雙源CT虛擬新單能量重建技術在肝癌經導管動脈化療栓塞術后的應用價值

程國濤，楊濤，孔曙兵，鄭義

經導管動脈化療栓塞（TACE）術是目前臨床治療中晚期肝癌非手術治療的首選治療方法［1]，正確評價肝癌患者TACE的療效，并早期及時發現病灶內碘油沉積缺損區及碘油周邊的殘留、復發癌灶，對患者的治療及預后具有重要臨床意義［2-3]。TACE治療效果需要行影像學檢查進行評估，常規CT是評價肝癌TACE療效最常用的方法，但其所獲得的圖像上高密度碘油易產生較重的線束硬化偽影，導致碘油形態及碘油周邊結構顯示不清，碘油沉積區域周圍硬化偽影制約了CT對TACE療效的評價［4-5]。隨著雙源CT虛擬單能量重建技術（MEI）在臨床的廣泛應用，有研究發現MEI實現了傳統混合能量到單能量成像的轉變，能有效降低線束硬化偽影，是近年的研究熱點［6]。近年來，MEI更新了算法，稱為雙源虛擬新單能量（簡稱新單能量）。本研究對肝癌TACE術后患者行雙源CT雙能量掃描，并通過新單能量后處理軟件行偽影處理，探討雙源CT虛擬新單能量后處理軟件在降低碘油沉積灶偽影方面的臨床價值，為術后評估及預后評價提供更好的影像學檢查技術。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2015年9月—2017年10月在咸寧市中心醫院TACE術后完成雙源CT雙能量掃描的31例患者的臨床資料，其中男23例、女8例，年齡45～72歲，平均（54.6±9.7）歲。

1.2 檢查方法 患者TACE術后均行雙源CT雙能量掃描，采用德國第三代Siemens SOMATOM Definition Flash with Stellar

Detector完成檢查。患者均行常規準備，掃描范圍從橫膈頂至肝臟下緣。掃描參數：管電壓Sn140 kV/80 kV，管電流95 mA/404 mA。掃描體位：患者取仰臥位，掃描方向為頭-足方向。采用實時曝光量調節（CARE DOSE 4D）技術，準直器寬度14.0×1.2 mm，掃描螺距0.55，旋轉時間0.5 s，層厚8.0 mm，層間距8.0 mm，矩陣512×512，重建Kernel為D30F，線性融合圖像系數M=0.5。

1.3 圖像后處理 將雙源CT雙能量掃描后獲得140 keV、80 keV兩組薄層圖像以及線性融合圖像數據傳送到Siemens syngo via client工作站上，進行后處理分析。使用雙源CT虛擬新單能量后處理軟件新單能量算法對40～190 keV單能量數據每隔10 keV進行圖像重建，得到16組（40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190 keV）新單能量重建圖像（見圖1）。

1.4 圖像質量評估 主觀評價：由2名影像科副主任醫師采用雙盲法獨立進行評價，分別從碘油硬化偽影、圖像噪聲及碘油形態顯示情況三方面進行獨立評分，并給出最終的綜合主觀評分，當意見有分歧時進行協商評分。圖像質量綜合主觀評分標準：0分，無偽影，噪聲不明顯，碘油形態顯示清晰；1分，碘油附近少量偽影，噪聲稍增加，碘油形態顯示尚清晰，不影響診斷；2分，碘油附近中等量偽影，噪聲較明顯，碘油顯示欠清晰，影響局部診斷；3分，碘油附近多量偽影、遠處出現少量偽影，噪聲較重，碘油形態略失真，診斷受限制；4分，碘油附近及遠處大量偽影，噪聲嚴重，碘油形態無法觀察，無法診斷。

圖1 TACE術后患者的肝臟不同能量CT圖像Figure 1 Monoenergetic images of different energy levels in dual-energy CT for evaluating TACE efficacy in HCC

