單能量圖像在腹部動脈血管增強中的臨床研究

關偉++張婷婷++鐘朝暉

[摘要] 目的 探討能譜單能量圖像在腹部增強掃描中動脈增強效果。 方法 收集2015年10月～2016年5月于首都醫(yī)科大學附屬北京友誼醫(yī)院行使用GE CT750HD進行能譜（GSI）上腹部掃描的44例患者，重建A組60 keV（44例）、B組70 keV（44例）及C組（44例）混合能量140 kVp圖像。對比劑用量為350 mgI/kg，測量三組腹主動脈、肝固有動脈和脾動脈的CT值、SD值，計算肝固有動脈CNR，采用配對樣本t檢驗對結果進行分析。 結果 A組60 keV單能量的CT值及肝固有動脈CNR明顯高于B組及C組，差異有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）。 結論 與常規(guī)的140 kVp圖像和70 keV單能量圖像比較，60 keV單能量可以大幅度提高動脈血管的增強效果。

[關鍵詞] 單能量；腹部增強；動脈血管

[中圖分類號] R445.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2017）11（a）-0107-04

The clinical study of single energy image in arterial enhancement of abdominal artery

GUAN Wei ZHANG Tingting ZHONG Zhaohui▲

Department of Radiology， Beijing Friendship Hospital， Capital Medical University， Beijing 100050，China

[Abstract] Objevtive To study the enhancement effect of spectral imaging in arterial enhancement of abdominal artery. Methods 44 patients underwent contrast enhanced abdominal CTA with spectral imaging in Beijing Friendship Hospital，Capital Medical University from October 2015 to May 2016 were collected. Discovery CT750HD scanner was use among patients of the group A （60 keV， 40 cases）， group B （70 keV， 40 cases） and group C （40 cases） mixed energy （140 kVp）. The amount of the contrast agent was 350 mgI/kg， the CT value， SD value of the abdominal aorta， proper hepatic artery and splenic artery were measured， and the CNR attenuation value of the arteria hepatica propria was calculated， then those results were compared with a paired t-test. Results The CNR of the proper hepatic artery and the CT value of the group A was significantly increased compared with that of group B and group C， the differences were statistically significant （P < 0.05）. Conclusion The use of spectral images at the 60 keV energy level can significantly improve the contrast enhancement degree in the artery compared with the conventional 140 kVp and 70 keV images.

[Key words] Spectral CT； Abdominal blood vessel； Enhancement effect

寶石能譜CT機利用單一球管進行瞬時（<0.5 ms時間能量分辨率）實現(xiàn)高低雙能（80 kVp和140 kVp）切換，產(chǎn)生雙能數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)空間能譜解析，可以獲得40～140 keV的101個單能量的CT圖像，從中選取最佳對比信噪比[1]。通過這一技術，可以更好地顯示腹部血管系統(tǒng)結構，臟器與病灶的關系及病灶結構特征。本研究旨在討論利用寶石能譜CT選擇最佳對比信噪比的單能量來提高腹部動脈的成像質量。

1 資料與方法

1.1一般資料

篩選2015年10月～2016年5月在我院進行腹部增強掃描患者44例，男20例，女24例；平均年齡（57.1±10.2）歲；肝臟脂肪瘤10例，肝臟囊腫8例，肝臟血管瘤12例，肝腺瘤4例，膽囊結石及術后復查6例，均經(jīng)病理診斷證實，檢查結果陰性患者4例。納入標準：年齡20～70歲。排除標準：①有碘過敏史者；②有影響腹腔動脈血流疾??；③腹部動脈硬化患者；④因運動造成偽影者。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會通過并備案，所有患者均于掃描前簽署知情同意書。

