寬體探測器能譜CT最佳單能量成像在肝門靜脈與肝靜脈成像中的應(yīng)用價值研究

柳維娜 董 健 王仁貴*

門靜脈高壓癥是肝硬化發(fā)展過程中重要的病理生理環(huán)節(jié)，經(jīng)頸靜脈肝內(nèi)門體靜脈支架分流術(shù)(transjugular intrahepatic portosystemic stent-shunt，TIPS)，通過在肝靜脈與門靜脈之間的肝實質(zhì)內(nèi)建立分流通道，以微創(chuàng)的方式從結(jié)構(gòu)上顯著降低門靜脈阻力，是降低門靜脈壓力的關(guān)鍵措施之一[1-3]。目前，TIPS技術(shù)的有效性和安全性日漸成熟，患者在生存時間及質(zhì)量方面明顯獲益。門靜脈與肝靜脈的成像在介入手段中的價值日益凸顯，而常規(guī)CT掃描采用混合能量的X射線，當(dāng)X射線通過人體時先濾過低能部分，從而引起線束硬化效應(yīng)，導(dǎo)致某一物質(zhì)的CT值不單純、不準(zhǔn)確和硬化，并出現(xiàn)偽影；混合能量之間存在平均效應(yīng)，從而降低了不同物質(zhì)間的對比度。門靜脈高壓的程度不同，其主干及其分支與肝靜脈的關(guān)系存在明顯差異。隨著能譜CT單能量成像技術(shù)的發(fā)展，解決了這一大難題，能譜CT可以重建出40～140 keV的101個單能量圖像，低能圖像上組織細(xì)節(jié)清楚，增加了病灶檢出以及血管與周圍組織的對比噪聲，因此能更清晰地顯示門靜脈分支與肝靜脈的關(guān)系。在某一能量水平，對比與噪聲達(dá)到了一個最好的平衡，從而血管和實質(zhì)臟器之間的衰減差異可以達(dá)到最大，但是噪聲最低，這就是最佳單能量。有研究表明，最佳單能量集中在55 keV[4]。為此，本研究旨在對比55 keV與120 kVp-like兩種圖像上門靜脈高壓患者的門靜脈與肝靜脈關(guān)系的圖像質(zhì)量，研究能譜CT單能量成像在門靜脈與肝靜脈成像中的應(yīng)有價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年3月至2018年9月北京世紀(jì)壇醫(yī)院收治的30例肝硬化門靜脈高壓患者，其中男性21例，女性9例；年齡36～60歲，平均年齡(48±6.5)歲。所有患者均進(jìn)行能譜增強掃描。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會同意，所有患者均簽署能譜CT增強掃描知情同意書，以及告知同意書。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①各種類型肝硬化伴有門靜脈高壓患者；②肝硬化門靜脈高壓及胃底食管靜脈曲張患者；③肝硬化伴有頑固性腹水患者。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①肝占位累及肝臟脈管區(qū)；②肝占位和脾切除疾病；③肝門靜脈以及肝靜脈廣泛病變患者；④心、肺、腎臟器官功能差的患者；⑤碘過敏患者。

