“雙低”(低對比劑、低管電壓)技術(shù)結(jié)合多模型迭代重建算法在腎臟雙期CT增強(qiáng)掃描中的可行性

胡淑敏，祁 冬，喬曉春，胡樹坤，姚木子，沈 艷

(蚌埠市第一人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，安徽 蚌埠 233000)

CT掃描是臨床診斷腎臟疾病的重要影像學(xué)方法，增強(qiáng)掃描可以更好地顯示腎臟解剖結(jié)構(gòu)及病變，但其輻射劑量較大，對人體健康存在潛在威脅[1]。對比劑用量可增加腎臟排泄負(fù)擔(dān)，影響腎臟功能。既往有文獻(xiàn)報(bào)道，增加對比劑用量會(huì)帶來對比腎病[2]，輻射量增加會(huì)導(dǎo)致輻射相關(guān)性損傷[3]等一系列問題。因此，如何在低比對劑用量、低輻射劑量的前提下獲得滿足臨床診斷要求的影響已經(jīng)成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)問題[4]。多模型迭代重建(adaptive statistical interative reconstruction veo，ASiR-V)算法采用更先進(jìn)的重建模型，能夠更大幅度降低圖像噪聲、降低輻射劑量和提高圖像質(zhì)量，已用于臨床[5]。本研究的目的是探討“雙低”(低對比劑、低管電壓)結(jié)合ASiR-V在腎臟雙期增強(qiáng)掃描中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1一般資料：選取2019年7月～2020年5月我院需行腎臟增強(qiáng)CT掃描檢查的60例患者為研究對象，其中男32例，女28例，年齡29～81歲，平均(55.7±11.4)歲，體質(zhì)量指數(shù)(body mass index， BMI)19.1～24.5 kg/m2，隨機(jī)分成常規(guī)劑量組與低劑量組各30例，檢查前患者均簽署知情同意書。本研究經(jīng)本院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)同意。

1.2儀器與方法：采用GE Revolution CT掃描儀。常規(guī)劑量組采用常規(guī)掃描方案，管電壓120 kVp，對比劑320 mgI/ml碘佛醇，采用FBP算法；低劑量組采用“雙低”掃描方案，管電壓100 kVp，對比劑270 mgI/ml碘克沙醇，采用ASiR-V算法。兩組其他掃描參數(shù)保持一致，即噪聲指數(shù)設(shè)定為10，自動(dòng)管電流技術(shù)，螺距0.998∶1，轉(zhuǎn)速0.8 s/圈，探測器寬度80 mm，掃描層厚5 mm，層間距5 mm，患者取仰臥位，屏氣狀態(tài)掃描，掃描范圍自腎上腺區(qū)開始掃至腎下極下緣。采用高壓注射器經(jīng)肘正中靜脈注入碘對比劑80 ml，流速3.0 ml/s，對比劑注射結(jié)束再以相同流速注入0.9%NaCl溶液20 ml沖洗，注射對比劑后延遲30 s，行動(dòng)脈期掃描，再隔30s行靜脈期掃描。

1.3圖像評(píng)價(jià)

1.3.1客觀評(píng)價(jià)：采用AW4.7工作站，于軸位薄層圖像上，在腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)及同層面豎脊肌分別放置3個(gè)ROI，記錄ROI的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差(stand deviation,SD)，每個(gè)數(shù)據(jù)分別測量3次，取平均值。以腎臟皮質(zhì)和髓質(zhì)SD值為圖像噪聲，分別計(jì)算腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)的SNR和CNR，SNR=CT值/SD值，CNR=(腎皮質(zhì)CT值/腎髓質(zhì)CT值-豎脊肌CT值)/豎脊肌SD值。

1.3.2主觀評(píng)價(jià)：由兩名高年資中級(jí)職稱以上的放射科醫(yī)師采用雙盲法對圖像進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)意見不同時(shí)，通過協(xié)商達(dá)到意見一致，采用四分制[6]評(píng)分，包括：①1分：圖像分辨率較差，噪聲明顯，解剖結(jié)構(gòu)模糊，無法診斷；2分：圖像分辨率一般，中度噪聲，可診斷；3分：圖像分辨率及對比度良好，輕微噪聲；4分：圖像分辨率及對比度非常好，解剖結(jié)構(gòu)清晰，無明顯噪聲。2名醫(yī)生在評(píng)價(jià)過程中根據(jù)疾病需要適當(dāng)調(diào)節(jié)窗寬、窗位。評(píng)分≥3分，方可滿足臨床診斷要求。

1.4輻射劑量及碘攝入量：記錄兩組掃描的容積CT劑量指數(shù)[CTDIvol (mGy)]，劑量長度乘積[DLP(mGy/cm)]=CTDIvol×L(掃描長度)。并計(jì)算有效輻射劑量[ED(mSV)]=DLP×K，其中K為腹部輻射劑量換算因子，K=0.015 msv/(mGy·cm)。根據(jù)對比劑濃度分別計(jì)算碘攝入量，碘攝入量(mg)=對比劑濃度(mgI/kg)×體質(zhì)量(kg)×0.001。

