雙源CT虛擬新單能量重建技術(shù)在肝癌經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞術(shù)后的應(yīng)用價(jià)值

程國(guó)濤，楊濤，孔曙兵，鄭義

經(jīng)導(dǎo)管動(dòng)脈化療栓塞（TACE）術(shù)是目前臨床治療中晚期肝癌非手術(shù)治療的首選治療方法［1]，正確評(píng)價(jià)肝癌患者TACE的療效，并早期及時(shí)發(fā)現(xiàn)病灶內(nèi)碘油沉積缺損區(qū)及碘油周邊的殘留、復(fù)發(fā)癌灶，對(duì)患者的治療及預(yù)后具有重要臨床意義［2-3]。TACE治療效果需要行影像學(xué)檢查進(jìn)行評(píng)估，常規(guī)CT是評(píng)價(jià)肝癌TACE療效最常用的方法，但其所獲得的圖像上高密度碘油易產(chǎn)生較重的線束硬化偽影，導(dǎo)致碘油形態(tài)及碘油周邊結(jié)構(gòu)顯示不清，碘油沉積區(qū)域周圍硬化偽影制約了CT對(duì)TACE療效的評(píng)價(jià)［4-5]。隨著雙源CT虛擬單能量重建技術(shù)（MEI）在臨床的廣泛應(yīng)用，有研究發(fā)現(xiàn)MEI實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)混合能量到單能量成像的轉(zhuǎn)變，能有效降低線束硬化偽影，是近年的研究熱點(diǎn)［6]。近年來(lái)，MEI更新了算法，稱為雙源虛擬新單能量（簡(jiǎn)稱新單能量）。本研究對(duì)肝癌TACE術(shù)后患者行雙源CT雙能量掃描，并通過(guò)新單能量后處理軟件行偽影處理，探討雙源CT虛擬新單能量后處理軟件在降低碘油沉積灶偽影方面的臨床價(jià)值，為術(shù)后評(píng)估及預(yù)后評(píng)價(jià)提供更好的影像學(xué)檢查技術(shù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2015年9月—2017年10月在咸寧市中心醫(yī)院TACE術(shù)后完成雙源CT雙能量掃描的31例患者的臨床資料，其中男23例、女8例，年齡45～72歲，平均（54.6±9.7）歲。

1.2 檢查方法 患者TACE術(shù)后均行雙源CT雙能量掃描，采用德國(guó)第三代Siemens SOMATOM Definition Flash with Stellar

Detector完成檢查?；颊呔谐Ｒ?guī)準(zhǔn)備，掃描范圍從橫膈頂至肝臟下緣。掃描參數(shù)：管電壓Sn140 kV/80 kV，管電流95 mA/404 mA。掃描體位：患者取仰臥位，掃描方向?yàn)轭^-足方向。采用實(shí)時(shí)曝光量調(diào)節(jié)（CARE DOSE 4D）技術(shù)，準(zhǔn)直器寬度14.0×1.2 mm，掃描螺距0.55，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s，層厚8.0 mm，層間距8.0 mm，矩陣512×512，重建Kernel為D30F，線性融合圖像系數(shù)M=0.5。

1.3 圖像后處理 將雙源CT雙能量掃描后獲得140 keV、80 keV兩組薄層圖像以及線性融合圖像數(shù)據(jù)傳送到Siemens syngo via client工作站上，進(jìn)行后處理分析。使用雙源CT虛擬新單能量后處理軟件新單能量算法對(duì)40～190 keV單能量數(shù)據(jù)每隔10 keV進(jìn)行圖像重建，得到16組（40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190 keV）新單能量重建圖像（見(jiàn)圖1）。

1.4 圖像質(zhì)量評(píng)估 主觀評(píng)價(jià)：由2名影像科副主任醫(yī)師采用雙盲法獨(dú)立進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別從碘油硬化偽影、圖像噪聲及碘油形態(tài)顯示情況三方面進(jìn)行獨(dú)立評(píng)分，并給出最終的綜合主觀評(píng)分，當(dāng)意見(jiàn)有分歧時(shí)進(jìn)行協(xié)商評(píng)分。圖像質(zhì)量綜合主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：0分，無(wú)偽影，噪聲不明顯，碘油形態(tài)顯示清晰；1分，碘油附近少量偽影，噪聲稍增加，碘油形態(tài)顯示尚清晰，不影響診斷；2分，碘油附近中等量偽影，噪聲較明顯，碘油顯示欠清晰，影響局部診斷；3分，碘油附近多量偽影、遠(yuǎn)處出現(xiàn)少量偽影，噪聲較重，碘油形態(tài)略失真，診斷受限制；4分，碘油附近及遠(yuǎn)處大量偽影，噪聲嚴(yán)重，碘油形態(tài)無(wú)法觀察，無(wú)法診斷。

圖1 TACE術(shù)后患者的肝臟不同能量CT圖像Figure 1 Monoenergetic images of different energy levels in dual-energy CT for evaluating TACE efficacy in HCC

