最佳單能量成像聯(lián)合SAFIRE 技術(shù)對鼻腔鼻竇腫物圖像質(zhì)量的影響

袁 欣，危春容，張夢梅，馮瑤杰，楊亞英

（昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，云南 昆明 650032）

MSCT 可清楚顯示鼻腔鼻竇解剖變異及病灶細節(jié)［1］，是臨床常用檢查方法，CT 增強掃描能為占位性病變提供更多的診斷信息。然而鼻竇結(jié)構(gòu)復雜，腫物病理類型多樣，常規(guī)CT 由于軟組織分辨力有限、對比度欠佳等原因，存在誤診及漏診［2］。研究［3-4］表明，雙能CT 的虛擬單能量成像可增加細微對比度，提高病灶可視化，迭代重建（sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）技術(shù)可改善圖像質(zhì)量，并具有降低輻射劑量的優(yōu)勢。本研究旨在探討最佳單能量成像聯(lián)合原始數(shù)據(jù)SAFIRE 技術(shù)對提高鼻腔鼻竇腫物圖像質(zhì)量的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2017 年9 月至2019 年2 月在我院行鼻竇雙能量CT 增強掃描并經(jīng)手術(shù)病理證實的鼻腔鼻竇腫物患者60 例，其中男39 例，女21 例；年齡14～81 歲，平均（51.32±18.24）歲。納入標準：①具有完整的臨床病理及影像資料；②圖像質(zhì)量較好，不影響診斷及數(shù)據(jù)測量。排除CT 檢查前已行手術(shù)及放化療患者。本研究獲得我院倫理委員會的批準和患者的知情同意。

1.2 儀器與方法 采用Siemens Somatom Definition FLASH 雙源CT 行鼻竇常規(guī)平掃及雙能量雙期增強掃描?；颊呷☆^足仰臥位，掃描范圍自額竇上緣至硬腭。掃描參數(shù)：100 kV，120 mAs，準直128×0.6 mm，開啟CARE Dose 4D 及CARE kV。增強掃描以流率3 mL/s 經(jīng)肘靜脈注入對比劑碘普羅胺（370 mgI/mL），劑量1 mL/kg 體質(zhì)量，后以相同流率注入生理鹽水30 mL，延遲5 s 行動脈期掃描，動脈期后延遲15 s行靜脈期掃描。掃描參數(shù)：A、B 球管管電壓及管電流分別為Sn 140 kV/60 mAs、80 kV/255 mAs，準直40×0.6 mm。雙能量融合系數(shù)為0.3，獲得融合能量近似120 kV 的圖像。采用濾波反投影（FBP）和SAFIRE技術(shù)重建動脈期、靜脈期圖像，SAFIRE 強度值為3。

1.3 圖像分析及數(shù)據(jù)測量 雙能量數(shù)據(jù)傳輸至后處理工作站（syngo MMWP，version 2008A；Siemens Medical Solutions），分別將動脈期與靜脈期經(jīng)SAFIRE技術(shù)重組的圖像調(diào)入Dual-Energy 軟件，利用“Monoenergetic”程序，選擇病灶ROI 得到噪聲比（CNR）曲線，記錄最佳CNR 時的單能量值并保存相應圖像。將動靜脈兩期的最佳單能量/SAFIRE（A 組）、線性融合圖像/FBP（B 組）、線性融合圖像/SAFIRE（C 組）圖像分別調(diào)入Viewing 軟件，分別在軟組織窗和骨窗進行觀察。由2 位頭頸部影像診斷醫(yī)師采用雙盲法進行評價，主觀評分存在分歧時協(xié)商統(tǒng)一，客觀評分結(jié)果取兩者測量結(jié)果的平均值。

1.3.1 圖像質(zhì)量評分 根據(jù)主觀圖像噪聲及細微解剖結(jié)構(gòu)的清晰度對整體圖像質(zhì)量進行評分，采用5分等級法［5］：5 分，噪聲最小，對比度優(yōu)良，解剖結(jié)構(gòu)清晰，邊界銳利；4 分，噪聲小，對比度良好，解剖結(jié)構(gòu)較清晰，邊界較清楚；3 分，噪聲適中，對比度尚可，解剖結(jié)構(gòu)可識別，邊界可辨認；2 分，噪聲大，對比度差，結(jié)構(gòu)邊界模糊，不易識別；1 分，噪聲很大，對比度很差，解剖結(jié)構(gòu)不可辨認。以≥3 分為滿足診斷要求。

