寶石能譜計算機自動智能輔助技術聯合低劑量個性化掃描用于雙期胸部CT增強檢查的圖像質量評價

周 悅，侯 平，查開繼，王 睿，蒲 實，王明月，董軍強，高劍波

鄭州大學第一附屬醫院放射科 鄭州450052

增強CT掃描在臨床中已被普遍應用于各類疾病的診斷與鑒別診斷。研究[1-2]顯示，寶石能譜計算機自動智能輔助技術(gemstone spectral imaging assist, GSI assist)可在參考患者體重指數(body mass index, BMI)和機器預設掃描參數的基礎上，智能化地挑選適合患者體形的最佳掃描參數。本研究旨在評價GSI assist聯合低劑量個體化掃描用于雙期胸部CT增強掃描的圖像質量，為GSI assist的臨床應用提供參考。

1 對象與方法

1.1研究對象收集我院120例行雙期能譜胸部CT增強掃描的患者，男66例，女54例，年齡50～76(55.4±5.8)歲。排除標準：①孕期或哺乳期女性。②未成年患者。③合并嚴重循環系統障礙性疾病者。④患者身體一般狀況差或合并嚴重的多臟器功能不全。120例中肺部見可疑結節(直徑0.7～24.5 mm)患者12例，肺炎患者14例，慢性支氣管炎、肺氣腫患者11例，其余患者均未發現明顯陽性病變。患者在掃描前均已閱讀并簽署了相關知情同意書。

1.2能譜CT掃描120例患者根據掃描方式分為研究組和對照組，各60例。兩組均根據BMI分為偏瘦(BMI<18.5 kg/m2)、正常(18.5 kg/m2≤BMI<25.0 kg/m2)和超重(BMI≥25.0 kg/m2)3個亞組。使用美國GE寶石能譜CT進行掃描。掃描前要求受檢者將佩戴的金屬物品去除，幫助患者進行呼吸屏氣訓練。掃描范圍包括胸廓入口至兩肺底。研究組選擇80/140 kVp瞬時切換能譜CT掃描模式，應用GSI assist技術，管電流(mAs)設定為自動，螺距0.984∶1，噪聲指數13 HU，掃描層厚及間距均為5 mm。GSI assist預設掃描參數依照文獻[3-4]標準。采用雙筒高壓注射器經肘靜脈注射對比劑碘海醇 (碘注射劑量為300 mg/kg)，注射流率=體重/30 s[5]。對照組采用常規120 kVp掃描模式，碘注射劑量為450 mg/kg，其余參數與研究組相同。掃描前需監測主動脈弓CT值，當CT值達到100 HU時進行觸發掃描，動脈期和靜脈期分別延遲30 s和60 s進行掃描。

圖像后處理由具有8 a胸部CT診斷經驗的醫師在GE HealthCare AW 4.6工作站上應用GSI Viewer軟件進行。將研究組的兩期增強掃描圖像重建出140 kVp混能圖像和40～140 keV的單能量圖像。研究者感興趣區(region of interest, ROI)選取70～80 mm2的區域，包括主肺動脈窗層面、氣管分叉層面、右肺動脈層面、左右房室層面的降主動脈[6]。研究組最終選取70 keV單能量圖像上的ROI。研究組和對照組分別應用50%自適應迭代重建(ASIR)和濾波反投影(FBP)進行重建[7]。

1.3圖像質量主觀評價分別由兩名具有CT診斷經驗的醫師對所有圖像質量進行主觀評價。評分標準[8]：細節無法分辨且噪聲極其顯著、細節分辨困難且噪聲非常顯著、細節分辨欠清且噪聲明顯增多、細節較清楚且噪聲尚可接受、細節清楚且無噪聲分別評為1、2、3、4、5分。達到3分以上即滿足診斷要求。

1.4圖像質量客觀評價由一名具有7 a胸部CT診斷經驗的醫師在GSI Viewer軟件上進行圖像質量客觀評價。主要計算各個ROI CT值的均數和標準差(SD)。依據公式計算對比噪聲比(contrast-to-noise ratio,CNR)，CNR=(CT值ROI-CT值背部肌肉)/SD值背部肌肉，SD為相應層面患者背部肌肉圖像的噪聲。