客觀評(píng)價(jià)：每例取碘油沉積最明顯的層面，在碘油周圍偽影區(qū)域（鄰近無(wú)碘油沉積的病灶邊緣）選1個(gè)感興趣區(qū)（ROI偽影）及相同層面正常肝實(shí)質(zhì)區(qū)域選取1個(gè)ROI肝臟，ROI形狀及面積大小一致，面積1.0 cm2，測(cè)量圖像（80 kvp、140 kvp、線性融合圖像及16組新單能量重建圖像）CT值和噪聲值，均測(cè)量3次，獲得肝臟CT值、偽影CT值、偽影噪聲值及肝臟噪聲值，均取平均值。比較線性融合組120 kV和各新單能重建圖像的偽影指數(shù)（AI）和對(duì)比噪聲比（CNR）。AI越大表示圖像偽影越重，越小表示圖像偽影越輕；CNR越大表示對(duì)比越好，越小表示對(duì)比越差

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 24.0軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以（±s）表示，符合正態(tài)分布時(shí)多組間總體比較采用F檢驗(yàn)，組間兩兩比較采用t檢驗(yàn)進(jìn)行比較。以P＜0.05（雙側(cè)）為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 主觀評(píng)價(jià) 碘油硬化偽影：在新單能量重建圖像中碘油硬化偽影隨能級(jí)升高呈顯著降低趨勢(shì)。圖像噪聲：隨著新單能量的升高，新單能量重建圖像噪聲則在40～80 keV圖像逐漸下降，隨后呈緩慢上升趨勢(shì)。碘油形態(tài)顯示：以60～80 keV新單能量重建圖像上碘油沉積灶顯示較為清晰。

線性融合圖像與新單能量重建圖像綜合主觀評(píng)分、AI、CNR比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=22.341、14.613、5.920，P＜0.05）。其中線性融合圖像與40～60、110～190 keV新單能量重建圖像綜合主觀評(píng)分比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；線性融合圖像與70～100 keV新單能量重建圖像綜合主觀評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，見(jiàn)表1）。

表1 線性融合圖像和新單能量重建圖像（40～190 keV）綜合主觀評(píng)分、AI及CNR比較Table 1 Comparison of comprehensive subjective score，AI and CNR between linear blending images and monoenergetic images（40 to 190 keV）

2.2 客觀評(píng)價(jià) 在40～190 keV新單能量重建圖像中，肝臟CT值、偽影CT值、偽影噪聲值及肝臟噪聲值均隨能量級(jí)別升高而降低，能量級(jí)（＞90 keV）較高時(shí)下降緩慢（見(jiàn)圖2）。線性融合圖像與40～50 keV新單能量重建圖像AI比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；線性融合圖像與60～190 keV新單能量重建圖像AI比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。線性融合圖像與40～110 keV新單能量重建圖像CNR比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；線性融合圖像與120～190 keV新單能量重建圖像CNR比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，見(jiàn)表1）。

圖2 線性融合圖像及新單能量重建圖像（40～190 keV）肝臟CT值、偽影CT值、偽影噪聲值及肝臟噪聲值的線條圖Figure 2 Line plot of values of the liver，beam-hardening artifacts，noises in the liver and artifacts from linear blending images and monoenergetic images （40 to 190 keV）

因此，本研究認(rèn)為70、80 keV新單能量重建圖像可在保證圖像CNR的同時(shí)有效減少線束硬化偽影，碘油形態(tài)顯示滿意，AI與線性融合組相近，與線性融合圖像的圖像質(zhì)量相似。

3 討論

CT圖像上的線束硬化偽影與成像原理和技術(shù)有關(guān)［7]，表現(xiàn)為條狀或暗帶偽影，通常出現(xiàn)在CT值差別較大的相鄰物質(zhì)的臨界區(qū)。傳統(tǒng)CT球管產(chǎn)生的X射線是一組混合能量的射線，在混合能量射線穿過(guò)人體時(shí)，高能量射線較易穿過(guò)，而衰減值較高的物質(zhì)（如骨質(zhì)、金屬和碘油等）會(huì)吸收較多低能量的射線，導(dǎo)致平均能量漸漸變高，射線束變硬，產(chǎn)生線束硬化偽影［8-10]，較重的硬化偽影，可遮蓋周邊組織結(jié)構(gòu)，并影響對(duì)周邊組織結(jié)構(gòu)及病變的觀察［11]。