1.3.2 病灶顯著性評分 參考李蕊等［6］的5 分等級法：5 分，病灶特別明顯，邊界清晰，很容易識別；4分，病灶顯示較好，邊界較清，較易識別；3 分，病灶顯示一般，邊界尚可識別；2 分，病灶顯示差，邊界不清，識別較困難；1 分，病灶無法顯示，邊界模糊。以≥3分為滿足診斷要求。

1.3.3 客觀評價 避開壞死、囊變及鈣化區(qū)域，于病灶中心、雙側(cè)翼外肌、頜面部皮下脂肪分別勾畫ROI，面積為0.5～1.0 cm2；記錄ROI 的CT 值、SD 值，以頜面部皮下脂肪的SD 值作為背景噪聲，根據(jù)公式SNR病灶=CT病灶/SD病灶，CNR病灶=|CT病灶-CT翼外肌|/SD翼外肌，計算病灶的SNR 和CNR。3 組圖像的測量分析盡量在同一層面、同一部位進行，并測量3 次取平均值。

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 23.0 軟件，計量資料以±s 表示，3 組動、靜脈期圖像的病灶SNR 和背景噪聲資料符合正態(tài)分布，選用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t 檢驗。3 組間病灶CNR、圖像質(zhì)量評分、病灶顯著性評分比較選用非參數(shù)Kruskal-Wallis H 檢驗，組間兩兩比較采用Mann-Whitney U檢驗。動脈期與靜脈期的最佳單能量值比較采用配對t 檢驗。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量評價 動、靜脈期各組圖像質(zhì)量的比較及組間兩兩比較結(jié)果見表1，2；圖1，2。動、靜脈期A、C 組圖像病灶SNR 和CNR、圖像質(zhì)量評分與病灶顯著性評分均高于B 組，SD 值均低于B 組（均P＜0.05）；A、C 組圖像的病灶SNR 和CNR、背景SD 值、圖像質(zhì)量評分差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05），A組圖像病灶顯著性評分均高于C 組（均P＜0.05），其中A 組的靜脈期病灶顯著性評分高于動脈期（Z=-4.059，P＜0.05）。

2.2 最佳單能量值 動、靜脈期最佳單能量值分別為（65.37±0.89）、（65.40±0.87）keV，兩者比較差異無統(tǒng)計學意義（t=-0.223，P＞0.05）。兩期最佳單能量值為（65.38±0.87）keV，即65 keV。

3 討論

能量CT 通過能量解析的方法獲得虛擬單能量成像，不同組織的能量衰減特性不同。通常碘在40～70 keV 單能量范圍內(nèi)具有最佳CNR［7］，本研究最佳單能量值為65 keV，與先前的研究［8-9］結(jié)果相似。A、C組圖像比較，病灶SNR、CNR、SD 及圖像質(zhì)量評分差異均無統(tǒng)計學意義，表明65 keV 圖像與融合圖像在整體圖像質(zhì)量上相近。在Matsumoto 等［8］的物理模型研究中68 keV 的CNR 可較常規(guī)120 kV 提高約30%，本研究中A 組病灶CNR 與C 組比較差異無統(tǒng)計學意義。其原因可能有：①真實的人體解剖結(jié)構(gòu)非理想化，且不同的雙能CT 技術(shù)、掃描部位及體型均影響單能量圖像質(zhì)量［10］；②CNR 為病灶強化程度與背景噪聲的比值。本研究病種多樣，A、C 2 組均聯(lián)合SAFIRE 減小了背景噪聲間的差異，而碘的衰減具有很強的能量依賴性，低keV 水平碘的密度增加，可明顯增加含碘強化組織的對比度［11］，但對不含碘的病灶強化無明顯增加，如鼻息肉、囊腫等，故CNR 提升不顯著。

