寬體探測(cè)器單源雙能CT 肝臟圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

王 楠 劉愛連 劉義軍 劉靜紅 朱姣姣 楊偉萍

多層螺旋CT 是目前臨床應(yīng)用最廣泛的肝臟影像學(xué)檢查方法。隨著設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，在原有空間分辨率、時(shí)間分辨率的基礎(chǔ)上，能譜CT 增加了能量分辨率及理化性質(zhì)分辨率[1]，并以其特有的單能量圖像、有效原子序數(shù)、基物質(zhì)濃度及能譜曲線等，為臨床診斷提供了更多的分析工具和定量指標(biāo)[2-3]。而圖像質(zhì)量是放射科醫(yī)師一直關(guān)注的重點(diǎn)，亦是正確診斷的首要條件[4]。如何在能譜成像過(guò)程中，進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量具有重要臨床應(yīng)用價(jià)值。本文將寬體探測(cè)器Revolution CT 機(jī)與HD 750CT 機(jī)進(jìn)行對(duì)比，探討能譜成像模式的肝臟圖像質(zhì)量。

方 法

1. 一般資料

收集2017 年10 月至11 月應(yīng)用Revolution CT 機(jī)進(jìn)行上腹單源雙能CT 增強(qiáng)掃描的患者，為A 組；以及同時(shí)期應(yīng)用HD 750 CT 機(jī)進(jìn)行上腹單源雙能CT增強(qiáng)掃描的患者，為B 組。記錄每位患者第一肝門層面圖像的長(zhǎng)徑（a）、短徑（b），計(jì)算腹圍（L）：L=πb+2(a-b)。入組標(biāo)準(zhǔn)：①掃描模式為能譜掃描模式；②肝內(nèi)無(wú)占位性病變，無(wú)脂肪肝；③腹圍介于80 ～85cm。最終入組：A 組37 例，其中男27 例，女10 例，中位年齡63 歲；B 組39 例，其中男17 例，女22 例，中位年齡58 歲。

2. 掃描方法

所 有 檢 查 均 在Revolution CT 機(jī)（GE Healthcare，USA）或Discovery HD 750CT 機(jī)上進(jìn)行，Revolution CT 機(jī)掃描患者為A 組，HD 750CT 機(jī)為B 組。掃描前4 小時(shí)禁食、禁水。均采用能譜成像模式（gemstone spectral imaging， GSI），管電壓為高低能量（140kVp 和80kVp）瞬時(shí)切換，管電流320mA-400mA，球管轉(zhuǎn)速0.6s/r。A 組：ASiR-V40%，探測(cè)器寬度80mm，螺距0.992：1；B 組：ASiR40%，探測(cè)器寬度40mm，螺距1.375：1。兩組掃描層厚/層間隔5mm，矩陣512×512，掃描野L，標(biāo)準(zhǔn)圖像重建。平掃后采用高壓注射器于肘靜脈注射碘對(duì)比劑（碘海醇300 mgI/ml）80ml，速率3.5ml/s。動(dòng)脈期為注藥后28s 開始掃描，門脈期為動(dòng)脈期后再延遲28s，平衡期為門脈期后90s。

3.輻射劑量

記錄每位患者的管電流及容積CT 劑量指數(shù)（volume CT dose index， CTDIvol）。

4. 圖像分析與測(cè)量

4.1 客觀評(píng)價(jià)：原始圖像傳至AW4.6 工作站，利用能譜分析軟件（GSI viewer）分別在5mm 平掃mono 圖像（40keV、50keV、70keV）及5mm 門靜脈期圖像（40keV、50keV、70keV）進(jìn)行測(cè)量。兩位醫(yī)師分別于第一肝門層面肝右葉內(nèi)放置3 個(gè)ROI，大小為10mm×10mm，于平掃圖像同層面右側(cè)背部皮下脂肪放置三個(gè)ROI，大小為5mm×5mm，于門靜脈期圖像同層面右側(cè)放置三個(gè)ROI，大小為5mm×5mm。測(cè)量數(shù)據(jù)包括肝臟、皮下脂肪、豎脊肌的CT 值和標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD），所測(cè)數(shù)據(jù)分別取均值。計(jì)算肝臟的對(duì)比噪聲比（contrast noise ratio， CNR）：CNR=(CT肝臟-CT豎脊肌或皮下脂肪)／SD豎脊肌或皮下脂肪，計(jì)算肝臟的信噪比（signal noise ratio， SNR）：SNR=CT肝臟／SD豎脊肌或皮下脂肪。

