低能量成像技術(shù)在布加綜合征肝內(nèi)門脈系統(tǒng)及下腔靜脈系統(tǒng)成像中的臨床應(yīng)用

吳艷，蘇蕾，侯平，蔣耀軍，劉杰，高劍波

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，河南鄭州 450052

低能量成像技術(shù)在布加綜合征肝內(nèi)門脈系統(tǒng)及下腔靜脈系統(tǒng)成像中的臨床應(yīng)用

吳艷，蘇蕾，侯平，蔣耀軍，劉杰，高劍波

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，河南鄭州 450052

目的探討能譜CT低能量（keV）成像技術(shù)在布加綜合征肝內(nèi)門脈系統(tǒng)及下腔靜脈系統(tǒng)成像中的臨床應(yīng)用。方法選取16例布加綜合征患者，在GE Discovery CT機(jī)上進(jìn)行腹部門脈系統(tǒng)及下腔靜脈系統(tǒng)2期動態(tài)增強(qiáng)CTV掃描，分別在40、50、60、70 keV單能量并聯(lián)合60%迭代技術(shù)重建圖像，并與140 kVp混合能量圖像比較，計算兩期增強(qiáng)圖像的門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈的對比噪聲比（CNR）、信噪比（SNR）及其圖像質(zhì)量評分，并采用多樣本非參數(shù)分析進(jìn)行比較。結(jié)果門靜脈主干、肝靜脈及下腔靜脈的最高CNR在40和50 keV聯(lián)合60%ASIR的重建圖像上得到，其CNR分別為門脈主干（15.13±11.39，13.31±10.16）、肝靜脈（6.79±7.40、5.27±4.74）以及下腔靜脈（4.03±3.27、3.24±2.74），與140 kVp混合能量圖像比較，其差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.005）。50 keV單能量聯(lián)合60%ASIR重建圖像的主觀評分均優(yōu)于其他單能量組。結(jié)論能譜CT最佳單能量技術(shù)聯(lián)合迭代重建技術(shù)可以明顯提高布加綜合征門脈系統(tǒng)及下腔靜脈系統(tǒng)CTV圖像質(zhì)量，推薦使用最佳單能量為50 keV并聯(lián)合60%ASIR迭代技術(shù)重建圖像來顯示門脈及下腔系統(tǒng)CTV。

能譜成像；自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)；X線計算機(jī)體層攝影術(shù)；CT門靜脈成像；布加綜合征

能譜成像是CT能量成像的最新發(fā)展階段，通過單球管雙能瞬時切換來實現(xiàn)能譜成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI），可以極大地提高對細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯像。單能量成像可以選取最佳能量（keV）以達(dá)到最優(yōu)化成像質(zhì)量[1-2]。目前CT檢查作為一種快速、方便的影像方法被越來越多的應(yīng)用于臨床診斷，近幾年我國接受CT檢查的患者次數(shù)明顯增加，其相應(yīng)的輻射計量也迅速增加，這引起了放射防護(hù)部門及公眾的密切關(guān)注，所以在減少輻射劑量的同時保證圖像質(zhì)量是CT檢查將來的發(fā)展趨勢。而靜脈系統(tǒng)CTV成像一直是CT血管成像的一個難題及挑戰(zhàn)，單能量技術(shù)可以優(yōu)化血管成像，提高血管相對于周圍組織顯示的對比噪聲比，明顯提高靜脈系統(tǒng)的CT值，使得靜脈系統(tǒng)成像的成功率有了很大的提高。通過最佳單能量（低keV）的選擇來提高靜脈血管與周圍組織的對比，使靜脈系統(tǒng)得以清晰的顯示。最近新出現(xiàn)的一種重建算法ASIR（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction）是基于噪聲模型的數(shù)據(jù)空間的迭代重建，它可以降低由于輻射劑量的降低而增加的噪聲[3]。在最新一代的能譜CT上使用低keV單能量成像聯(lián)合ASIR迭代重建技術(shù)，可以在保證靜脈系統(tǒng)良好顯示的基礎(chǔ)上最大限度的降低圖像的噪聲，此項技術(shù)可以應(yīng)用于布加綜合征門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈成像中，重建門靜脈系統(tǒng)最佳對比噪聲比（Contrast-to-Noise Ratio，CNR）的單能量圖像，提高門靜脈與肝實質(zhì)的對比度，從而提高門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈血管的成像質(zhì)量[4]。

1 材料與方法

1.1 研究對象

搜集2015年1月至5月，因懷疑布加綜合征于鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院行腹部能譜CT門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈血管成像檢查的患者30例，男26例，女4例，年齡25～59歲。其中下腔靜脈型1例，混合型（肝靜脈和下腔靜脈）29例。

