雙能量CT非線性融合技術在雙下肢CTA檢查中的應用

陳昌美 胡容 劉宗才 王榮品 曾憲春

［摘要］ 目的：探討雙能量CT非線性融合（NLB）技術在雙下肢CTA檢查中的應用價值。方法：回顧性收集疑似雙下肢血管病變并行雙能量CTA檢查的患者52例，掃描后分別行線性融合（LB）技術和NLB技術重建，得到LB和NLB圖像。對比LB、NLB及原始圖像低kV（80 kV組）3組圖像質量，包括客觀評價（CT值、SD、SNR、CNR）和主觀評分，以及圖像優(yōu)良率和圖像可診斷率。結果：3組圖像主觀評分差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），NLB組評分最高。80 kV組、LB組、NLB組圖像可診斷率分別為61.54%（32/52）、38.46%（20/52）、65.38%（34/52），優(yōu)良率分別為30.77%（16/52）、0（0/52）、38.46%（20/52）。3組圖像對應部位血管CT值、SD及CNR組間比較差異均有統(tǒng)計學意義（均P<0.05），NLB組CT值最高，且CT值、SD及CNR均高于LB組（均P<0.05）。3組圖像對應部位血管SNR差異均無統(tǒng)計學意義（均P>0.05）。結論：雙能量CT的NLB技術可提高雙下肢CTA檢查的圖像質量，有望增加雙下肢血管疾病的檢出率及診斷準確率，值得臨床深入研究。

［關鍵詞］ 體層攝影術，X線計算機；下肢；血管造影術；線性融合技術；非線性融合技術；圖像質量

Application of the dual-energy CT non-linear blending technique in bilateral lower limbs CTA examination

［Abstract］ Objective：To explore the application value of dual-energy CT non-linear blending （NLB） technology in CTA for the bilateral lower limbs. Methods：Fifty-two patients with suspected vascular disease of bilateral lower limbs were retrospectively enrolled. All patients underwent dual-energy CTA，and the CTA images were reconstructed via linear blending （LB） and NLB techniques to obtain the LB and NLB images. The image quality of the LB，NLB and original images in the low-kV （80 kV） was compared，including objective evaluation （CT value，SD，SNR，and CNR），subjective score，and the excellent rate and availability of images. Results：There was no significant difference in subjective score among the three groups （P<0.05），the highest score was in the NLB group. The availabilities of 80 kV，LB，NLB images were 61.54%，38.46% and 65.38%，respectively，and the excellent rates were 30.77%，0% and 38.46%，respectively. The CT value，SD and CNR of blood vessels in the three groups were significantly different （all P<0.05），the CT value of the NLB group was the highest，and the CT value，SD and CNR of the NLB group were all greater than those of the LB group （all P<0.05）. There were no significant differences in SNR of the three vessels among the three groups （all P>0.05）. Conclusions：NLB technology can improve the image quality of CTA images and is expected to increase the detection rate and diagnostic accuracy for vascular diseases of bilateral lower limbs，which is worthy of further clinical research.

［Key words］ Tomography，X-ray computed；Lower limb；Angiography；Linear blending；Non-linear blending；Image quality

雙下肢CTA檢查是目前臨床診斷下肢血管疾病的主要檢查方法之一［1-2］，但其圖像質量常受患者血管痙攣、管內血栓、管壁鈣化及掃描技術等因素影響，嚴重者會因圖像質量不能滿足診斷要求，需重復掃描而增加輻射損傷及對比劑所致腎毒性風險。因此，在減少對比劑及重復掃描的情況下獲得高質量的下肢血管圖像是目前臨床關注的重點。非線性融合（non-linear blending，NLB）技術是根據圖像中每個像素的不同，改變雙能量的融合比例，以達到更好的融合效果，從而提高圖像質量［3］。NLB技術在頭頸血管掃描中能明顯提高圖像質量［3-4］，但其在雙下肢CTA檢查中是否可行值得研究。因此，筆者通過比較雙下肢CTA檢查后不同重建圖像，以探討NLB技術在雙下肢血管疾病診斷中的臨床應用價值。

1? 資料與方法

1.1? 一般資料

回顧性收集貴州省人民醫(yī)院2020年6—8月疑似雙下肢血管疾病且行雙能量CT檢查的63例患者，排除因截肢致血管顯示不全、下肢動脈管壁廣泛鈣化、所測部位無對比劑充盈等11例患者，最終納入52例；其中男36例，女16例；年齡42～97歲，平均（68.05±14.90）歲。