1.2 掃描設備及方法

采用寶石能譜CT Discovery CT750HD（GE，美國），對患者進行能譜（Gemstone Spectral Image，GSI）掃描。檢查前口服白開水1200 mL，分兩次飲用、間隔5～10 min。仰臥位，先進行呼吸訓練，掃描范圍從膈上2 cm至雙腎下極水平。采用非離子型對比劑（優(yōu)維顯350 mgI/ml）350 mgI/kg體重，由美國meorao雙筒高壓注射器從肘前靜脈注入，分別行動脈期、靜脈期及延遲期掃描。動脈期為注藥后30 s開始掃描，總對比劑注射時間為25 s，根據(jù)總對比劑總量計算流速，以相同的流速注射后續(xù)生理鹽水20 mL。endprint

1.3 掃描參數(shù)

80 kV 和140 kV瞬時切換，550 mA，探測器寬度40 mm，螺距1.375∶1，轉速1.0 s/r，層厚5 mm，間隔5 mm。

1.4 圖像處理及數(shù)據(jù)分析

提取腹部三期增強掃描中的動脈期圖像，重建60 kev單能量圖像，70 kev單能量圖像及140 kvp混合能量圖像[2]，將其分為A、B、C三組，各44例。各組圖像層厚為1.25 mm，A、B組迭代重建為ASiR50%，而后傳入AW4.6工作站。分別測量腹主動脈、肝固有動脈和脾動脈主干的CT值及各動脈同層面豎脊肌的SD值，所測感興趣區(qū)（Region Of Interest，ROI）面積為所在管腔面積的一半。由兩位有5年以上腹部診斷經(jīng)驗的醫(yī)師單獨測量并評估圖像。

三組數(shù)據(jù)采用多平面最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）及容積再現(xiàn)（Volume representation，VR），對所有病例進行動脈血管三維重組，包括腹主動脈、肝固有動脈和脾動脈、腎動脈及十二指腸上動脈。三組數(shù)據(jù)根據(jù)公式[3-4]CNR=（ROIo-ROId）/SDn，計算肝固有動脈、腹主動脈及脾動脈的對比噪聲比（Contrast to Noise Ratio，CNR），作為客觀評價。其中ROIo代表肝固有主動脈、腹主動脈及脾動脈的CT值，ROId代表相對應各層面肝實質CT值，SDn代表各同層面豎脊肌的平均標準差[5-7]。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計學軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料用均數(shù)±標準差（x±s）表示，兩組間比較采用配對樣本t檢驗；計數(shù)資料用率表示，組間比較采用χ2檢驗，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 三組腹主動脈、肝固有動脈及脾動脈CT值、CNR、SD值的比較

三組的動脈增強的CT值及CNR比較差異均有統(tǒng)計學意義（P < 0.05），肝固有動脈及脾動脈SD值比較差異無統(tǒng)計學意義（P > 0.05）；A組腹主動脈SD值與B、C兩組比較，差異有統(tǒng)計學意義（P > 0.05）。見表1。

2.2 三組圖像質量的比率

A組（圖A1、A2）增強效果及圖像質量優(yōu)于B組（圖B1、B2）及C組（圖C1、C2）。運用GSI Viewer最佳單能量分析顯示最佳CNR，以肝臟作為背景，測得動脈的最佳單能量集中在60 keV左右，A組的圖像質量得到了優(yōu)化（圖2）。

3 討論

腹部增強對動脈的顯示適用于各動脈及其分支的狹窄、栓塞、動脈瘤、腫瘤鈣化等[8]由于各機體有差異，當固定動脈期掃描時間后，掃描期相很難把握。寶石能譜CT則可以通過GSI viewer曲線獲得最佳對比噪聲比。