4.2 主觀評(píng)價(jià)：由兩位醫(yī)師（分別工作5 年，3 年）共同對(duì)兩組圖像進(jìn)行4分制主觀評(píng)價(jià)（4分好，1分差），意見不統(tǒng)一時(shí)協(xié)商一致，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)在合適窗寬、窗位條件下，觀察肝臟邊緣清晰度，肝實(shí)質(zhì)的噪聲及偽影以及門靜脈顯示是否清晰、與周邊肝實(shí)質(zhì)的對(duì)比情況（表1）。

5. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

運(yùn)用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件，對(duì)兩位醫(yī)師所測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行組內(nèi)相關(guān)系數(shù)(intraclass correlation coefficient， ICC)檢驗(yàn)，ICC ＞0.75 為一致性良好。若一致性良好，選擇高年資醫(yī)師測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。應(yīng)用Mann-Whitney U 比較兩組間管電流，主觀評(píng)分，平掃圖像（70keV）肝臟CNR 及平掃圖像（40keV）肝臟SNR 的差異性；應(yīng)用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)比較兩組間年齡，腹圍，CTDIvol，平掃圖像（40keV）肝臟SD 值、CNR，平掃圖像（70keV）肝臟SD值、SNR，平掃圖像（50keV）及門靜脈期（40keV、50keV、70keV）圖像肝臟SD值、CNR、SNR的差異性，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.一般資料對(duì)比結(jié)果

A 組27 男，10 女，中位年齡63 歲；B 組17 男，22 女，中位年齡58 歲。兩組患者年齡，腹圍均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05，表2）。

2.一致性檢驗(yàn)

圖1 A ～D.分別為Revolution CT 平掃（70keV）、門靜脈期圖像（70keV、50keV、40keV），主觀評(píng)分分別為：2 分、4 分、3 分、3 分。

圖1 A ～D.分別為HD750 CT 平掃（70keV）、門靜脈期圖像（70keV、50keV、40keV），主觀評(píng)分分別為3 分、3分、2 分、2 分。

表1 主觀評(píng)分表

表2 兩組患者年齡對(duì)比結(jié)果

表3 兩位醫(yī)師測(cè)量數(shù)據(jù)一致性檢驗(yàn)

表4 兩組主觀評(píng)分比較結(jié)果

表5 兩組間各參數(shù)比較

表6 兩組輻射劑量對(duì)比

兩位醫(yī)師測(cè)量數(shù)據(jù)一致性良好（組內(nèi)相關(guān)系數(shù)“*”所示數(shù)據(jù)應(yīng)用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)，代表Z值ICC＞0.8，表3）。

3.主觀評(píng)分

A 組40keV、50keV、70keV 門靜脈期圖像主觀評(píng)分高于B 組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，兩組平掃圖像主觀評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表4，圖2）。

4.客觀評(píng)價(jià)

兩組平掃圖像肝臟CNR 及SNR 均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，A 組CNR 及SNR 均 高 于B 組。40keV、50keV、70keV 門靜脈期圖像，兩組SD 值，CNR 和SNR 均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05，表5)，A 組SD 值低于B 組，CNR 和SNR 均高于B 組。

5.管電流及輻射劑量對(duì)比結(jié)果

兩組管電流無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。兩組CTDIvol 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）。A 組CTDIvol低于B 組。結(jié)果見表6。

討 論

常規(guī)多層螺旋CT因其成像速度快、密度分辨率高、避免器官重疊、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，成為臨床工作中診斷肝臟疾病的首選影像學(xué)檢查方法。但常規(guī)CT 成像通常采用120kVp 條件進(jìn)行掃描，獲得混合能量圖像，產(chǎn)生硬化偽影[5]。而能譜CT 的高壓發(fā)生器在亞毫秒內(nèi)完成瞬時(shí)140 ～80kVp 高低能量的周期切換，可同時(shí)同角度進(jìn)行兩個(gè)能量的采樣[6]，去除硬化偽影，獲得單能量CT 值，能譜曲線，多種物質(zhì)分析圖像及相應(yīng)密度值和有效原子序數(shù)，其優(yōu)勢(shì)越來(lái)越被學(xué)界認(rèn)可[7-8]。實(shí)現(xiàn)能譜成像，探測(cè)器需具備以下特點(diǎn)：①初始速度快；②余暉效應(yīng)低；③發(fā)射光譜和光電二極管良好的匹配性；④良好的通透性和穩(wěn)定性[6]。因肝臟為雙重血供器官，以門靜脈供血為主，占70%～80%[9]，故肝臟增強(qiáng)圖像選取門靜脈期進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。

