眼動脈CTA單能量圖像keV值的優化及與混合能量圖像的比較

趙冬青，馬懌民，王志忠，付建軍，梁萬琴，杜凡

眼動脈CTA單能量圖像keV值的優化及與混合能量圖像的比較

趙冬青，馬懌民，王志忠，付建軍，梁萬琴，杜凡

【摘要】目的：計算眼動脈CT血管成像（CTA）最佳單能量圖像的keV值，并將最佳單能量圖像與混合能量圖像進行比較。方法：35例患者行眼動脈CTA檢查，同時得到混合能量圖像及單能量圖像，運用GSI軟件獲得最佳keV的單能量圖像。測量眼動脈起始部、內直肌肌腹、肌錐內脂肪及顳葉腦白質的CT值及標準差，計算血管對比噪聲比、眼動脈對比強化比值、眼動脈標準差（噪聲），并與混合能量圖像進行比較；對最佳keV單能量圖像及混合能量圖像的眼動脈及分支顯示情況進行主觀評分。結果：眼動脈CTA單能量圖像的最佳keV值為（62.70±3.37）。最佳單能量圖像的對比噪聲比、噪聲、眼動脈對比強化比值均高于混合能量圖像，兩者差異有統計學意義（P＜0.05）。最佳單能量圖像顯示眼動脈及分支血管的主觀評分高于混合能量圖像，差異有統計學意義（P＜0.05）。結論：眼動脈CTA單能量圖像的最佳keV值約為63keV，最佳keV單能量圖像能夠更好地顯示眼動脈及分支血管。

【關鍵詞】眼動脈；單能量；混合能量；體層攝影術，X線計算機

眼動脈及分支較為細小，常規CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）顯示有一定困難。能譜CT利用球管的電壓切換，可以獲得40～140keV范圍內101個單能量圖像及混合能量圖像，利用最佳對比噪聲比工具，通過生成對比噪聲比（contrast-to-noise，CNR）曲線可獲得最優CNR的單能量圖像，有效抑制背景噪聲的影響，進一步改善圖像質量，但目前未見能譜CT在眼動脈顯示方面的研究報道。本文通過35例眼動脈CT能譜掃描，尋找眼動脈CTA最佳單能量圖像的keV值，并將最佳單能量圖像與混合能量圖像進行比較，旨在探討最佳單能量圖像在顯示眼動脈中的價值，改善眼動脈CTA圖像質量。

材料與方法

1.病例資料及檢查方法

搜集在我院行眼動脈CTA能譜掃描的病例35例，其中男10例，女25例，年齡40～79歲，平均年齡51.1歲。

采用GE Discovery CT 750HD行能譜CTA檢查，采用寶石能譜成像（gemstone spectral imaging，GSI）掃描模式，選擇Axial-head-small-20mm，螺距為0.984，X線管旋轉速度為0.05s/r。管電流固定為630mA，準直寬度40mm，層厚0.625mm。對比劑濃

度為320mg I/mL或300mg I/mL，以4mL/s流率采用高壓注射器在肘靜脈上注射對比劑，劑量50mL，之后再以相同流率注射20mL生理鹽水。使用Smart Prep觸發掃描，觸發點定于頸總動脈分叉部，觸發閾值設為100～120HU，延遲6s開始自動監測掃描，掃描方向及范圍為從第3頸椎開始到顱頂。掃描完成后重建層厚為0.625 mm的混合能量圖像及40～140keV共101個單能量圖像。

2.圖像分析及測量

將能譜圖像數據導入GE AW4.6工作站中，利用GSI viewer軟件進行分析，通過Optimal CNR工具，在眼動脈起始部選擇一個興趣區（region of interest，ROI），面積1.91mm2，在同層內直肌肌腹選一相同大小形態的ROI為背景，獲得CNR曲線，記錄最優CNR圖像的keV值（測量2次，取其平均值）（圖1），重建一組層厚/層距為0.625～1.25mm的最佳單能量圖像，用于進行二維及三維重建。在混合能量和單能量圖像內分別對眼動脈起始部、眼內直肌肌腹、肌錐內脂肪、顳葉腦白質放置圓形感興趣區（面積約1.91mm2），分別記錄其CT值及標準差（standard deviation，SD）值，并計算出圖像血管CNR［按公式（1）進行計算］、眼動脈對比強化比、眼動脈SD值并與混合能量圖像進行比較。