作為影像設備，從始至終都存在一個問題：CT圖像是物質對X線吸收的反應。由于常規(guī)CT中球管產(chǎn)生的X線為連續(xù)性分布，從而生成圖像的X線也就具有混合能量。它是由不同的單光子能量組成的光束一般為120kVp，能引起光電效應及康普頓效應，高能級時以康普頓效應為主，低能級時以光電效應為主。故當X線穿過人體時，低能級射線會被濾過掉，從而產(chǎn)生了硬化偽影及CT值的“漂移”[9-11]，進而引起物質的CT值不確定，影像不準確，嚴重影響對鄰近重要結構的觀察[12]。寶石能譜CT在極短時間內(nèi)（<0.5 ms）完成80 kVp和140 kVp之間瞬時切換而實現(xiàn)的雙能成像，兩組數(shù)據(jù)同時采樣，在投影數(shù)據(jù)空間進行解析，故不受自主或不自主運動的干擾，能在準確校正硬化偽影的基礎上得到準確的能譜成像?；谂R床對圖像質量和密度分辨率的需求，能譜CT能夠重建出40～140 keV的101個單能量圖像[13]。單能量圖像系X線源僅發(fā)出單一能量的X線光子穿過被檢物體時所產(chǎn)生的衰減圖像。低能量的單能圖像可提高相鄰結構的對比度。同時碘在50～60 keV發(fā)生特征吸收，產(chǎn)生了較高的光束衰減，但會有更多的噪音，特別是在體重較大的患者。因此血管與周圍組織對比度增高。低能量水平的X線會被物質吸收得更多，穿透力更低，可使圖像的CT值及組織對比增加，圖像噪聲也隨之增高[14-17]，低單能量中的碘對比劑增加，提高了血管與鄰近臟器的對比，可用于血管的優(yōu)化成像，提高圖像的密度分辨率，增強顯示碘的匯聚。

本研究采取注藥后30S行動脈期掃描，遵循沈慧娟等的研究結果[4]。目前研究顯示，腹部動脈混合能量的圖像質量低于單能量，且最佳單能量主要集中在50 keV，80 keV圖像質量顯著降低[18-19]，其并未使用降噪ASiR重建法。與其不同的是本研究采用了ASiR重建。在CT Discovery CT750 HD AW4.6工作站中僅有60 keV以上才可使用ASiR重建，所以本研究在單能量的選取上分別為60 keV及70 keV，ASiR重建技術通過首先建立噪聲性質和被掃描物體的模型，并利用迭代的方法對噪聲加以校正和抑制，得到更清晰的圖像。ASiR技術可以顯著降低重建圖像的噪聲，改善圖像質量，提高了密度分辨率。在此統(tǒng)計結果及GSI Viewer最佳單能量分析顯示最佳CNR的集中點在60 keV左右。對60 keV、70 keV單能量及混合能量140 kVp的腹主動脈、肝固有動脈及脾動脈的增強效果客觀的數(shù)據(jù)顯示，60 keV比70 keV及140 kVp的強化CT值各提高了21.36%～28.45%、17.66%～35.46%；CNR提高了19.70%～24.70%、31.37%～56.36%；SD值較70 keV及140 kVp降低了19.50%～26.55%、2.00%～3.34%?？偲饋碚f，腹部動脈在最佳CNR 60 keV單能量時圖像質量有明顯的提高，且單能量圖像質量高于混合能量。而前研究顯示70 keV單能量相當于120kVp混合能量，本研究主要突出單能量顯示結果，所以并未進行兩組120 kVp（70 keV）及140 kVp混合能量的比較。endprint

本研究對一組腹部增強患者采用能譜成像模式掃描，比較同一組患者的混合能量圖像及60 keV、70 keV單能量的圖像質量。三種不同的重建模式的圖像在同一設備及同一掃描中完成，排除了患者、CT設備及掃描參數(shù)等因素的差異，所以具有更好的對比性。能譜CT成像為高、低電壓瞬時切換受到物理條件的限制，不能實現(xiàn)自動毫安功能。對于固定毫安630 mA對腹部檢查來說還是有點高[20]，如何在不影響圖像質量的前提下，降低射線劑量有待進一步研究。

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（收稿日期：2017-08-15 本文編輯：任 念）endprint