1.2? 儀器與方法

使用Siemens Somatom Force CT掃描儀，采用80 kV/Sn150 kV雙能量掃描模式?；颊呷⊙雠P位，足先進，雙手伸直過頭。掃描范圍從腹部（約L3水平）至雙足尖。掃描參數：A管/B管電壓為80 kV/Sn150 kV，開啟Care dose 4D，參考管電流72 mAs/65 mAs，準直器128×0.6 mm，旋轉時間0.25 s，螺距0.3，層厚1.5 mm，層距1.1 mm。高壓團注對比劑碘普羅胺（碘濃度370 mg/mL），劑量1.5～2.0 mL/kg體質量，流率5.5 mL/s，后注入50 mL生理鹽水。監(jiān)測平面為髂總動脈起始處，觸發(fā)閾值100 HU，延遲時間2 s。

1.3? 圖像后處理

掃描后獲得80、Sn150 kV圖像，將2組原始數據圖像同時調入Snygo.via VB20后處理工作站，自動融合獲得線性融合（linear blending，LB）（融合系數為0.5）圖像。選用最佳對比度，采用系統(tǒng)默認融合系數，融合中心為150 HU，融合寬度為200 HU，獲得NLB圖像，包括其軸位及VR圖像。

1.4? 圖像質量評價

1.4.1? 主觀評分? 由2位具有多年CTA影像診斷經驗的主治及以上職稱的醫(yī)師采用雙盲法對LB、NLB及原始圖像低kV（80 kV）圖像進行主觀評分，取2位醫(yī)師評分結果的平均值作為最終評分結果。評分標準［3］：5分，圖像清晰，大血管及其亞段分支顯示清楚，分支小血管走行自然、邊緣光滑、輪廓清晰；4分，圖像顯示較清晰，大血管及其分支顯示較清楚，分支小血管走行較自然、邊緣稍欠光滑，輪廓較清晰；3分，圖像顯示一般，大血管顯示一般，分支血管顯示欠佳，可滿足診斷要求；2分，圖像顯示不佳，大血管及其分支顯示模糊，無法滿足診斷要求；1分，圖像顯示極其不佳，大血管及其分支顯示不清，達不到診斷要求。≥4分為優(yōu)質圖像，3分為一般圖像，≤2分為劣質圖像。

1.4.2? 圖像質量改善評估? 采用NLB技術對LB組圖像評分為1～2分的圖像行圖像后處理，經處理后變成3分及以上為圖像質量改善，由3分提至4分或以上稱為圖像質量提高。圖像可診斷率=3～5分病例數/病例總數；圖像優(yōu)良率=4～5分病例數/病例總數。

1.4.3? 客觀評價? 將3組圖像輸入Snygo.via VB20工作站，設置ROI，測量連續(xù)3個層面動脈血管（髂總動脈、左右側髂外動脈及左右側股淺動脈近端起始處）的CT值、標準差（SD），ROI分別為0.43～0.49、0.22～0.29、0.12～0.26 cm2；同時測量髂總動脈近端起始處肌肉（ROI為3.15～3.35 cm2）CT值、SD及空氣（ROI為5.00～5.45 cm2）SD。取以上2個層面的平均值作為最終測量結果，SNR=CT血管/SD血管，CNR=（CT血管-CT肌肉）/SD空氣。

1.5? 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0軟件分析數據。數據正態(tài)性分布檢驗采用Shapiro-Wilk檢驗，符合正態(tài)分布的計量資料以[x]±s表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD法；非正態(tài)分布的計量資料，組間比較采用非參數Kruskal-Wallis法。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2? 結果

2.1? 3組圖像主觀評分比較（表1）

3組圖像主觀評分差異有統(tǒng)計學意義（[χ]2=23.834，P<0.05）（圖1）；其中NLB組像質量評分最高（中位數3分，范圍2～5分），高于LB組（中位數2分，范圍1～3分）及80 kV組（中位數3分，范圍2～5分）。80 kV組、LB組及NLB組圖像可診斷率分別為61.54%（32/52）、38.46%（20/52）、65.38%（34/52），NLB組較LB組、80 kV組提高26.92%、3.84%；80 kV組、LB組及NLB組圖像優(yōu)良率分別為30.77%（16/52）、0（0/52）、38.46%（20/52），相比LB組及80 kV組，NLB組圖像優(yōu)良率分別提高38.46%、7.69%。