1.2 檢查方法

1.2.1 設(shè)備及增強(qiáng)掃描方法

30例患者均采用GE Discovery CT (能譜CT機(jī))，GSI掃描技術(shù)進(jìn)行腹部掃描，掃描范圍自膈頂部至雙腎下極以下水平，頭向足側(cè)方向掃描。先行常規(guī)平掃，然后進(jìn)行門靜脈期及下腔靜脈期增強(qiáng)掃描，采用管電壓80、140 kVp瞬時切換，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時間為0.6 s，螺距1.375，固定毫安360 mA，層厚5 mm，重建間隔5 mm。對比劑為碘海醇（350 mI/mL），劑量為1.6 mL/kg，分兩次注射，分別注射劑量和流率為80%（4.0 mL/s）和20%（2.0 mL/s）。對比劑注射完畢以后，以4.0 mL/s的流率注射生理鹽水40 mL。應(yīng)用對比劑智能跟蹤技術(shù)監(jiān)測門靜脈主干，觸發(fā)閾值為100 HU，下腔靜脈期延遲40Vs后掃描。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

掃描結(jié)束后，分別重建層厚及重建間隔均為1.25 mm的40、50、60、70 keV單能量聯(lián)合迭代技術(shù)的圖像及140 kVp混合能量圖像。將上述數(shù)據(jù)傳至AW4.6工作站上，應(yīng)用GSI Viewer 2.0軟件，進(jìn)行測量分析。

1.2.3 圖像測量

在所有重建圖像（不同增強(qiáng)時期掃描）橫斷面像上，使用相同的窗寬、窗位（窗寬1570 HU，窗位40 HU）觀察門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈的情況，通過計算CNR和SNR，并結(jié)合門靜脈、下腔靜脈CT值及其與肝實質(zhì)CT值差值對各組圖像門靜脈、下腔靜脈質(zhì)量進(jìn)行客觀評價。分別測量各組單能量（40 keV、50 keV、60 keV、70 keV）聯(lián)合60%ASIR迭代技術(shù)的重建圖像第一肝門處門脈主干CT值及SD值、肝靜脈（最粗的分支或副肝靜脈）CT值及SD值、肝段下腔靜脈及第一肝門相應(yīng)水平肝實質(zhì)CT值及SD值，測量肝實質(zhì)CT值時應(yīng)避開膽管及血管結(jié)構(gòu)，計算門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈的CNR及SNR。CNR=（CT1-CT2）/SD2；CT1為所測量血管的CT值，CT2為鄰近肝實質(zhì)CT值，SD2為鄰近肝實質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)差。ROI設(shè)定在同一層面、同一部位、大小為21～28 mm2。為了盡量減少部分容積效應(yīng)對測量準(zhǔn)確性的影響，選用1.25 mm的薄層放大圖像測量，ROI盡量放在血管中心。CT圖像的主觀評分由有經(jīng)驗的2名影像科高年資醫(yī)生分別單獨(dú)對門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈圖像質(zhì)量進(jìn)行評分，方法為對所有患者的門靜脈系統(tǒng)進(jìn)行血管VRT三維重建，通過VRT圖像及斷層圖像進(jìn)行觀察門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈的密度、邊緣清晰度、血管與周圍組織的對比度及圖像噪聲等，采用5級評分標(biāo)準(zhǔn)：5分為很好，4分為良好，3分為一般，2分為差（尚可用于診斷），1分為很差（無法診斷）。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件，分別對門靜脈期及下腔靜脈期的各組單能量聯(lián)合不同的迭代技術(shù)重建圖像上測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行多樣本非參數(shù)分析進(jìn)行比較，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

不同單能量（40～70 keV）在60%ASiR迭代重建技術(shù)下的圖像中，各組單能量圖像中PV、HV及IVC測得的CNR值均可見顯著性差異，并均明顯優(yōu)于140 kVp混合圖像的CNR值（表1）。另一方面，結(jié)合圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果，在采用相同的對比度濃度、劑量、注射速率和延遲掃描時間的條件下，在50 keV單能量區(qū)間并聯(lián)合60%ASIR重建技術(shù)時可以得到門靜脈系統(tǒng)及下腔靜脈系統(tǒng)的最佳圖像質(zhì)量，可以顯示更細(xì)小的分支。

