下肢能譜CT靜脈成像最佳重建能級和自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建權(quán)重

王詩耕,劉義軍,李貝貝,王 旭,范 勇,童小雨,魏 巍,方 鑫

(大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科,遼寧 大連 116011)

下肢深靜脈血栓(deep venous thrombosis, DVT)指下肢深靜脈內(nèi)血液異常凝結(jié)引起的靜脈回流障礙性疾病,目前是僅次于腦血管和冠狀動脈疾病的第三大血管疾病,其在我國的發(fā)病率逐年升高[1-2]。腘靜脈段以上近端DVT和小腿深靜脈等遠端DVT易引發(fā)靜脈瓣功能障礙或肺栓塞,準確、及時檢出DVT非常重要[3-4]。下肢CT靜脈成像(CT venography, CTV)能全面、直觀地顯示雙側(cè)下肢靜脈,但其中DVT對比度欠佳[5-6]。能譜CT低能級單能量成像現(xiàn)已用于動脈成像[7];能譜CT自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction V, ASIR-V)算法可有效降低圖像噪聲。本研究探討下肢能譜CTV最佳重建能級和ASIR-V權(quán)重。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集2021年1月—2022年6月82例大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院接受下肢CTV檢查的疑診DVT患者,男41例、女41例,年齡42～93歲、平均(65.9±10.8)歲,共192處血栓;均無心肺功能異常,且治療后隨訪示血栓明顯減少或消失;按掃描模式為常規(guī)120 kVp組(A組)和能譜掃描組(B組)。A組男20例、女22例,年齡52～92歲、平均(68.0±9.9)歲,體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)(24.67±4.21)kg/m2,共90處血栓;B組男21例、女19例,年齡42～93歲、平均(64.0±12.5)歲,BMI(24.31±3.55)kg/m2,共102處血栓。本研究經(jīng)院倫理委員會審核批準(YJ-KY-2022-57),檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用 GE Revolution CT掃描儀。囑患者仰臥、足先進,雙手上舉;經(jīng)右肘正中靜脈以流率3.5～4.0 ml/s注入150 ml碘佛醇(350 mgI/ml),跟注20～30 ml生理鹽水,延遲210 s后自足底至膈肌上緣進行掃描。參數(shù):A組,管電壓120 kVp,自動管電流(100～600 mA);B組,采用寶石能譜成像(gemstone spectral imaging, GSI)模式,管電壓80/140 kVp瞬時切換,管電流采用GSI Assist技術(shù),噪聲指數(shù)(noise index, NI)11;其余掃描參數(shù)相同:轉(zhuǎn)速0.5 s/rot,螺距1.531∶1,層厚5 mm。

掃描結(jié)束后記錄容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index, CTDIvol)和劑量長度乘積(dose-length product, DLP),計算有效劑量(effective dose, ED):ED=DLP×k,其中k=0.015 mSv/(mGy·cm),為腹部權(quán)重因子。

1.3 圖像后處理 A組:重建40% ASIR-V圖像;B組:重建40、50、60及70 keV單能量圖像并分別結(jié)合40%、60%及80% ASIR-V;均采用標準Stnd卷積核,重建層厚、層間距均為1.25 mm;將所獲13種圖像傳至GE AW4.7工作站行曲面重建(curve planar reconstruction, CPR)。

1.4 客觀評價 基于2組軸位圖像測量左腎動脈水平下腔靜脈、左股骨頭水平股靜脈、左膝關(guān)節(jié)水平腘靜脈、股骨上段股內(nèi)側(cè)肌的CT值和噪聲(SD)。測量靜脈時避開血管狹窄區(qū)域(若靜脈段完全閉塞則以對側(cè)相同靜脈段替代)和金屬植入物區(qū)域,將ROI置于管腔中央,使ROI面積占血管截面的70%～80%;測量股內(nèi)側(cè)肌時將約150 mm2ROI置于肌肉上。分別以股內(nèi)側(cè)肌為背景,計算上述靜脈的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和對比度噪聲比(contrast-to-noise ratio, CNR):SNR=CT值靜脈/SD背景,CNR=(CT值靜脈-CT值背景)/SD背景。

1.5 主觀評分 由2名具有5年以上工作經(jīng)驗的影像科醫(yī)師采用盲法針對軸位圖像和CPR顯示靜脈情況及血栓清晰度以5分法進行評分[6,8],取二者均值為最終結(jié)果;以≥3分為符合臨床診斷要求。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料,組間行t檢驗,或單因素方差分析及兩兩比較LSD法;以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示不符合者,行Mann-WhitneyU檢驗。采用Friedman檢驗比較主觀評分,以χ2檢驗比較其他計數(shù)資料。采用Kappa檢驗分析2名醫(yī)師主觀評分的一致性:以0.60≤Kappa<0.80為一致性高,Kappa≥0.80為一致性極高。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料及輻射劑量 A組CTDIvol、DLP和ED均高于B組(P均<0.05),見表1。