1.3 設(shè)備儀器

采用Revolution能譜CT(美國GE公司)；GSI Viewer GE AW4.7軟件(美國GE公司)。

1.4 檢查方法

應(yīng)用Revolution能譜CT腹部增強掃描，掃描參數(shù)：管電壓80/140 kVp，切換時間0.25 ms，自動管電流，探測器寬度8 cm，pitch 0.992，層厚5 mm，層間距5 mm，掃描視野(scanning field of vision，SFOV)36 cm×36 cm 掃描范圍以膈頂?shù)侥I下極。增強掃描采用非離子對比劑碘海醇(350 mgI/ml)，注射總量80 ml，注射速率4 ml/s。動脈期掃描時間采用對比劑智能追蹤技術(shù)監(jiān)測，監(jiān)測點位于腹主動脈起始部，注射對比劑10 s后啟動監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測閾值到達(dá)120 HU后5.9 s開始動脈期掃描，動脈期結(jié)束30 s后靜脈期掃描。獲得靜脈期的所有40～140 keV的層厚為1.25 mm的圖像數(shù)據(jù)包datafile。圖像的后處理：利用GSI Viewer軟件處理靜脈期圖像，分別得到120 kVp-like的圖像和最佳單能量(55 keV)圖像，兩組圖像分別進(jìn)行多平面重組(multiplanar reconstruction，MPR)，最大密度影(maximum intensity projection，MIP)和容積再現(xiàn)(volume representation，VR)后處理。

1.5 圖像質(zhì)量評價

(1)主觀評價：隱藏圖像文字信息，由影像科2名10年以上副主任醫(yī)師對兩組圖像進(jìn)行盲法下評分，采用5分制評分進(jìn)行。①5分，門靜脈分支與肝靜脈分支關(guān)系顯示良好；②4分，門靜脈分支與肝靜脈分支關(guān)系顯示較好；③3分，門靜脈分支與肝靜脈分支關(guān)系顯示較差；④2分，門靜脈分支與肝靜脈分支的關(guān)系顯示差；⑤1分，門靜脈分支與肝靜脈分支的關(guān)系無法顯示。

(2)客觀評價：GE工作站完成圖像后處理，靜脈期圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用能譜分析軟件。于120 kVp-like圖像上選擇門靜脈主干，和同層面的無肝臟血管的肝實質(zhì)區(qū)域以及豎脊肌區(qū)域三個興趣區(qū)面積在30 mm2，用肝實質(zhì)作為對照測量門靜脈主干的對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)，其計算為公式1：

以同樣的方法獲得肝靜脈主干的CNR，同樣的方法獲得單能量55 keV門靜脈主干和肝靜脈主干的CNR。

(3)一致性評估：由兩名醫(yī)師對重建圖像質(zhì)量一致性評估，采用Kappa檢驗，Kappa值＞0.75為一致性好，0.40～0.75為一致性一般，＜0.40為一致性差。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

應(yīng)用SPSS22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示，對兩組圖像中門靜脈和肝實質(zhì)的CT值、圖像噪聲、門靜脈主干及肝實質(zhì)的CNR進(jìn)行分析。圖像質(zhì)量平分比較采用兩獨立樣本t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 最佳單能量圖像質(zhì)量比較

最佳單能量圖像上門靜脈主干與肝實質(zhì)的CNR(4.6±1.8)高于120 kVp-like圖像(2.8±1.3)，兩者間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-9.86，P＜0.01)；最佳單能圖像上肝靜脈主干與肝實質(zhì)的CNR(5.4±1.9)高于120 kVp-like圖像(2.9±1.5)，兩者間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-10.97，P＜0.01)；最佳單能量圖像門靜脈、肝靜脈、肝實質(zhì)的CT值以及圖像噪聲均高于120 kVp-like圖像，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-24.76，t=-25.18，t=-20.07，t=-13.65；P＜0.01)，見表1。

2.2 TIPS 聯(lián)合胃冠狀靜脈栓塞術(shù)前后比較

(1)最佳單能量重建圖像上門靜脈和肝靜脈的關(guān)系顯示質(zhì)量明顯高于120 kVp-like圖像。兩名醫(yī)師對最佳單能量重建圖像評價一致性(Kappa值為0.683)高于120 kVp-like圖像(Kappa值為0.452)。同一患者TIPS聯(lián)合胃冠狀靜脈栓塞術(shù)前后用MIP后處理以后圖像比較中，在55 kev圖像門靜脈與肝靜脈的關(guān)系顯示明顯優(yōu)于120 kVp-like圖像，見圖1。