表1 不同單能量分別在60%ASiR迭代重建技術(shù)圖像中PV、HV及IVC的CNR值及SD值

3 討論

目前診斷布加綜合征的檢查方法包括超聲、磁共振及多層螺旋CTPV。多層螺旋CTPV是臨床診斷門靜脈系統(tǒng)疾病的最常用、最有效的技術(shù)，其成像效果主要取決于門靜脈的強(qiáng)化程度以及與肝臟實質(zhì)的對比度。想要獲得較好的質(zhì)量的CTPV圖像，以往的研究中常常通過增加造影劑劑量、濃度或增加X線劑量等掃描條件來實現(xiàn)，但是會同時增加對比劑的不良反應(yīng)及X線輻射劑量。另外常規(guī)的CT掃描是從80～140 kVp范圍內(nèi)選取某一管電壓獲取相應(yīng)的混合能量X射線，通過人體后衰減，計算該混合能量X射線的混合衰減系數(shù)，從而獲得相應(yīng)固定的混合能量圖像。而能譜CT成像是通過單球管雙能瞬時切換同向采集技術(shù)來獲得40～140 keV范圍內(nèi)的101個單能量圖像及140 kVp混合能量圖像，它通過計算各個能量點(diǎn)的組織對X線的吸收衰減系數(shù)得到相應(yīng)的CT值，從而能得到相應(yīng)的能譜曲線[1]。根據(jù)物理特性，物質(zhì)間的能譜曲線差異在低能量段更加顯著，因此在低能量段的單能量圖像中的不同物質(zhì)的CT值差異最大。在某一能量水平所觀察物質(zhì)與鄰近實質(zhì)器官之間的衰減差異達(dá)到最高而圖像噪聲最小，這一能量水平便是該物質(zhì)的最佳keV值。而通過最佳對比噪聲比（CNR）單能量曲線獲得的最佳單能量圖像不僅能夠提供高對比度，又能兼顧圖像的最小噪聲的同時而獲得了清晰、精確的門靜脈系統(tǒng)圖像，已有相關(guān)腹部能譜CT掃描研究表明最佳CNR單能量圖像可以提高門靜脈的圖像質(zhì)量[5-9]。

CT圖像自適應(yīng)迭代（ASIR）重建技術(shù)是最新一代已經(jīng)應(yīng)用于臨床的重建方法，它可以在降低患者的輻射劑量的同時又不損失圖像質(zhì)量。聯(lián)合ASIR重建技術(shù)應(yīng)用于能譜CT最佳單能量圖像上可以進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量，降低噪聲[3,4,10]。

本研究結(jié)果顯示，結(jié)合圖像質(zhì)量主觀評分，在能譜CT最佳單能量50 keV聯(lián)合迭代60%ASIR重建技術(shù)的門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈CTV成像質(zhì)量及對比噪聲比（CNR）明顯優(yōu)于其他各組。

綜上所述，采用能譜CT最佳單能量聯(lián)合迭代（ASIR）重建技術(shù)可以明顯提高布加綜合征患者的門靜脈、肝靜脈及下腔靜脈的圖像質(zhì)量，還能明顯減少對比劑的劑量，此外在較低能量水平的最佳keV單能量圖像上觀察門、靜脈血管，一方面可以提高所觀察血管的CT值，另一方面又可以使該血管與周圍組織間的對比度提高，從而改善圖像質(zhì)量。如何通過進(jìn)一步優(yōu)化掃描參數(shù)來更好地提高血管圖像質(zhì)量，值得進(jìn)一步深入探討研究。

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Clinical Application of Monochromatic Spectral CT Imaging for Portal Vein and Inferior Vena Cava Image Improvement in Patients with Budd-Chiari Syndrome

WU Yan, SU Lei, HOU Ping, JIANG Yao-jun, LIU Jie, GAO Jian-bo
Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450052, China

ObjectiveTo investigate the clinical effectiveness of application of monochromatic spectral CT imaging for portal vein and inferior vena cava image improvement in patients with buddchiarissyndrome.MethodsAltogether 16 patients with budd-chiari syndrome were selected and scanned by using GE Discovery CT machine to achieve the spectral CT images of the portal venous phase (PVP) and the hepatic venous phase (HVP). Spectral CT images of 4 monochromatic energy level ( 40, 50, 60, 70 keV) with 60% ASIR were reconstructed for comparison. Regions-of-interest (ROIs) were placed in the portal vein (PV), hepatic vein (HV), inferior vena cava (IVC) to measure CT value and image noise (SD). Signal-to-noise ratio (SNR), contrast-to-noise ratio (CNR) and quantitative measurements of vessels were calculated. Image quality for all groups was statistically compared.ResultsCNR of PV, HV and IVC in 40 keV and 50 keV data sets were (15.13±11.39, 13.31±10.16), (6.79±7.40, 5.27±4.74) and (4.03±3.27, 3.24±2.74), respectively. It was found that CNR of vessels in 40 keV and 50 keV was higher than those of other keV data sets. There was statistical difference for CNR of vessels between monochromatic images and 140 kVp images. Image quality of 50 keV with 60% ASIR was better than other lower monochromatic energy images.ConclusionMonochromatic images of lower energy associated with ASIR reconstruction from spectral CT imaging demonstrated the best vascular contrast for the portal vein (PV) and inferior vena cava (IVC) in the patients with budd-chiari syndrome. 50 keV monochromatic images with 60% ASIR improved the diagnostic ability of CTV (PV and IVC) in budd-chiari syndrome.

spectral imaging; adaptive statistical iterative reconstruction technique; X-ray computed tomography; CT portal venography; Budd-Chiari syndrome

R575

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.005

1674-1633(2016)07-0016-03

2015-12-28

高劍波，教授。

通訊作者郵箱：cjr.gaojianbo@vip.163.com