客觀評價：每例取碘油沉積最明顯的層面，在碘油周圍偽影區域（鄰近無碘油沉積的病灶邊緣）選1個感興趣區（ROI偽影）及相同層面正常肝實質區域選取1個ROI肝臟，ROI形狀及面積大小一致，面積1.0 cm2，測量圖像（80 kvp、140 kvp、線性融合圖像及16組新單能量重建圖像）CT值和噪聲值，均測量3次，獲得肝臟CT值、偽影CT值、偽影噪聲值及肝臟噪聲值，均取平均值。比較線性融合組120 kV和各新單能重建圖像的偽影指數（AI）和對比噪聲比（CNR）。AI越大表示圖像偽影越重，越小表示圖像偽影越輕；CNR越大表示對比越好，越小表示對比越差

1.5 統計學方法 采用SPSS 24.0軟件包進行數據分析，計量資料以（±s）表示，符合正態分布時多組間總體比較采用F檢驗，組間兩兩比較采用t檢驗進行比較。以P＜0.05（雙側）為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 主觀評價 碘油硬化偽影：在新單能量重建圖像中碘油硬化偽影隨能級升高呈顯著降低趨勢。圖像噪聲：隨著新單能量的升高，新單能量重建圖像噪聲則在40～80 keV圖像逐漸下降，隨后呈緩慢上升趨勢。碘油形態顯示：以60～80 keV新單能量重建圖像上碘油沉積灶顯示較為清晰。

線性融合圖像與新單能量重建圖像綜合主觀評分、AI、CNR比較，差異均有統計學意義（F=22.341、14.613、5.920，P＜0.05）。其中線性融合圖像與40～60、110～190 keV新單能量重建圖像綜合主觀評分比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；線性融合圖像與70～100 keV新單能量重建圖像綜合主觀評分比較，差異無統計學意義（P＞0.05，見表1）。

表1 線性融合圖像和新單能量重建圖像（40～190 keV）綜合主觀評分、AI及CNR比較Table 1 Comparison of comprehensive subjective score，AI and CNR between linear blending images and monoenergetic images（40 to 190 keV）

2.2 客觀評價 在40～190 keV新單能量重建圖像中，肝臟CT值、偽影CT值、偽影噪聲值及肝臟噪聲值均隨能量級別升高而降低，能量級（＞90 keV）較高時下降緩慢（見圖2）。線性融合圖像與40～50 keV新單能量重建圖像AI比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；線性融合圖像與60～190 keV新單能量重建圖像AI比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。線性融合圖像與40～110 keV新單能量重建圖像CNR比較，差異有統計學意義（P＜0.05）；線性融合圖像與120～190 keV新單能量重建圖像CNR比較，差異無統計學意義（P＞0.05，見表1）。

圖2 線性融合圖像及新單能量重建圖像（40～190 keV）肝臟CT值、偽影CT值、偽影噪聲值及肝臟噪聲值的線條圖Figure 2 Line plot of values of the liver，beam-hardening artifacts，noises in the liver and artifacts from linear blending images and monoenergetic images （40 to 190 keV）

因此，本研究認為70、80 keV新單能量重建圖像可在保證圖像CNR的同時有效減少線束硬化偽影，碘油形態顯示滿意，AI與線性融合組相近，與線性融合圖像的圖像質量相似。

3 討論

CT圖像上的線束硬化偽影與成像原理和技術有關［7]，表現為條狀或暗帶偽影，通常出現在CT值差別較大的相鄰物質的臨界區。傳統CT球管產生的X射線是一組混合能量的射線，在混合能量射線穿過人體時，高能量射線較易穿過，而衰減值較高的物質（如骨質、金屬和碘油等）會吸收較多低能量的射線，導致平均能量漸漸變高，射線束變硬，產生線束硬化偽影［8-10]，較重的硬化偽影，可遮蓋周邊組織結構，并影響對周邊組織結構及病變的觀察［11]。

