雙源雙能量CT單能譜技術在肺動脈及下肢靜脈聯(lián)合成像中的應用價值

2.山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院CT影像科(山西 太原 030001)

周笑瑩1 張 華2,*

下肢深靜脈血栓(deep venous thrombosis，DVT)是常見的周圍血管疾病，其主要并發(fā)癥為繼發(fā)肺栓塞(pulmonary embolism，PE)，嚴重時可導致患者死亡。因此，及時準確地診斷DVT對患者至關重要。間接法下肢CT靜脈成像(computed tomography venography，CTV)聯(lián)合肺動脈成像(computed tomography pulmonary angiography，CTPA)為微創(chuàng)檢查，可以同時對DVT及PE進行診斷，且可彌補下肢靜脈超聲(ultrasound，US)對盆腔靜脈血栓顯示較差的缺點。但是傳統(tǒng)的間接法下肢CTV，靜脈充盈較差，血管濃度不均，可能會影響疾病的診斷[1-2]，而雙能掃描中低能量虛擬單能譜成像可以提高組織對比度，提高血栓的診斷準確性[3-4]。所以，本研究分析評價了第三代雙源雙能CT中的噪聲優(yōu)化的虛擬單能譜成像(virtual monoenergetic images，VMI+)技術在CTPA-CTV聯(lián)合掃描中對下肢CTV圖像質(zhì)量的影響，以及對血栓的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2017年9月至2018年11月期間，臨床懷疑PE在本院進行間接法下肢CTV聯(lián)合CTPA檢查的患者53例影像資料。BMI在18～27.8之間，其中37位患者于CTV檢查前或后48h內(nèi)進行下肢靜脈US檢查。孕婦、兒童、心肺腎功能不全、對比劑過敏患者不納入本研究。

1.2 檢查方法使用第三代雙源CT機(SOMATOM Force；Siemens Healthcare,Germany)掃描?；颊哐雠P位，雙上肢伸向頭側(cè)。以4.0mL/s的注射速率經(jīng)肘靜脈注射非離子型碘對比劑(優(yōu)維顯，370mgI/mL)，對比劑總量為80～120mL，注射完成后相同速率注射生理鹽水20～30mL。CTPA掃描使用團注示蹤法，在肺動脈主干上放置監(jiān)測點，當監(jiān)測點CT值達到60HU時自動觸發(fā)掃描。掃描范圍為主動脈弓上水平到膈肌水平，在患者一次屏氣期間完成掃描。掃描參數(shù)：管電壓70kV，管電流自動調(diào)控，層厚2.0mm，層間隔2.0mm，重建層厚0.75mm，延遲時間4s，掃描時間0.6s。下肢靜脈掃描使用雙能量模式，掃描范圍為膈下至足水平，掃描方向為足至頭方向，開始掃描時間為注射對比劑180s后。掃描參數(shù)：管電壓(70，Sn150)kV，參考管電流(140，47)mAs，層厚1.5mm，層間隔1.5mm，螺距0.7，重建層厚0.75mm，準直器192×0.6 mm，Kernal值Qr40，融合系數(shù)0.5。

1.3 圖像處理及分析所有數(shù)據(jù)傳輸至工作站(syngo.via VB10B，Siemens)，在應用程序“單能+(monoenergentic plus)”中重建出VMI+40keV，VMI+50keV及VMI+60keV三組單能譜圖像。由2名有10年以上工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師對線性融合圖像及單能譜圖像進行獨立分析，其中下肢靜脈血栓的分析在單能譜圖像上進行。

在線性融合圖像及三組單能譜圖像上的腘靜脈及其同層面的肌肉組織分別畫同樣大小的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，記錄其CT值，ROI大小為大于等于三分之二的管腔面積；在同層面皮下脂肪放置ROI，記錄其標準差(standard deviation，SD)，ROI盡量放置在無血管區(qū)，所有測量均進行3次，取平均值。計算每組圖像腘靜脈的對比噪聲比(contrast to noise ratio，CNR)及信號噪聲比(signal to noise ratio，SNR)。CNR=(CT靜脈–CT對比組織)/SD，SNR=CT靜脈/SD，其中CT靜脈表示腘靜脈的CT值，CT對比組織表示腘靜脈同層面肌肉的CT值，SD為圖像的噪聲值，既同一層面皮下脂肪組織的標準差。