2 結(jié)果

2.1兩組患者基本資料比較：兩組患者的年齡、身高、BMI、Z軸掃描范圍差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-0.570、0.125、-0.046、1.037，P=0.287、0.920、1.067、1.049)。具有可比性。

2.2圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)：常規(guī)劑量組與低劑量組腎皮質(zhì)及腎髓質(zhì)主觀質(zhì)量評(píng)分差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。見表1。兩位醫(yī)師對圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分一致性好(Kappa=0.765)。

表1 常規(guī)劑量組與低劑量組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較

2.3圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)：兩組圖像動(dòng)脈期腎皮質(zhì)及腎髓質(zhì)的CT值、SD、SNR和CNR差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P>0.05)。見表2。如圖1、圖2所示。

表2 常規(guī)劑量組與低劑量組圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)對比

注：兩種掃描方案得到的腎臟動(dòng)脈期及靜脈期圖像分辨率及對比度良好，解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰，CT值及信噪比均無明顯差異圖1 采用常規(guī)劑量掃描方案 圖2采用低劑量掃描方案

2.4輻射劑量及碘攝入量：低劑量組ED為(8.91±0.57)mSv，較常規(guī)劑量組ED(13.34±0.98)mSv下降約33.21%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=5.821，P=0.017)；低劑量碘攝入量為(16.37±2.41)mg ，明顯低于常規(guī)劑量組(23.74±3.18)mg，降低約31.04%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.320 ，P=0.021)。

3 討論

CT作為一種常規(guī)的影像學(xué)方法，對于腎臟多期掃描成像后與周圍組織對比度清晰，可以清楚顯示腎臟正常解剖結(jié)構(gòu)和異常病變，但腎臟多期CT掃描的主要缺點(diǎn)是電離輻射暴露和對比劑腎病[7]。因此，在滿足臨床診斷前提下降低輻射劑量和對比劑用量十分重要。輻射劑量與管電壓的平方成正比，所以降低管電壓掃描可以有效地降低輻射劑量[8]。但低管電壓X線穿透能力較低，圖像噪聲較高，從而影響圖像質(zhì)量，低濃度對比劑可降低對腎臟排泄功能的影響，但其碘含量少，腎臟及病變強(qiáng)化程度減弱，影響診斷。

濾波反投影算法作為CT圖像重建的標(biāo)準(zhǔn)算法，具有重建速度快的優(yōu)點(diǎn)，但其需較高的掃描劑量完成圖像采集；低劑量掃描時(shí)，圖像顆粒感明顯，細(xì)節(jié)顯示不佳，無法滿足臨床要求。ASiR-V重建作為一種新的迭代重建算法，與FBP和前幾代ASiR相比，ASiR-V丟棄了光學(xué)模型保留了對系統(tǒng)噪聲統(tǒng)計(jì)和物理模型，從而降低圖像噪聲和偽影，提高了圖像質(zhì)量[9]，實(shí)現(xiàn)了與ASiR相近的重建速度[10]。

本研究中低劑量組采用低管電壓低對比劑條件，但腎臟皮、髓質(zhì)CT值均可達(dá)到常規(guī)劑量組的強(qiáng)化效果，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，表明低管電壓可增加含碘組織強(qiáng)化對比，這是因?yàn)榈凸茈妷焊咏馕镔|(zhì)的K邊緣(33.2Kev)，引起光電效應(yīng)增強(qiáng)和康普頓散射降低，從而增加碘物質(zhì)的X線衰減[11]，減少腎臟皮髓質(zhì)成像所需碘含量， 研究結(jié)果表明低劑量組較常規(guī)劑量組有效輻射劑量降低33.21%(P<0.05)，碘攝入量降低31.04%(P<0.05)。但是低管電壓掃描會(huì)增加圖像噪聲，本研究采用ASiR-V算法可以顯著降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量，結(jié)果表明兩組圖像信噪比及對比噪聲比差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而且兩組圖像主觀評(píng)分均滿足診斷要求(P>0.05)。兩位醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的一致性較好，提示“雙低”技術(shù)結(jié)合ASiR-V算法在腎臟雙期CT增強(qiáng)掃描中可以明顯降低患者的有效輻射劑量及碘攝入量，而圖像質(zhì)量不受影響。

本研究不足之處：①樣本量較?。虎谖磳ν粋€(gè)體進(jìn)行兩組掃描對比，但會(huì)增加受檢者輻射劑量；③樣本隨機(jī)分組，未根據(jù)個(gè)體差異進(jìn)行配對分組。

總之，低管電壓低對比劑可以顯著降低患者有效輻射劑量和碘對比劑用量，同時(shí)聯(lián)合多模型迭代重建(ASiR-V)算法可以有效降低圖像噪聲和提高信噪比，獲得滿足臨床診斷要求圖像，同時(shí)減少輻射引起的相關(guān)性損傷和對比劑腎病發(fā)生的概率，值得臨床推廣使用。