(2)同一患者TIPS聯(lián)合胃冠狀靜脈栓塞術(shù)術(shù)前和術(shù)后VR后處理以后的圖像，對比發(fā)現(xiàn)在55 keV圖像門靜脈與肝靜脈的關(guān)系顯示明顯優(yōu)于120 kVp-like圖像，見圖2。

表1 30例患者最佳單能量圖像與120 kVp-like圖像質(zhì)量評價結(jié)果()

表1 30例患者最佳單能量圖像與120 kVp-like圖像質(zhì)量評價結(jié)果()

圖1 TIPS 聯(lián)合胃冠狀靜脈栓塞術(shù)前后MIP后處理圖像

圖2 TIPS 聯(lián)合胃冠狀靜脈栓塞術(shù)前后VR后處理后圖像

3 討論

門靜脈高壓患者疾病后期易發(fā)生側(cè)枝循環(huán)，出現(xiàn)胃冠狀靜脈及胃底食管靜脈曲張破裂出血而危及生命。介入科對此類患者有效的治療手段是在肝內(nèi)通過肝靜脈與門靜脈之間建立人工分流通道，以微創(chuàng)的方式從結(jié)構(gòu)上顯著降低門靜脈阻力，從而減輕門靜脈高壓[6-9]。如何直觀準(zhǔn)確的了解肝靜脈與門靜脈的成像關(guān)系，對于Tips方案的選擇和手術(shù)效果十分重要。

常規(guī)CT掃描采用混合能量的X射線，其含有不同能量水平的光子，這些光子與物質(zhì)相互作用時高能段以康普頓效應(yīng)為主，低能段以光電效應(yīng)為主。當(dāng)射線通過人體時，先濾過低能部分，從而引起線束硬化效應(yīng)，導(dǎo)致某一物質(zhì)的CT值不單純、不準(zhǔn)確和硬化偽影，混合能量之間存在平均效應(yīng)，從而降低了不同物質(zhì)間的對比度。門靜脈高壓的程度不同，其主干及其分支與肝靜脈的關(guān)系存在明顯差異。

能譜CT最大的優(yōu)勢是可以重建出40～140 keV的101個單能量圖像，低能量圖像物質(zhì)衰減快，增加了組織CT值，圖像對比度大，但是噪聲增高。因此低能量可以提高血管與周圍組織的對比，提高組織密度分辨力，組織細(xì)節(jié)顯示清楚，增加了病灶檢出以及血管與周圍組織的對比噪聲[4-5，11]。低能圖像另一個優(yōu)勢是增強掃描中，可以使用較低濃度對比劑，獲得較高質(zhì)量的影像，降低了碘造影對患者的危害[12-13]。能譜圖像在某一能量水平，對比與噪聲達(dá)到最好的平衡，從而血管和實質(zhì)臟器之間的衰減差異可以達(dá)到最大，但是噪聲最低，這就是最佳單能量。選擇低能量水平的最佳CNR圖像可以提高物質(zhì)的CT值，并能使物質(zhì)與周圍組織的對比明顯提高，從而改善圖像質(zhì)量。而常規(guī)的CT掃描混合能量的圖像，CT值是恒定的，則不同物質(zhì)間的對比是相對固定的，血管與周圍物質(zhì)的對比噪聲無法通過后處理得到改善。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，最佳CNR單能量圖像上門靜脈主干與肝實質(zhì)的CNR高于120 kVp-like圖像，但是最佳單能量圖像門靜脈、肝靜脈、肝實質(zhì)的CT值以及圖像噪聲均高于120 kVp-like圖像。圖像質(zhì)量是由靶血管的強化程度、噪聲和對比度共同決定的，既往研究表明在55 keV水平對比和噪聲達(dá)到了最好的平衡。因此，利用能譜CT最佳CNR技術(shù)明顯提高門靜脈與肝靜脈血管的成像質(zhì)量，但是相對較低能量圖像的噪聲比常規(guī)圖像要高，如何得到較低或者相似噪聲的圖像，還需做進(jìn)一步的研究。