1.5輻射劑量記錄掃描獲得的圖像輻射劑量信息，即劑量長度乘積(dose length product, DLP)；并計算有效射線劑量(effective dose, ED)，ED=k×DLP(k=0.014)。

1.6統計學處理采用SPSS 21.0處理數據。采用兩獨立樣本t檢驗比較兩組患者年齡、身高、體重、圖像主觀質量評分及客觀評價結果(CNR)以及輻射劑量的差異；采用χ2檢驗比較兩組患者性別分布的差異。檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1兩組一般資料的比較研究組和對照組患者性別、年齡、身高和體重差異均無統計學意義(表1)。

表1 兩組一般資料的比較

2.2兩組主觀圖像質量的比較所有圖像均達到診斷要求。兩名醫師對2組(3個亞組)圖像質量主觀評分的Kappa值為0.78、0.80和0.82。在動脈期和靜脈期，研究組圖像質量主觀評分與對照組相比，差異無統計學意義(圖1、表2)。

2.3兩組客觀圖像質量的比較在動脈期和靜脈期，研究組ROI(主肺動脈窗、支氣管分叉、右肺動脈和左右房室層面)圖像的CNR均高于對照組(表3～5)。

A、B：對照組動脈期和靜脈期增強掃描圖像；C、D：研究組動脈期和靜脈期70 keV增強掃描圖像

表2 兩組主觀圖像質量評分的比較

表3 BMI<18.5 kg/m2患者ROI圖像CNR的比較

表4 18.5 kg/m2≤BMI<25.0 kg/m2患者ROI圖像CNR的比較

表5 BMI≥25.0 kg/m2患者ROI圖像CNR的比較

2.4兩組ED的比較兩組患者ED比較，差異無統計學意義(表6)。

表6 兩組ED的比較

3 討論

在CT增強掃描時，BMI較大的患者由于體脂含量高，在掃描中需要更大的輻射劑量才能得到理想的圖像質量；反之，BMI較小的患者要得到理想的圖像質量則不需要過大的輻射劑量[6，8-9]。如今，GSI assist有效地化解了這個難題。此技術核心在于行增強CT掃描前，GSI assist能夠依據定位像給予的信息匹配出最佳的掃描參數，同時在增強CT掃描中不僅能依據患者的BMI匹配出個體化的CT掃描參數，也能實時調整掃描的管電流。本研究對兩組患者按BMI分層，結果顯示，BMI對研究結果并無影響，亦證實了GSI assist在CT增強掃描中的優勢。

能譜CT是依據雙能量成像獲得的基物質-密度數據演算出的不同能級水平的單能量成像。單能量成像的優勢在于有效消除硬化偽影，改善圖像質量[10-12]。在常規的胸腹部增強CT掃描中，70 keV常被稱為最佳單能量圖像，擁有較其他單能量圖像更高的CNR而被廣泛應用于臨床[13-14]。有學者[12]認為，降低碘對比劑注射量會影響圖像的CNR和增強效果。本研究通過降低研究組患者每kg體重碘對比劑的攝入量，從而減少對比劑的總攝入，同時研究組和對照組對比劑的用量均依據患者自身的體重計算，從而減少了盲目性。本研究結果顯示，研究組動脈期和靜脈期低能級(70 keV)圖像質量主觀評分與對照組相比，差異無統計學意義，而ROI CNR均高于對照組，說明GSI assist技術聯合低劑量個性化掃描在減少總對比劑用量的同時可有效降低單能量圖像的噪聲，增加圖像的對比度，獲得更優的圖像質量。此外，兩組ED差異無統計學意義。

當然，該研究也存在著一些缺陷，如對BMI較小患者的納入不足，所得的結論還需擴充病例后再次求證；再者，本研究采用固定噪聲指數的方案進行掃描，GSI assist能否在略微提高噪聲指數后進一步降低輻射劑量且穩定圖像質量是未來研究的主要方向。