肝癌TACE術(shù)療效需要影像學(xué)檢查進(jìn)行評(píng)估，有無(wú)碘油周邊殘留及復(fù)發(fā)癌灶是評(píng)價(jià)肝癌患者預(yù)后的重要因素之一，CT平掃可用于評(píng)估碘油沉積灶的形態(tài)，對(duì)于治療效果有一定的評(píng)估及預(yù)測(cè)作用［12]。肝癌TACE術(shù)后CT隨訪圖像碘油線束硬化偽影使碘油周邊結(jié)構(gòu)顯示不清，線束硬化偽影的存在，影響對(duì)碘油形態(tài)及鄰近肝實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)的觀察，給碘油周圍有無(wú)殘留及復(fù)發(fā)癌灶的判斷帶來(lái)了很大困難，不能為臨床提供清晰的影像學(xué)信息，進(jìn)而影響患者術(shù)后情況的準(zhǔn)確評(píng)估，錯(cuò)過(guò)最佳治療時(shí)機(jī)，而雙源CT虛擬新單能量重建技術(shù)有助于肝癌病灶的檢出［13]。結(jié)合本組患者圖像綜合主觀評(píng)分，筆者認(rèn)為密實(shí)型及缺損型碘化油形態(tài)的線束硬化偽影明顯，有多量或大量偽影，集簇型碘化油附近以中等量偽影為主，稀少型碘化油附近少量偽影。本文樣本量較小，需要進(jìn)一步增加樣本量，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，增加研究結(jié)果的可信性和說(shuō)服力。

近年來(lái)研究表明，雙能量CT的虛擬單能量去金屬偽影技術(shù)可以避免低能量X線的影響，可清晰顯示金屬內(nèi)固定術(shù)后的細(xì)微結(jié)構(gòu)，可以減少及消除線束硬化偽影對(duì)圖像質(zhì)量的影像［14-15]。要從根本上消除線束硬化偽影只有運(yùn)用軟件的單能量重建成像技術(shù)［16]，不同組織器官的圖像重建技術(shù)和參數(shù)存在差異。能量越高其圖像組織對(duì)比度越小，能量越低組織對(duì)比度越大［17]，應(yīng)用雙源CT虛擬新單能量后處理軟件進(jìn)行圖像后處理，可得到不同新單能量條件下的新單能量重建圖像，高新單能量條件下，線束硬化偽影減少效果明顯，但組織的對(duì)比噪聲比較低，故需通過(guò)選擇合適的能量級(jí)達(dá)到降低線束硬化偽影，又兼顧碘油周邊肝實(shí)質(zhì)清楚顯示的目的。本研究結(jié)果顯示，隨著新單能量的升高，新單能量重建圖像AI呈逐漸顯著降低趨勢(shì)，而100～190 keV范圍內(nèi)隨著keV的升高，AI無(wú)明顯差異，CNR隨著新單能量的升高呈先逐漸升高后降低再逐漸升高的趨勢(shì)，并在170 keV時(shí)達(dá)到最大，但在190 keV時(shí)略有回落。綜合主觀評(píng)分以線性融合圖像與70～100 keV的圖像較好，并與其他各新單能量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），60～80 keV圖新單能量重建圖像上碘油沉形態(tài)顯示較為清晰。將綜合主觀評(píng)分、AI、CNR綜合分析，本研究認(rèn)為70 keV、80 keV的圖像可在保證圖像CNR的同時(shí)最大限度降低碘油周邊的線束硬化偽影，新單能量重建圖像顯示最佳。

雙源CT雙能量掃描使用CARE Dose 4D技術(shù)，該技術(shù)是根據(jù)人體組織厚度和密度不同自動(dòng)調(diào)節(jié)mA量，進(jìn)而降低輻射劑量；管電壓采用了80 kV及Sn140 kV，并采用全新的選擇性能量過(guò)濾裝置，進(jìn)行雙能量掃描時(shí)去除了高能量射線中的低能量成分，使高能量變得更純，這種射線能量組合提高了低能量射線的穿透力和射線的利用率，并明顯降低偽影。相關(guān)的研究也已經(jīng)證實(shí)，雙能量CT掃描并未增加患者所接受的輻射劑量［18-19]，雙源CT虛擬平掃技術(shù)在保證圖像質(zhì)量的前提下降低了輻射劑量［20]。

總之，本研究認(rèn)為雙源CT新虛擬單能量重建技術(shù)可以減少肝癌TACE術(shù)后碘油沉積的硬化偽影，并且70、80 keV新單能量重建圖像可在保證圖像CNR的同時(shí)有效減少線束硬化偽影，碘油形態(tài)顯示滿意，AI與線性融合組相近，與線性融合圖像的圖像質(zhì)量相似。處理后的圖像質(zhì)量更符合臨床工作的要求，而且方法簡(jiǎn)單、方便，具有廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值。

本研究局限性：

本研究樣本量較少，未將虛擬新單能量CT圖像與MRI做比較。今后將繼續(xù)增加碘油形態(tài)（4型）中各型的樣本量，并對(duì)主觀評(píng)價(jià)的3個(gè)指標(biāo)（碘油硬化偽影、圖像噪聲及碘油形態(tài)顯示）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，將雙源CT雙能量增強(qiáng)動(dòng)脈期掃描的結(jié)果用于評(píng)估動(dòng)脈期碘油周邊強(qiáng)化灶的顯示，以提高病灶檢出率。