對圖像清晰程度進行主觀分級評分，由兩位主治醫師采用盲法進行獨立評估。評價標準為:5分，眼動脈及分支管壁非常銳利；4分，管壁銳利；3分，管壁較銳利；2分，管壁欠銳利；1分，管壁模糊。取2位醫生評分平均值為最終評分結果。

3.統計學處理

采用SPSS 17.0統計軟件進行統計學分析，將最佳keV、140kVp混合能量圖像時的CNR、SD、對比強化比值進行配對t檢驗，對眼動脈及分支顯示清晰程度進行主觀評分并進行配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

根據GSI Viewer軟件計算出的眼動脈CTA單能量圖像的最佳keV值為（62.35±3.37）。將最佳keV單能量圖像和混合能量圖像進行比較，測量兩者SD、CNR、對比強化比值并進行統計學分析（表1）。

表1　兩種圖像對比強化比、CNR、SD值比較

結果顯示最佳單能量圖像的SD、CNR及對比強 化比值均高于混合能量圖像，兩者間差異有統計學意義（P＜0.05）。

圖1　軟件自動計算出最佳keV。 圖2 繪制眼動脈起始部及同層內直肌肌腹ROI。 圖3 眼動脈混合能量VR圖像示眼動脈顯示不清（箭）。 圖4 眼動脈59keV VR圖像示眼動脈顯示清晰（箭）。 圖5 眼動脈混合能量MIP圖像。圖6 眼動脈59keV MIP圖像，較眼動脈混合能量MIP圖像顯示更加清晰。

兩種圖像相比最佳單能量圖像顯示血管情況優于混合能量圖像，圖像噪聲略有增加。

對于血管顯示情況的主觀評分，最佳單能圖像優于混合能量圖像，差異有統計學意義（P＜0.05，表2）。

表2　最佳單能量圖像和混合能量圖像血管顯示情況

對比重建圖像可見最佳單能圖像眼動脈顯示情況較混合能量圖像好，但噪聲略高于混合能量圖像。容積重建（volume rendering，VR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）圖像顯示眼動脈情況明顯優于混合能量圖像（圖2～6）。

討 論

眼部血管細小，以往眼動脈成像質量欠佳，受諸多因素影響，除了取決于對比劑含碘量、注射流率、心臟功能、血液循環快慢等眾多因素［1］之外，還和以往一般CTA使用混合能量，CT值被平均化，組織間對比度降低，圖像質量下降，固有信噪比較低［2］有關。

混合能量是指常規CT中球管產生的X線具有連續的能量分布，用于成像的X線具有混合能量，所以當X線束穿過人體時，低能量射線（或稱為軟射線）被濾掉，從而產生線束硬化偽影，導致物質CT值的漂移［3-4］，圖像質量降低。

能譜CT是利用高低電壓瞬時切換并經過相關算法獲得從40～140keV一系列的101個單能量圖像，以靶血管為目標、血管周圍組織為背景獲得靶血管最佳單能量圖像，單能量圖像可以消除由混合能量X射線引起的硬化偽影帶來的CT值的“漂移”［5］。由于硬化偽影的消除，CT值更為可靠，使得靶血管的CNR達到最高，可獲得更加滿意的CTA圖像［6-8］。