肝癌TACE術療效需要影像學檢查進行評估，有無碘油周邊殘留及復發癌灶是評價肝癌患者預后的重要因素之一，CT平掃可用于評估碘油沉積灶的形態，對于治療效果有一定的評估及預測作用［12]。肝癌TACE術后CT隨訪圖像碘油線束硬化偽影使碘油周邊結構顯示不清，線束硬化偽影的存在，影響對碘油形態及鄰近肝實質結構的觀察，給碘油周圍有無殘留及復發癌灶的判斷帶來了很大困難，不能為臨床提供清晰的影像學信息，進而影響患者術后情況的準確評估，錯過最佳治療時機，而雙源CT虛擬新單能量重建技術有助于肝癌病灶的檢出［13]。結合本組患者圖像綜合主觀評分，筆者認為密實型及缺損型碘化油形態的線束硬化偽影明顯，有多量或大量偽影，集簇型碘化油附近以中等量偽影為主，稀少型碘化油附近少量偽影。本文樣本量較小，需要進一步增加樣本量，進行統計學分析，增加研究結果的可信性和說服力。

近年來研究表明，雙能量CT的虛擬單能量去金屬偽影技術可以避免低能量X線的影響，可清晰顯示金屬內固定術后的細微結構，可以減少及消除線束硬化偽影對圖像質量的影像［14-15]。要從根本上消除線束硬化偽影只有運用軟件的單能量重建成像技術［16]，不同組織器官的圖像重建技術和參數存在差異。能量越高其圖像組織對比度越小，能量越低組織對比度越大［17]，應用雙源CT虛擬新單能量后處理軟件進行圖像后處理，可得到不同新單能量條件下的新單能量重建圖像，高新單能量條件下，線束硬化偽影減少效果明顯，但組織的對比噪聲比較低，故需通過選擇合適的能量級達到降低線束硬化偽影，又兼顧碘油周邊肝實質清楚顯示的目的。本研究結果顯示，隨著新單能量的升高，新單能量重建圖像AI呈逐漸顯著降低趨勢，而100～190 keV范圍內隨著keV的升高，AI無明顯差異，CNR隨著新單能量的升高呈先逐漸升高后降低再逐漸升高的趨勢，并在170 keV時達到最大，但在190 keV時略有回落。綜合主觀評分以線性融合圖像與70～100 keV的圖像較好，并與其他各新單能量差異有統計學意義（P＜0.05），60～80 keV圖新單能量重建圖像上碘油沉形態顯示較為清晰。將綜合主觀評分、AI、CNR綜合分析，本研究認為70 keV、80 keV的圖像可在保證圖像CNR的同時最大限度降低碘油周邊的線束硬化偽影，新單能量重建圖像顯示最佳。

雙源CT雙能量掃描使用CARE Dose 4D技術，該技術是根據人體組織厚度和密度不同自動調節mA量，進而降低輻射劑量；管電壓采用了80 kV及Sn140 kV，并采用全新的選擇性能量過濾裝置，進行雙能量掃描時去除了高能量射線中的低能量成分，使高能量變得更純，這種射線能量組合提高了低能量射線的穿透力和射線的利用率，并明顯降低偽影。相關的研究也已經證實，雙能量CT掃描并未增加患者所接受的輻射劑量［18-19]，雙源CT虛擬平掃技術在保證圖像質量的前提下降低了輻射劑量［20]。

總之，本研究認為雙源CT新虛擬單能量重建技術可以減少肝癌TACE術后碘油沉積的硬化偽影，并且70、80 keV新單能量重建圖像可在保證圖像CNR的同時有效減少線束硬化偽影，碘油形態顯示滿意，AI與線性融合組相近，與線性融合圖像的圖像質量相似。處理后的圖像質量更符合臨床工作的要求，而且方法簡單、方便，具有廣泛的臨床應用價值。

本研究局限性：

本研究樣本量較少，未將虛擬新單能量CT圖像與MRI做比較。今后將繼續增加碘油形態（4型）中各型的樣本量，并對主觀評價的3個指標（碘油硬化偽影、圖像噪聲及碘油形態顯示）進行統計學分析，將雙源CT雙能量增強動脈期掃描的結果用于評估動脈期碘油周邊強化灶的顯示，以提高病灶檢出率。