對比分析兩種胸部能譜CT虛擬平掃圖像與常規平掃圖像

王會霞，岳松偉，呂培杰，武衛杰，高劍波

(鄭州大學第一附屬醫院放射科，河南 鄭州 450052)

虛擬平掃圖像(virtual unenhanced images， VUE)是雙能CT的重要應用之一，以往雙源雙能CT基于混合能量圖像進行物質分離，能譜CT基于70 keV單能量圖像抑碘獲得VUE[1-2]，圖像質量和組織CT值均受諸多因素影響而臨床應用受限[3-4]。Revolution CT可基于原始單能量數據通過多物質分離技術聯合自適應統計迭代重建算法-V(adaptive statistical iterative reconstruction-V, ASIR-V)獲得VUE。目前鮮見有關VUE圖像質量及對VUE與抑碘圖(material suppressed iodine images, MSI)圖像質量的比較分析。本研究于能譜CT成像后采用VUE、MSI技術重建平掃圖像，探討其用于替代常規平掃圖像(true unenhanced images， TUE)的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性收集我院2018年3月—7月行胸部平掃聯合增強掃描的患者40例，男21例，女19例，年齡19～85歲，平均(54.2±14.3)歲，體質量指數(body mass index, BMI)(22.25±5.93)kg/m2；排除標準：有碘過敏史；年齡小于18歲；有嚴重肝、腎功能損傷。所有患者均簽署知情同意書。本研究經本院倫理委員會審核批準。

1.2 儀器與方法 采用GE Revolution CT機，常規模式行胸部平掃，GSI Assist模式行能譜增強掃描。常規模式：管電壓120 kVp，自動管電流技術(100～600 mAs)；能譜模式：管電壓80/140 kVp瞬時切換，智能匹配管電流技術(200～500 mAs)；噪聲指數13，探測器寬度80 mm，旋轉速度0.5秒/周，掃描層厚5 mm，層間距5 mm，螺距0.992∶1。掃描范圍自胸廓入口處至肺底層面，對比劑采用碘海醇(350 mgI/ml)，劑量400 mgI/kg體質量，流率根據對比劑用量設定[5]。

掃描結束采用40% ASIR-V重建獲得常規TUE及雙期能譜增強圖像。于主機上基于能譜原始數據，采用VUE技術聯合40% ASIR-V重建動脈期、靜脈期VUE(AP-VUE、VP-VUE)。將雙期能譜增強圖像導入GE HealthCare AW 4.7工作站，基于雙期70 keV單能圖像獲得動脈期、靜脈期抑碘圖(AP-MSI、VP-MSI)。圖像重建層厚及層間距均為1.25 mm。

1.3 圖像分析 客觀評分：將TUE、雙期VUE及雙期MSI圖像導入后處理工作站，將ROI置于肺動脈分叉上下層面肺動脈主干、胸主動脈、豎脊肌，記錄CT值；將ROI置于胸壁脂肪測其CT值及CT值的標準差(SD)[6]；所有ROI測量3次取均值。采用compare功能保證不同圖像ROI的大小、位置保持一致。計算VUE、MSI圖像相對于TUE的CT值差值，計算肺動脈及胸主動脈CNR：CNR=(肺動脈或胸主動脈CT值-豎脊肌CT值)/SD。

主觀評分：由2名具有5年以上工作經驗的放射科醫師采用盲法閱片，采用5分制對所有圖像進行主觀評分，主要觀察縱隔、大血管、胸膜、胸壁、肺段及亞段支氣管，評分內容包括圖像噪聲、解剖細節、圖像偽影及總體評分。評分標準[7-8]：5分(優異)，圖像解剖細節顯示清晰，無明顯噪聲和偽影；4分(良好)，圖像解剖細節顯示較清晰，噪聲稍增多，偽影較輕，不影響診斷；3分(中等)，圖像解剖細節欠清晰，噪聲和偽影較明顯但可接受；2分(較差)，圖像解剖細節辨識困難，噪聲和偽影很明顯，嚴重影響診斷；1分(極差)，圖像解剖細節無法辨識，噪聲和偽影極明顯，無法用于診斷。3分或3分以上者為可滿足診斷要求。

