寶石能譜計(jì)算機(jī)自動(dòng)智能輔助技術(shù)聯(lián)合低劑量個(gè)性化掃描用于雙期胸部CT增強(qiáng)檢查的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)

周 悅，侯 平，查開(kāi)繼，王 睿，蒲 實(shí)，王明月，董軍強(qiáng)，高劍波

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科 鄭州450052

增強(qiáng)CT掃描在臨床中已被普遍應(yīng)用于各類(lèi)疾病的診斷與鑒別診斷。研究[1-2]顯示，寶石能譜計(jì)算機(jī)自動(dòng)智能輔助技術(shù)(gemstone spectral imaging assist, GSI assist)可在參考患者體重指數(shù)(body mass index, BMI)和機(jī)器預(yù)設(shè)掃描參數(shù)的基礎(chǔ)上，智能化地挑選適合患者體形的最佳掃描參數(shù)。本研究旨在評(píng)價(jià)GSI assist聯(lián)合低劑量個(gè)體化掃描用于雙期胸部CT增強(qiáng)掃描的圖像質(zhì)量，為GSI assist的臨床應(yīng)用提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象收集我院120例行雙期能譜胸部CT增強(qiáng)掃描的患者，男66例，女54例，年齡50～76(55.4±5.8)歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：①孕期或哺乳期女性。②未成年患者。③合并嚴(yán)重循環(huán)系統(tǒng)障礙性疾病者。④患者身體一般狀況差或合并嚴(yán)重的多臟器功能不全。120例中肺部見(jiàn)可疑結(jié)節(jié)(直徑0.7～24.5 mm)患者12例，肺炎患者14例，慢性支氣管炎、肺氣腫患者11例，其余患者均未發(fā)現(xiàn)明顯陽(yáng)性病變?；颊咴趻呙枨熬验喿x并簽署了相關(guān)知情同意書(shū)。

1.2能譜CT掃描120例患者根據(jù)掃描方式分為研究組和對(duì)照組，各60例。兩組均根據(jù)BMI分為偏瘦(BMI<18.5 kg/m2)、正常(18.5 kg/m2≤BMI<25.0 kg/m2)和超重(BMI≥25.0 kg/m2)3個(gè)亞組。使用美國(guó)GE寶石能譜CT進(jìn)行掃描。掃描前要求受檢者將佩戴的金屬物品去除，幫助患者進(jìn)行呼吸屏氣訓(xùn)練。掃描范圍包括胸廓入口至兩肺底。研究組選擇80/140 kVp瞬時(shí)切換能譜CT掃描模式，應(yīng)用GSI assist技術(shù)，管電流(mAs)設(shè)定為自動(dòng)，螺距0.984∶1，噪聲指數(shù)13 HU，掃描層厚及間距均為5 mm。GSI assist預(yù)設(shè)掃描參數(shù)依照文獻(xiàn)[3-4]標(biāo)準(zhǔn)。采用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射對(duì)比劑碘海醇 (碘注射劑量為300 mg/kg)，注射流率=體重/30 s[5]。對(duì)照組采用常規(guī)120 kVp掃描模式，碘注射劑量為450 mg/kg，其余參數(shù)與研究組相同。掃描前需監(jiān)測(cè)主動(dòng)脈弓CT值，當(dāng)CT值達(dá)到100 HU時(shí)進(jìn)行觸發(fā)掃描，動(dòng)脈期和靜脈期分別延遲30 s和60 s進(jìn)行掃描。

圖像后處理由具有8 a胸部CT診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師在GE HealthCare AW 4.6工作站上應(yīng)用GSI Viewer軟件進(jìn)行。將研究組的兩期增強(qiáng)掃描圖像重建出140 kVp混能圖像和40～140 keV的單能量圖像。研究者感興趣區(qū)(region of interest, ROI)選取70～80 mm2的區(qū)域，包括主肺動(dòng)脈窗層面、氣管分叉層面、右肺動(dòng)脈層面、左右房室層面的降主動(dòng)脈[6]。研究組最終選取70 keV單能量圖像上的ROI。研究組和對(duì)照組分別應(yīng)用50%自適應(yīng)迭代重建(ASIR)和濾波反投影(FBP)進(jìn)行重建[7]。

1.3圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)分別由兩名具有CT診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師對(duì)所有圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[8]：細(xì)節(jié)無(wú)法分辨且噪聲極其顯著、細(xì)節(jié)分辨困難且噪聲非常顯著、細(xì)節(jié)分辨欠清且噪聲明顯增多、細(xì)節(jié)較清楚且噪聲尚可接受、細(xì)節(jié)清楚且無(wú)噪聲分別評(píng)為1、2、3、4、5分。達(dá)到3分以上即滿(mǎn)足診斷要求。

1.4圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)由一名具有7 a胸部CT診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師在GSI Viewer軟件上進(jìn)行圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)。主要計(jì)算各個(gè)ROI CT值的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。依據(jù)公式計(jì)算對(duì)比噪聲比(contrast-to-noise ratio,CNR)，CNR=(CT值ROI-CT值背部肌肉)/SD值背部肌肉，SD為相應(yīng)層面患者背部肌肉圖像的噪聲。

