōu)秀 132 86.86±39.72ab 97.11±44.37ab 7.54±3.99ab良好 115 43.61±19.96 49.85±23.24 12.89±6.72 MIP優(yōu)秀 210 71.69±39.16a 80.52±43.72a 9.26±5.27a良好 77 31.94±18.21 37.02±21.28 17.02±8.85

2.3 VR、MIP圖像與5個參數(shù)的相關(guān)性

以FC11為標準處理，Spearman秩相關(guān)分析結(jié)果顯示，主-髂段VR、MIP圖像與5個參數(shù)（血管平均增強CT值、對比度、CNR、SNR和N）均存在相關(guān)性，與血管平均增強CT值、CNR、SNR以及對比度正相關(guān)，與N負相關(guān)；VR、MIP圖像質(zhì)量與CNR相關(guān)性最高，其次為SNR，而N對圖像質(zhì)量的影響最小。見表2。

表2 主-髂段VR、MIP圖像與5個參數(shù)的相關(guān)性

以VR圖像為評價目標，38例優(yōu)秀，16例良好，7例中等。圖像優(yōu)秀與良好的5個參數(shù)比較，差異有統(tǒng)計學意義（血管平均增強CT值、對比度及N比較因方差不齊采用秩和檢驗，統(tǒng)計值 =-3.82，P＜0.001；統(tǒng)計值=-3.949，P＜0.001；統(tǒng)計值=2.609，P=0.017。SNR和CNR比較均采用兩獨立樣本t檢驗，t=-4.534，P＜0.001；t=-4.727，P＜0.001），CNR對圖像質(zhì)量影響最大，其次為SNR，N對圖像的影響最小。見表3。

以MIP圖像為評價目標，48例優(yōu)秀，11例良好，2例中等。圖像優(yōu)秀與良好的5個參數(shù)比較，差異有統(tǒng)計學意義（血管平均增強CT值、CNR、SNR及N值比較因方差不齊采用秩和檢驗，統(tǒng)計值=-4.39，P＜0.001；統(tǒng)計值=-6.126，P＜0.001；統(tǒng)計值=-5.861，P＜0.001；統(tǒng)計值=2.617，P=0.023。對比度比較采用兩獨立樣本t檢驗，t=-3.479，P＜0.001）。CNR對圖像質(zhì)量影響最大，其次為SNR，N對圖像的影響最小。見表3。

表3 VR與MIP優(yōu)秀及良好CTA圖像參數(shù)比較（±s）

表3 VR與MIP優(yōu)秀及良好CTA圖像參數(shù)比較（±s）

注：與良好圖像比較，aP＜0.05

圖像 例數(shù)（HU） SNR CNR VR優(yōu)秀 38575.92±94.15a515.52±95.33a4.92±2.23a133.86±45.55a119.63±40.96a良好 16486.11±71.51 423.23±70.09 7.48±3.64 77.47±30.35 67.15±25.98 MIP優(yōu)秀 48 558.89±96.20a497.53±97.89a5.20±2.34a124.41±46.20a110.64±41.79a良好 11 452.35±66.02389.56±64.02 8.39±3.88 63.55±26.39 54.54±22.85平均增強CT值（HU）對比度（HU）N

2.4 2名觀察者對圖像質(zhì)量的評價一致性

2名觀察者對圖像質(zhì)量總體評價具有較高的一致性（VR：Kappa=0.719，P＜0.05；MIP：Kappa=0.678，P＜0.05)。

3 討論

現(xiàn)代CT技術(shù)的快速發(fā)展在帶來更精確診斷的同時也伴隨著更海量圖像信息的產(chǎn)生。對于現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的64層螺旋CT機，一次下肢動脈增強掃描所產(chǎn)生的容積數(shù)據(jù)圖像約1 500幅（重建層厚1 mm，重建間隔0.8 mm），給傳統(tǒng)橫斷面閱片模式帶來了極大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代影像診斷新模式要求能更直觀綜合地觀察圖像，對于血管成像更是如此，各種三維成像技術(shù)由此順應(yīng)而生并迅速發(fā)展起來。Fishman等[8]認為CTA的顯示技術(shù)首先是VR，然后是MIP補充；聯(lián)合VR與MIP并結(jié)合橫斷圖像可充分反映CTA結(jié)果。Suzuki等[9]、Addis等[10]也驗證了VR的顯示優(yōu)勢，并且同時反映了VR定量血管管徑優(yōu)于其他技術(shù)。Suzuki等[9]研究還發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)造影劑密度和合理的重建卷積核都是影響圖像的重要參數(shù)，也就是血管強化CT值是CTA的重要影響因素，而圖像的N也是圖像質(zhì)量的重要構(gòu)成部分。

本研究從CTA VR及MIP圖像質(zhì)量角度研究其與圖像N、SNR和CNR的相關(guān)性，得出結(jié)論CTA三維MIP和VR圖像質(zhì)量的最主要影響因素是CNR，其次是SNR，與N相關(guān)性最低。說明較高的血管對比強化值是保障CTA三維圖像質(zhì)量優(yōu)秀的最主要因素，與于紅等[11]報道優(yōu)秀的強化效果成就良好的CTA圖像質(zhì)量相似。并且VR圖像質(zhì)量對數(shù)據(jù)要求高于MIP。

本研究同時顯示N對CTA圖像質(zhì)量的影響力不如血管強化對比度的影響力，說明保障CTA質(zhì)量的關(guān)鍵是保證良好的目標血管強化值和對比度，在此前提下，可以通過各種技術(shù)合理降低X線輻射，雖然會增加N，但對CTA三維重建圖像（VR、MIP）質(zhì)量影響較小，因此低劑量CTA也有足夠的發(fā)展空間。

本研究的缺陷之一是僅納入下肢動脈主-髂段進行分析，原因在于主-髂段血管位于盆腔，體層較厚，圖像N更明顯，利用主-髂段的圖像數(shù)據(jù)可以基本體現(xiàn)整個下肢動脈的圖像分析結(jié)果。