1.4 輻射劑量 記錄平掃及增強掃描CT劑量容積指數(volume CT dose index, CTDIvol)和劑量長度乘積(dose-length product, DLP)，計算有效輻射劑量(effective dose, ED)，ED=k×DLP，k為轉換因子，取值0.014 mSv/(mGy·cm)[9]。常規平掃輻射劑量為平掃及雙期增強掃描輻射劑量之和；虛擬平掃輻射劑量為雙期增強掃描輻射劑量之和。

1.5 統計學分析 采用SPSS 21.0統計分析軟件，計量資料以±s表示，等級資料以中位數(上、下四分位數)[M(Q1，Q3)]表示。以單因素方差分析比較常規TUE和4組VUE組織CT值、CNR值、SD值及4組VUE與TUE CT值的差值，采用Bonferroni法進行兩兩比較；以Kruskal-WallisH法比較圖像主觀評分，采用Mann-WhitneyU法進行兩兩比較。采用Kappa檢驗比較2名醫師主觀評分一致性，Kappa值≥0.75表示一致性較好；Kappa值<0.4表示一致性較差。以配對t檢驗比較常規平掃與虛擬平掃輻射劑量。P<0.05為差異有統計學意義，兩兩比較以P<0.05/N為差異有統計學意義，N為兩兩比較次數。

2 結果

2.1 客觀圖像質量比較 TUE及VUE、MSI圖像客觀指標比較見表1。AP-MSI肺動脈、胸主動脈CT值與TUE差異有統計學意義(t=7.697、11.397，P<0.005)，余部位CT值及各部位CNR值、胸壁脂肪SD值與TUE差異無統計學意義。AP-VUE、VP-VUE及VP-MSI各部位CT值、CNR值及胸部脂肪SD值與TUE間差異無統計學意義(t=0.005～5.523，P均>0.005)。

VUE、MSI圖像相對于TUE的CT值差值比較見表2。AP-MSI和TUE間胸主動脈CT值差值明顯大于AP-VUE、VP-VUE及VP-MSI圖像(t=5.158～8.033，P<0.007 3)，4組VUE間其余部位CT值差值差異無統計學意義。AP-MSI圖像中肺動脈、胸主動脈CT值差值>10 HU的患者占52.50%(21/40)、55.00%(22/40)；AP-VUE及VP-MSI中70%以上圖像各部位CT值差值≤10 HU；VP-VUE中80%以上圖像各部位CT值差值≤10 HU，見表3。

2.2 主觀質量評分比較 2名醫師圖像主觀評分具有較好一致性(Kappa≥0.75)。TUE及4組VUE主觀評分比較見表4。雙期MSI及AP-VUE各項主觀質量評分均低于TUE，差異有統計學意義(Z=-7.520～-6.290，P均<0.005)，VP-VUE各項評分與TUE比較差異均無統計學意義(Z=-1.673～-0.558，P均>0.005)；VUE圖像各項評分均高于MSI圖像(Z=-7.390～-7.176，P<0.005)，VP-VUE圖像各項評分均高于AP-VUE(Z=-7.308～-6.469，P<0.005)，VP-MSI圖像解剖細節評分與AP-MSI無差異，其余各項評分均高于AP-MSI(Z=-5.267～-2.864，P<0.005)。TUE及VUE、MSI圖像見圖1。

表1 常規TUE及VUE、MSI圖像客觀指標比較(±s,n=40)

表1 常規TUE及VUE、MSI圖像客觀指標比較(±s,n=40)

圖像CT值(HU)肺動脈胸主動脈豎脊肌胸壁脂肪胸壁脂肪SD值(HU)CNR值肺動脈胸主動脈TUE49.23±1.0045.34±7.5553.05±8.65-99.81±14.7813.51±2.720.82±0.570.77±0.54AP-VUE44.87±8.4947.10±6.3447.57±6.97-96.82±19.2713.15±2.950.58±0.480.57±0.20VP-VUE45.17±4.7745.95±4.7248.12±7.91-95.75±18.6712.24±2.790.61±0.360.61±0.45AP-MSI56.93±8.80*56.73±6.83*47.53±7.06-98.07±18.8413.80±2.750.81±0.570.77±0.60VP-MSI49.47±4.9449.38±4.6248.73±8.11-97.73±18.7012.77±2.870.49±0.430.53±0.47F值13.97420.1313.1130.2441.6713.0631.660P值<0.001<0.0010.0170.9130.1590.0180.162

注：*：與同部位TUE比較，P<0.05

表2 VUE、MSI相對于TUE的CT值差值比較(HU,±s,n=40)