呂培杰等［9］對23例經能譜成像雙期掃描檢測出的26個小肝癌病灶的影像學表現進行分析，測定混合能量和單能量圖像的CNR值并進行比較，結果顯示單能量圖像的最佳CNR值在動脈期及門脈期都明顯高于混合能量圖像，說明單能量圖像質量優于混合能量圖像，且有助于病灶檢出。威晉等［10］對19例能譜掃描腦CTA的圖像進行分析，測量其最佳圖像的keV值及CNR值并與混合能量圖像進行比較，結果提示腦CTA成像最佳單能量水平為（51.11± 3.43）keV，此時其CNR與混合能量圖像相比差異有統計學意義（P＜0.05），表明在最佳單能量水平時圖像質量更高。

本研究借助能譜CT特性，計算得出眼動脈CTA最佳單能量圖像的keV值為62.70±3.37（約為63keV）。最佳單能量圖像CNR值（8.74±6.22）高于混合能量圖像（5.72±3.86），差異有統計學意義（P＜0.05）。眼動脈最佳keV圖像對比強化比值（71.90± 32.15）高于混合能量圖像（51.72±32.11），差異亦有統計學意義（P＜0.05），表明最佳keV圖像質量高于混合能量圖像。最佳keV圖像質量主觀評分也明顯高于混合能量圖像（P＜0.05）。雖然（62.7± 3.37）keV水平下的單能量圖像噪聲有所增加，但在圖像整體評價方面，最佳單能量圖像好于混合能量圖像，眼動脈CTA的對比度高于混合能量圖像，與威晉等［10］的研究結論相似，但最佳單能量圖像的keV值不同，說明眼動脈CTA與腦CTA最佳單能量圖像有不同的keV值，需要在工作中注意。應用單能量成像去除混合能量硬化偽影，并提高血管成像的成功率和對比度，是能譜CT與常規CT相比的優勢所在，這一點也得到了很多研究的認同［11-12］。

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?超聲影像學?

作者單位：830011 烏魯木齊，解放軍第474醫院醫學影像科

Compare optimize ophthalmic artery CT angiography single image keV energy value and the mixing energy image

ZHAO Dong-qing，MA Yi-min，WANG Zhi-zhong，et al.Department of Radiology，the 474Hospital of PLA，Urumuqi 830011，P. R.China

【Abstract】Objective:To investigate the ophthalmic artery CT angiography images keV best single energy value，and the best single energy image and hybrid energy image comparison.Methods:The ophthalmic artery CT angiography scan spectra 35cases，but to give a mixed picture of energy and single-energy image，using GSI software Optimal CNR tool to get the best single keV energy image.First measure the beginning part of the ophthalmic artery，internal straight abdominal muscle，fat and muscle cone temporal lobe white matter CT value and standard deviation，calculated vascular contrast to noise ratio，the ophthalmic artery contrast enhancement ratio，standard deviation and the ophthalmic artery mixing energy image comparison，paired t test.Secondly eye artery and its branches display cases subjective ratings.Results:（62.7±3.37）is the best value of the ophthalmic artery CTA keV single energy images.Best single energy image contrast to noise ratio，standard deviation，ophthalmic artery contrast enhancement ratio and mixed-energy image and the difference was statistically significant（P＜0.05），the best single energy image contrast to noise ratio，standard deviation，ophthalmic artery contrast enhancement ratio were higher than the hybrid energy images.Both subjective ratings also statistically significant（P＜0.05），the best single energy image shows the ophthalmic artery and branch vessels better than the hybrid energy images. Conclusion:Choose the appropriate value of single keV energy image to better display the ophthalmic artery and branch vessel，about the time 63keV，can get the best of the ophthalmic artery images.

【Key words】Ophthalmic artery；Single energy；Mixing energy；Tomography，X-ray computed

收稿日期:（2014-07-11 修回日期:2014-12-15）

通訊作者：杜凡，E-mail:1196483146@qq.com

作者簡介：趙冬青（1966-），女，河南人，主任醫師，主要從事CT和MR的診斷工作。

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.05.021

【中圖分類號】R770.4；R814.42

【文獻標識碼】A

【文章編號】1000-0313（2015）05-0596-03