表1 動脈期與靜脈期3 組圖像質(zhì)量比較（±s）

表1 動脈期與靜脈期3 組圖像質(zhì)量比較（±s）

注：A、B、C 3 組動脈期依次為Aa、Ba、Ca，靜脈期依次為Av、Bv、Cv；檢驗值m 為F 值，n 為χ2 值。

表2 動脈期與靜脈期圖像質(zhì)量組間兩兩比較（±s）

表2 動脈期與靜脈期圖像質(zhì)量組間兩兩比較（±s）

注：A、B、C 3 組動脈期依次為Aa、Ba、Ca，靜脈期依次為Av、Bv、Cv。

比整體圖像質(zhì)量更重要的是識別腫瘤及其邊緣的能力，Toepker 等［12］的研究顯示最佳單能量成像可改善對口腔癌的邊緣評估。本研究中A 組病灶顯著性評分高于B、C 組，這種優(yōu)勢既增加了血供較豐富腫物的強化程度，更利于病灶檢出，又易于辨認腫物與并發(fā)的阻塞性炎癥，使病灶邊緣及內(nèi)部的出血、壞死等細節(jié)顯示更清晰。另外，A 組靜脈期病灶顯著性評分高于動脈期，提示部分在常規(guī)120 kV 圖像上對比度欠佳的腫物，選用65 keV 單能量圖像且在靜脈期可更利于觀察，增加診斷信心。

低keV 圖像增加CNR 的同時圖像噪聲增大，只有平衡兩者，才能得到最佳診斷圖像。SAFIRE 技術(shù)利用迭代的方法對噪聲加以校正和抑制，較傳統(tǒng)的濾波反投影法可明顯減少噪聲［13］，得到更清晰的圖像。本研究中A 組較B 組圖像噪聲降低約19.86%，SNR 提高約30.09%，CNR 提高77.37%，C 組較B 組圖像噪聲減小24.23%，SNR 提高約29.05%，CNR 提高46.54%。SAFIRE 重組圖像質(zhì)量均得到明顯改善，其中A 組圖像對病灶CNR 的提升效果顯著。Schulz等［14］的研究中SAFIRE 平均降噪40.9%，本研究中降噪效能稍低，與迭代強度的選擇有關(guān)。SAFIRE 共5個重建強度，強度越高，降噪性能越好，但Patino 等［15］建議應平衡迭代強度，以避免出現(xiàn)失真感明顯的“蠟質(zhì)”圖像。本研究選用強度為SAFIRE-3，與金弋人等［16-17］的研究一致。SAFIRE 的降噪優(yōu)勢可在保持圖像質(zhì)量的同時有效降低輻射劑量，減少晶狀體等的輻射損害［5，14，16］。

本研究不足：未進一步研究更低keV 成像對圖像質(zhì)量的影響；未對6 組圖像的具體診斷效能進行評價；未將最佳單能量聯(lián)合SAFIRE 技術(shù)與常規(guī)CT、MRI 等檢查方法進行診斷效能比較。

綜上所述，鼻腔鼻竇腫物在65 keV 時具有最佳CNR，最佳單能量聯(lián)合SAFIRE 技術(shù)可明顯減小噪聲，改善整體圖像效果，并可提高鼻腔鼻竇腫物的對比度，增加細節(jié)信息，在臨床實踐中具有重要價值。

圖1 女，74 歲，左側(cè)上頜竇惡性黑色素瘤，圖1a～1c、1e～1g 分別為動脈期A、B、C 組與靜脈期A、B、C 組圖像。同期相比較，B 組圖像顆粒感大，噪聲高于A、C 組，病灶對比度及分辨率均低于A、C 組；A、C 組圖像細膩，噪聲小，整體圖像質(zhì)量無明顯差異，但A 組圖像病灶對比度優(yōu)于C 組，病灶強化更顯著，內(nèi)部及邊緣細節(jié)顯示更清晰。同組間比較，靜脈期病灶對比度均優(yōu)于動脈期，圖1d，1h 分別為動脈期、靜脈期病灶CNR 曲線圖，其最佳CNR 時的單能量值均為64 keV