由2名醫(yī)師單獨對線性融合及單能譜圖像質(zhì)量進行主觀評價，評價采用3分制：3分：優(yōu)秀，強化程度大于等于伴行動脈，診斷可靠；2分：良好，強化程度低于伴行動脈但高于同水平肌肉，滿足診斷要求；1分：較差，強化低于同水平肌肉，不滿足診斷要求。取2名醫(yī)師的平均值作為最終評分。

1.4 統(tǒng)計學方法使用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計學分析，CTV圖像質(zhì)量評價使用秩和檢驗；兩種檢查方法對血栓顯示一致性的比較使用Kappa檢驗，Kappa值≥0.75認為一致性較好，0.75＞Kappa值≥0.4一致性一般，Kappa 值＜0.4一致性較差，P＜0.05認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

在37位同時行下肢US的患者中，US單獨發(fā)現(xiàn)DVT的有19例，CTV單獨發(fā)現(xiàn)DVT的有20例，CTV及US均發(fā)現(xiàn)DVT的有16例(表1)。以US結(jié)果為參考標準，CTV對DVT的診斷陽性預測值為80.0%(16/20)、陰性預測值為82.4%(14/17)、敏感性為84.2%(16/19)及特異性為77.8%(14/18)。CTV及US對下肢靜脈血栓顯示的一致性一般(Kappa值=0.621，P＜0.05)。CTV及US結(jié)果中血栓的具體分布見表2。在所有行CTV檢查的53例患者中，檢出血栓的患者有25例，單獨診斷PE的有5例，單獨診斷DVT的有10例，同時診斷PE和DVT的有10例(圖1)，因此相對于單獨行下肢CTV，CTPA-CTV聯(lián)合檢查對于血栓的增量診斷價值為9%(5/53)。

表1 下肢CTV及US血栓結(jié)果(例)

表2 血栓分布的部位及數(shù)量(處)

圖1 女，67歲，咳嗽、咳痰伴氣短一周。A為下肢CTV的軸位圖像，提示右側(cè)小腿肌間靜脈增粗，內(nèi)伴血栓(白色箭頭)。B、C分別為肺動脈成像的軸位及MPR圖像，提示左肺下葉內(nèi)前基底段肺動脈內(nèi)血栓(白色箭頭)。

客觀評價中，四組圖像間的SNR不存在統(tǒng)計學差異(H=3.372，P=0.338)，CT值及CNR值存在統(tǒng)計學差異(表3)，其中VMI+40keV的CT值(204.63±56.40HU)及CNR值(7.72±4.72)最高。除VMI+60keV與線性融合之間的CT值無統(tǒng)計學差異外，其余任意兩組間的CT值均存在統(tǒng)計學差異。CNR值在線性融合與VMI+40keV及線性融合與VMI+50keV間存在統(tǒng)計學差異，其余任意兩組間的CNR均不存在統(tǒng)計學差異。

圖2 女，69歲，既往肺栓塞。圖2A-2D分別為下肢靜脈VMI+40keV、VMI+50keV、VMI+60keV及線性融合圖像的MPR圖像，示下肢靜脈對比度依次降低，內(nèi)未見血栓形成。

四組圖像的主觀質(zhì)量評價(表4)存在統(tǒng)計學差異(H=14.097，P=0.003)，其中單能譜圖像的評分均高于線性融合圖像的評分，VMI+40 keV的主觀評分(2.62±0.49)最高。線性融合圖像及單能譜圖像見圖2。