2.2? 3組圖像客觀評價比較（表2～4）

3組圖像各部位血管CT值、SD及CNR差異均有統(tǒng)計學意義（均P<0.05）。LB組與NLB組各部位血管CT值、SD及CNR差異均有統(tǒng)計學意義（均P<0.05），且NLB組均優(yōu)于LB組；80 kV組、NLB組各部位血管CT值、SD及CNR差異均無統(tǒng)計學意義（均P>0.05）。3組圖像血管SNR差異均無統(tǒng)計學意義（均P>0.05）。3組圖像肌肉CT值、SD差異均有統(tǒng)計學意義（均P<0.05）；兩兩比較，肌肉CT值及SD在80 kV組與NLB組組間差異均有統(tǒng)計學意義（均P<0.05），而在LB組與NLB組間差異均無統(tǒng)計學意義（均P>0.05）。3組圖像空氣SD差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）。

3? 討論

對于雙能量CT掃描，低千伏圖像對比度好，但噪聲大；高千伏圖像噪聲小，但對比度差；雙能量融合技術結合兩者優(yōu)點，可獲得高對比度、低噪聲圖像［3，5-7］。LB技術將2種能量信息以固定比例融合，如融合系數為0.5，即50% 80 kV與50% 150 kV圖像融合，然而其部分圖像質量欠佳。而NLB為雙指數融合，利用低kV圖像重建高CT值的像素及高kV圖像重建低CT值的像素而獲得高對比度、低噪聲的融合圖像［8］。郭曉曦等［9］發(fā)現，NLB技術根據CT值的大小非線性地分配到高低能量圖像中，在一定范圍內增加了CT值之間的對比，提高了圖像的強化效果。研究發(fā)現，NLB可提高顱內血管、腎動脈、肝靜脈、心臟、肺栓塞及肺孤立性結節(jié)等CTA檢查的圖像質量［3-6，10-13］，但目前有關NLB可提高雙下肢血管CTA圖像質量的研究鮮有報道。雙下肢CTA掃描常因鈣斑偽影、患者自身情況等因素致遠端分支小動脈顯影不佳，因此基于NLB技術提高雙下肢血管CTA圖像質量的可行性探討尤為重要。

本研究顯示，NLB組相應部位血管CT值、SD及CNR均高于80 kV組及LB組（均P<0.05），表明NLB技術可提高血管的CT值，改善圖像質量，同時也提高了圖像的CNR，與王瑋等［6-7］研究一致。另外，王瑋等［6］認為NLB組血管SD較80 kV組明顯降低，而本研究NLB組血管SD較80 kV組稍大，原因可能與NLB參數有關。本研究還發(fā)現，NLB及LB技術可降低肌肉CT值、SD，且均低于80 kV組，但LB組和NLB組肌肉CT值、SD無差異，與劉星等［5-6］研究結果一致。付潔等［14］也發(fā)現NLB組、LB組胸鎖乳突肌的SD無差異。黃益龍等［15］研究選擇NLB系數λ為0～80 HU和ω為0～100 HU，可獲得最高血管CT值、CNR及高對比度圖像。王慧慧等［16］指出，NLB選用較窄的融合寬度（0～100 HU）可得到最高CT值和最佳CNR，但本研究采用系統(tǒng)默認的融合參數，未對NLB圖像最佳融合系數進行探討，因此，本研究融合系數（融合中心為150 HU，融合寬度為200 HU）是否為最佳，還需進一步驗證。本研究3組間圖像主觀評分有差異，且NLB組具有最高的圖像質量評分，明顯高于LB組及80 kV組，有學者也證實NLB圖像的主觀評分優(yōu)于LB圖像［16-17］。另外，本研究還發(fā)現NLB圖像的可診斷率、優(yōu)良率較LB圖像分別提高26.92%、38.46%，且對下肢大動脈及其細小分支顯示更清晰，避免了因重復掃描而增加的輻射劑量，節(jié)約了醫(yī)療成本及醫(yī)療資源。然而，本研究應用NLB技術對18例1～2分圖像質量的改善是有限的，需重新掃描，這可能是由于血管內對比劑含量低、血管痙攣明顯及個體差異等所致。

綜上所述，采用NLB技術可改善和提高雙下肢CTA圖像質量，并增加雙下肢血管疾病的圖像優(yōu)良率及可診斷率，尤其對部分無法配合或圖像達不到診斷標準的患者，可借助NLB技術減少患者重復掃描所致二次輻射及對比劑不良反應，有望在臨床中推廣應用。

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