表1 接受下肢常規(guī)120 kVp掃描與能譜掃描的DVT患者一般資料及輻射劑量比較

2.2 客觀評價 13種圖像間,各靜脈CT值、SD、SNR及CNR差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.001)。B組12種圖像之間,ASIR-V權(quán)重一致時,不同keV圖像中各靜脈CT值、SD、SNR和CNR差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05),且均隨keV能級增加而降低;keV能級水平一致時,不同權(quán)重ASIR-V圖像中,各靜脈SD、SNR和CNR差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05),而CT值差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05),且隨ASIR-V權(quán)重增加,SD減小、SNR和CNR增加。

B組40、50、60 keV圖像中各靜脈CT值均高于A組(P均<0.05);40、50、60、70 keV結(jié)合60%、80% ASIR-V圖像中,除70 keV結(jié)合60% ASIR-V圖像外,其余圖像中各靜脈SNR和CNR均高于A組(P均<0.05)。

2.3 主觀評價 2名醫(yī)師主觀評分一致性高或極高(Kappa=0.725～0.957,P均<0.05)。

2.3.1 顯示靜脈 B組12組圖像之間,ASIR-V權(quán)重一致時,不同keV圖像主觀評分差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05),且隨keV能級升高而呈先高后低趨勢;keV能級水平一致時,除50 keV圖像外,不同ASIR-V權(quán)重圖像主觀評分差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05),隨ASIR-V權(quán)重增加,評分呈先高后低趨勢。50 keV結(jié)合40%、60%、80% ASIR-V圖像主觀評分最高(P均<0.05)。見表2及圖1～2。

圖1 A組患者,女,76歲,右下肢DVT 120 kVp 40% ASIR-V圖示左下肢深靜脈充盈良好,右下肢股腘靜脈DVT(箭) 圖2 B組患者,女,81歲,左下肢DVT 40(A)、50(B)、60(C)、70 keV(D)結(jié)合60% ASIR-V圖示右下肢深靜脈充盈良好,左下肢股腘靜脈DVT(箭)

表2 A組與B組圖像顯示靜脈主觀評分比較

2.3.2 顯示血栓清晰度 B組圖像中,50 keV結(jié)合40%、60%、80% ASIR-V圖像顯示靜脈主觀評分最高,其間顯示近、遠端血栓清晰度主觀評分差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05);其中,近端血栓主觀評分≥4者分別占比97.62%(41/42)、97.62%(41/42)及97.62%(41/42),均高于A組的68.42%(26/38),遠端血栓主觀評分≥4者分別占比83.33%(50/60)、91.67%(55/60)及80.00%(48/60),均高于A組的32.69%(17/52)。

B組上述3種圖像顯示近端DVT清晰度主觀評分差異均無統(tǒng)計學(xué)差異(P均>0.05),顯示遠端DVT主觀評分差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05),且隨ASIR-V權(quán)重增加而呈先高后低趨勢。見表3及圖3～6。

表3 A、B組圖像顯示血栓清晰度主觀評分比較

3 討論

能譜CT通過單源雙能瞬時切換技術(shù),可獲得低keV(40～70 keV)圖像以改善組織對比度、提升血管成像質(zhì)量[7,9]。本研究以10 keV為能級間隔重建圖像,觀察下肢CTV最佳能級水平,發(fā)現(xiàn)ASIR-V權(quán)重一致時,B組各靜脈CT值、SNR和CNR隨keV能級增加而降低,這是由于隨能級越低,光電效應(yīng)占比增高,靜脈內(nèi)碘對比劑顯影效果得以強化[10];但40 keV圖像在大幅提升對比度的同時增加了圖像噪聲,顯示靜脈和血栓邊緣效果欠佳,且部分容積效應(yīng)使靜脈與周圍組織間界限不清[11]。相比A組圖像,B組50 keV圖像不僅增加了對比度,且較好地平衡了圖像噪聲,在顯示細節(jié)的同時提高了成像質(zhì)量,有助于顯示DVT。

為提升靜脈對比度,既往研究[6,8,12]以70 kVp行下肢CTV,相比常規(guī)120 kVp,雖輻射劑量有所降低,但靜脈CT值僅增加約50%,且可見明顯線束硬化偽影。ASIR-V圖像重建算法可通過選擇不同權(quán)重等級達到不同降噪效果[7]。80% ASIR-V過分改變噪聲結(jié)構(gòu),使圖像出現(xiàn)蠟狀偽影而降低其層次感,影響肌肉與DVT、靜脈與DVT分界,尤其對較小的遠端DVT,可致其邊緣銳化、輪廓不清而被忽略[13]。本研究50 keV圖像中,雖然隨ASIR-V權(quán)重升高,靜脈SD逐漸降低、SNR和CNR升高,但顯示靜脈主觀評分及顯示DVT清晰度變化不大,以60% ASIR-V中顯示血栓清晰度≥4分者占比最高。

綜上,50 keV結(jié)合60% ASIR-V為能譜下肢CTV最佳重建方法。但本研究樣本量有限,且未針對對比劑注射方案及不同輻射劑量等進行觀察,有待后續(xù)進一步完善。