表3 腘靜脈水平圖像質(zhì)量客觀評價指標

表4 下肢CTV圖像質(zhì)量主觀評分

3 討 論

間接法CTV是通過肘靜脈注射對比劑，操作簡單且不受患者下肢腫脹的影響，還可以同時觀察雙側(cè)靜脈，不過其會受患者自身血液循環(huán)情況影響較大，且對比劑到達靜脈時已被稀釋，因此靜脈對比度較差，可能會造成血栓的誤診及漏診。而虛擬單能譜圖像是從雙能量掃描中生成的，描述的是物質(zhì)在單光子能量下的CT圖像，可以消除線束硬化偽影，獲得更加準確的物質(zhì)信息。Bongers等[4]在使用第二代雙能CT對血管模型進行掃描時發(fā)現(xiàn)，與單能譜CT相比，虛擬單能譜圖像和碘圖上的血栓有著更高的對比度和CNR，更有助于DVT的診斷。傳統(tǒng)的虛擬單能譜成像選擇低能量成像時，在圖像對比度提高的同時，圖像噪聲也會明顯增加，使得圖像的CNR降低[5]，而第三代雙源CT的VMI+技術，采用了新的算法，結(jié)合了傳統(tǒng)虛擬單能譜成像中低光子能量圖像的高對比度和高光子能量圖像的低噪聲，最終可以提高CNR值，明顯改善了圖像的質(zhì)量[6-8]。研究發(fā)現(xiàn)，40～70keV之間的單能譜圖像對比度最高[9-10]，因此，本研究只重建了40、50、60keV的三組較低能量的單能譜圖像，結(jié)果顯示，VMI+40keV圖像上腘靜脈的CT值及CNR值均明顯高于線性融合圖像上的CT值及CNR值，這也證實了低能量的VMI+圖像可以明顯提高圖像質(zhì)量。

本研究結(jié)果顯示，下肢CTV對診斷DVT有較高的敏感性，CTV與US對診斷血栓的一致性一般，這同之前的研究結(jié)果基本一致[11-12]，而在盆腔靜脈及小腿深靜脈血栓的顯示上，CTV比超聲更具優(yōu)勢，在之前的研究中也有相似的結(jié)果[13]。小腿深靜脈由于管徑較細，且與鄰近骨骼肌肉關系緊密，使得US對其檢出率降低，而CTV遠心端靜脈對比度相對較低，也會影響到血栓診斷的準確性；股靜脈及腘靜脈由于管腔較粗，且相對受臨近肌肉擠壓較輕，因此CTV及US對其內(nèi)的血栓顯示都較好。此外，由于受盆腔腸道氣體的影響，US對盆腔靜脈的顯示較差。

CTPA-CTV聯(lián)合掃描在一次檢查可以同時獲取CTPA及下肢CTV圖像，避免了患者多次搬動及靜脈穿刺，為患者提供了方便。PE及DVT關系密切，聯(lián)合掃描可以同時發(fā)現(xiàn)這兩種病變，為臨床做出及時有效的治療方案提供了重要參考[14]。同時，聯(lián)合掃描還可以顯示胸腹部的靜脈血栓及其他病變，幫助分析血栓形成的原因，提高了診斷價值[15-17]。

但本研究仍存在一些不足，首先，病例數(shù)量較少，尤其是有超聲對照的病例數(shù)，因此結(jié)果可能存在一定的偏倚；第二，CTV和超聲檢查非同時完成，因此血栓可能會隨著時間的進展發(fā)生變化，對結(jié)果產(chǎn)生一定的影響；第三，由于聯(lián)合掃描使用的對比劑較單獨CTPA檢查明顯增多，且注射速率加快，因此上腔靜脈對比度較單獨CTPA檢查時的明顯增高，存在一定的偽影。嚴由倫等[18]使用不同的速率分期注射對比劑，既保證了肺動脈及下肢靜脈良好的對比度，又減少了上腔靜脈的偽影，在接下來的研究中將進一步改進掃描方案，以獲得最優(yōu)的圖像質(zhì)量。

綜上所述，雙源雙能量虛擬單能譜成像技術能夠提高下肢CTV的圖像質(zhì)量，并且對深靜脈血栓有較高的診斷價值，可以作為血栓檢查的優(yōu)選方法。