表2 VUE、MSI相對于TUE的CT值差值比較(HU,±s,n=40)

圖像肺動脈胸主動脈豎脊肌 胸壁脂肪AP-VUE7.96±7.136.23±4.276.23±4.996.29±6.72VP-VUE6.90±6.863.88±3.975.86±4.576.06±6.16AP-MSI10.54±7.6111.91±7.30*6.83±4.257.85±7.48VP-MSI7.68±9.046.75±7.537.08±9.017.51±6.68F值1.50811.4570.3050.617P值0.215<0.0010.8220.605

注：*：與同部位其余圖像的CT值差值比較，P<0.008

表4 TUE與VUE、MSI圖像主觀評分比較[M(Q1，Q3)]

圖1圖像質量對比 A.TUE; B.AP-VUE; C.VP-VUE; D.AP-MSI; E.VP-MSI；AP-VUE及AP-MSI存在上腔靜脈硬化偽影，VP-MSI軟組織結構邊界顯示模糊，VP-VUE與TUE質量相當

2.3 輻射劑量 虛擬平掃DLP為(615.67±50.59)mGy·cm，ED為(8.62±0.71)mSv；常規平掃DLP為(762.72±81.64)mGy·cm，ED為(10.68±1.14)mSv；虛擬平掃較常規平掃輻射劑量降低19.29%。

3 討論

雙能CT基于物質分離技術能獲得碘物質分布并將其去除，實現VUE重建[10-12]，既往VUE均在后處理工作站采用MSI軟件基于由原始數據重建生成的圖像抑碘，而圖像重建過程中對原始數據有一定程度修整，對組織碘濃度會產生影響，使得基于修整后的數據進行物質分離存在一定局限性[3-4,13]。理論上，相較于MSI技術，Revolution CT的VUE技術基于原始能譜數據提取并抑制碘物質，可消除圖像重建對原始數據的處理過程，更準確地獲得碘物質分布并進行抑制，后期采用ASIR-V迭代算法可提高圖像質量[6]。本研究基于這一理論對TUE、雙期VUE及雙期MSI圖像質量進行比較。

本研究中，4種VUE各部位CNR值與TUE間無明顯差異。AP-MSI肺動脈、胸主動脈CT值較TUE明顯增高，考慮動脈期為肺動脈、胸主動脈強化顯著期相，血管內含碘量高，易造成物質分離及抑碘不足；而AP-VUE各部位CT值與TUE無明顯差異，提示采用VUE技術能較MSI更精確地抑碘，VP-VUE及VP-MSI各部位CT值與TUE間無明顯差異。本研究雙期MSI主觀評分均低于TUE，與Li等[2]研究結果一致；AP-VUE主觀評分均低于TUE，VP-VUE主觀評分與TUE間無明顯差異，考慮原因在于AP-VUE存在上腔靜脈偽影，對周圍組織影響較大，降低整體圖像質量。

本研究中AP-MSI肺動脈、胸主動脈CT值與VP-MSI、雙期VUE間有明顯差異，VP-MSI及雙期VUE間各客觀指標均無明顯差異。以10 HU作為臨床診斷的有效誤差閾值[14]，4種虛擬平掃各部位CT值與TUE各部位CT值差值中，80%以上VP-VUE圖像各部位CT值差值≤10 HU，高于AP-VUE及雙期MSI圖像，提示采用VP-VUE能獲得最為接近TUE的VUE。

本研究中AP-VUE主觀評分低于VP-VUE，AP-MSI除解剖細節外，其他主觀評分均低于VP-MSI，考慮原因在于動脈期上腔靜脈局部線束硬化偽影明顯，在重建中不能完全去除，造成局部偽影重，圖像顯示欠佳，與劉姝芩等[3,15]的結果相符；雙期VUE圖像各項主觀評分分別優于雙期MSI圖像，也證實了采用原始數據抑碘優于重建后圖像抑碘的觀點。

本研究的不足：樣本量較少；未對胸部病變及其細節顯示進行分析；只于Revolution CT上收集相關病例，未對VUE圖像與其他機器VUE進行比較。

綜上所述，胸部VUE技術在降低輻射劑量的同時能獲得較MSI更好的圖像質量，尤其VP-VUE圖像質量與TUE相當，具有代替常規胸部平掃圖像的潛能，對于臨床需要多次復查胸部CT檢查及胸部急癥、配合不佳者有重要意義。