1.5輻射劑量記錄掃描獲得的圖像輻射劑量信息，即劑量長(zhǎng)度乘積(dose length product, DLP)；并計(jì)算有效射線(xiàn)劑量(effective dose, ED)，ED=k×DLP(k=0.014)。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 21.0處理數(shù)據(jù)。采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)比較兩組患者年齡、身高、體重、圖像主觀質(zhì)量評(píng)分及客觀評(píng)價(jià)結(jié)果(CNR)以及輻射劑量的差異；采用χ2檢驗(yàn)比較兩組患者性別分布的差異。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1兩組一般資料的比較研究組和對(duì)照組患者性別、年齡、身高和體重差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

表1 兩組一般資料的比較

2.2兩組主觀圖像質(zhì)量的比較所有圖像均達(dá)到診斷要求。兩名醫(yī)師對(duì)2組(3個(gè)亞組)圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的Kappa值為0.78、0.80和0.82。在動(dòng)脈期和靜脈期，研究組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分與對(duì)照組相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖1、表2)。

2.3兩組客觀圖像質(zhì)量的比較在動(dòng)脈期和靜脈期，研究組ROI(主肺動(dòng)脈窗、支氣管分叉、右肺動(dòng)脈和左右房室層面)圖像的CNR均高于對(duì)照組(表3～5)。

A、B：對(duì)照組動(dòng)脈期和靜脈期增強(qiáng)掃描圖像；C、D：研究組動(dòng)脈期和靜脈期70 keV增強(qiáng)掃描圖像

表2 兩組主觀圖像質(zhì)量評(píng)分的比較

表3 BMI<18.5 kg/m2患者ROI圖像CNR的比較

表4 18.5 kg/m2≤BMI<25.0 kg/m2患者ROI圖像CNR的比較

表5 BMI≥25.0 kg/m2患者ROI圖像CNR的比較

2.4兩組ED的比較兩組患者ED比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表6)。

表6 兩組ED的比較

3 討論

在CT增強(qiáng)掃描時(shí)，BMI較大的患者由于體脂含量高，在掃描中需要更大的輻射劑量才能得到理想的圖像質(zhì)量；反之，BMI較小的患者要得到理想的圖像質(zhì)量則不需要過(guò)大的輻射劑量[6，8-9]。如今，GSI assist有效地化解了這個(gè)難題。此技術(shù)核心在于行增強(qiáng)CT掃描前，GSI assist能夠依據(jù)定位像給予的信息匹配出最佳的掃描參數(shù)，同時(shí)在增強(qiáng)CT掃描中不僅能依據(jù)患者的BMI匹配出個(gè)體化的CT掃描參數(shù)，也能實(shí)時(shí)調(diào)整掃描的管電流。本研究對(duì)兩組患者按BMI分層，結(jié)果顯示，BMI對(duì)研究結(jié)果并無(wú)影響，亦證實(shí)了GSI assist在CT增強(qiáng)掃描中的優(yōu)勢(shì)。

能譜CT是依據(jù)雙能量成像獲得的基物質(zhì)-密度數(shù)據(jù)演算出的不同能級(jí)水平的單能量成像。單能量成像的優(yōu)勢(shì)在于有效消除硬化偽影，改善圖像質(zhì)量[10-12]。在常規(guī)的胸腹部增強(qiáng)CT掃描中，70 keV常被稱(chēng)為最佳單能量圖像，擁有較其他單能量圖像更高的CNR而被廣泛應(yīng)用于臨床[13-14]。有學(xué)者[12]認(rèn)為，降低碘對(duì)比劑注射量會(huì)影響圖像的CNR和增強(qiáng)效果。本研究通過(guò)降低研究組患者每kg體重碘對(duì)比劑的攝入量，從而減少對(duì)比劑的總攝入，同時(shí)研究組和對(duì)照組對(duì)比劑的用量均依據(jù)患者自身的體重計(jì)算，從而減少了盲目性。本研究結(jié)果顯示，研究組動(dòng)脈期和靜脈期低能級(jí)(70 keV)圖像質(zhì)量主觀評(píng)分與對(duì)照組相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而ROI CNR均高于對(duì)照組，說(shuō)明GSI assist技術(shù)聯(lián)合低劑量個(gè)性化掃描在減少總對(duì)比劑用量的同時(shí)可有效降低單能量圖像的噪聲，增加圖像的對(duì)比度，獲得更優(yōu)的圖像質(zhì)量。此外，兩組ED差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

當(dāng)然，該研究也存在著一些缺陷，如對(duì)BMI較小患者的納入不足，所得的結(jié)論還需擴(kuò)充病例后再次求證；再者，本研究采用固定噪聲指數(shù)的方案進(jìn)行掃描，GSI assist能否在略微提高噪聲指數(shù)后進(jìn)一步降低輻射劑量且穩(wěn)定圖像質(zhì)量是未來(lái)研究的主要方向。