掃描條件分析：①管電流（mA）：X 射線管曝光時(shí)單位時(shí)間內(nèi)由陰極發(fā)出轟擊陽(yáng)極靶面的電子流，管電流越大，所獲取圖像的SNR 越高[10]。本研究中Revolution CT 機(jī)與HD 750 CT 機(jī)管電流均在同一范圍內(nèi)（320 ～400mA）。②自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）首先建立噪聲性質(zhì)和被掃描物體的模型，并利用迭代的方法對(duì)噪聲加以校正和抑制，得到清晰的圖像。通過(guò)迭代重建技術(shù)，可以保證低劑量和圖像質(zhì)量的平衡[6]。全模型實(shí)時(shí)迭代重建技術(shù)（adaptive statistical iterative reconstruction-V， ASIR-V）是在基于模型的迭代重建（model-based iterative reconstruction， MBIR）基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新的迭代重建技術(shù)，MBIR 與ASIR 相比，較好保留了圖像質(zhì)量并降低圖像噪聲，缺點(diǎn)在于重建費(fèi)時(shí)[11-12]。前置ASIR-V 通過(guò)調(diào)節(jié)管電流的模式改變輻射劑量，后置ASIR-V 重建時(shí)放棄MBIR 最為費(fèi)時(shí)的系統(tǒng)光學(xué)模型，縮短了重建時(shí)間，進(jìn)一步優(yōu)化圖像處理[13]。因隨著迭代重建權(quán)重增加，噪聲值逐漸下降[14]，故本研究?jī)膳_(tái)CT 機(jī)控制在同等權(quán)重（40%），并均采用前置迭代重建，盡量保證可控因素一致。③探測(cè)器：探測(cè)器越寬，成像速度越快，圖像質(zhì)量越好。Revolution CT 機(jī)探測(cè)器采用新一代寶石材質(zhì)，Z 軸16cm，具有優(yōu)秀的初始速度和余暉效應(yīng)性能。④螺距：增大螺距，掃描范圍內(nèi)任何一點(diǎn)暴露在X 線束下的時(shí)間將減少，輻射劑量隨之下降，圖像噪聲增加。

研究結(jié)果顯示：兩組入組患者年齡、腹圍及兩臺(tái)CT 機(jī)管電流無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，本次研究?jī)山M間圖像質(zhì)量及輻射劑量的差異不受其影響。主要分析參數(shù)包括平掃及門靜脈期圖像肝臟的SD 值、信噪比（SNR）和對(duì)比噪聲比（CNR）。SD 值即噪聲值，SD 值越小，圖像離散程度越低，圖像均勻度更好。CNR、SNR 是衡量圖像免受干擾的能力，數(shù)值越大，圖像質(zhì)量越好。A 組平掃圖像（40keV、50keV）肝臟SD 值低于B 組，肝臟CNR 和SNR 高于B 組（P＜0.05）。A 組平掃圖像（70keV）肝臟CNR 及SNR 高于B 組（P＜0.05）。A 組門靜脈期圖像（40keV、50keV、70keV）肝臟SD值低于B 組，CNR 和SNR 高于B 組（P＜0.05）。A組圖像主觀評(píng)分均高于B 組，其中平掃圖像（40keV、50keV）及門靜脈期圖像（40keV、50keV、70keV）兩組主觀評(píng)分差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），證明Revolution CT 機(jī)肝臟圖像噪聲低于HD 750CT 機(jī)，圖像均勻度更好；RevolutionCT 機(jī)肝臟圖像信噪比和對(duì)比噪聲比更高，圖像質(zhì)量更優(yōu)。A 組CTDIvol 低于B 組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05），證明該研究中Revolution CT 機(jī)輻射劑量低于HD 750CT 機(jī)。

本研究不足之處：①入組病例的體質(zhì)指數(shù)(BMI)以腹圍替代，未分組討論；②病例數(shù)相對(duì)較少，仍需進(jìn)一步收集病例，細(xì)化分組，深入研究。

綜上所述，寬體探測(cè)器Revolution CT 機(jī)與HD 750 CT機(jī)相比，具有更好的圖像質(zhì)量，且輻射劑量更低，具有一定優(yōu)勢(shì)。