全模型迭代重建用于CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者低劑量CT門靜脈成像

梁志梅，夏振元，莫欣鑫，黃衛慶，李偉雄

(廣西醫科大學第二附屬醫院放射科，廣西 南寧 530007)

低管電壓CT門靜脈成像(CT portal venography, CTPV)可明顯降低輻射劑量，但同時無效光子數增加，導致圖像噪聲和偽影增多，常規CT重建技術難以解決此類問題[1]。全模型迭代重建(iterative model reconstruction， IMR)技術是全新CT數據重建技術，可顯著提高圖像質量[2]。本研究探討采用IMR技術聯合80 kV管電壓對肝硬化CT分級Ⅲ、Ⅳ級患者進行低劑量CTPV的可行性。

1 資料與方法

1.1 研究對象 納入2018年10月—2019年4月80例于廣西醫科大學第二附屬醫院接受CTPV檢查的CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者，男63例，女17例，年齡29～77歲，平均(55.1±11.5)歲。肝硬化CT分級標準[3]：Ⅲ級，肝臟縮小，形態失常，密度不均，呈結節狀，肝裂增寬<2 cm，肝緣毛糙，存在3～4項門靜脈高壓征表現；Ⅳ級，肝臟明顯縮小，密度不均，呈明顯結節狀，肝裂增寬≥2 cm，肝緣呈鋸齒狀，存在4項以上門靜脈高壓征表現，伴大量腹腔積液。排除標準：①對比劑過敏；②因嚴重甲狀腺功能亢進、心臟或腎衰竭等疾病而無法接受檢查；③合并巨型肝癌或其他嚴重影響CTPV檢查的非肝硬化疾病。將患者隨機分為試驗組和對照組，各40例。檢查前患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用Philips Brilliance iCT 128排螺旋CT儀自右膈頂至髂前上棘平面進行掃描，矩陣 512×512，層厚1.0 mm，層間距1.0 mm；對比劑為碘海醇 (350 mgI/ml)，流率4.0 ml/s，劑量1.2 ml/kg體質量。試驗組管電壓 80 kV，管電流373 mA，DRI 17，采用IMR技術重建圖像；對照組管電壓100 kV，管電流242 mA，劑量指數(dose right index， DRI)19，采用iDose4算法(level 5)進行重建。動脈期采用對比劑監測自動觸發技術，監測點為腹主動脈起始段，閾值120 HU，動脈期結束后28 s，啟動靜脈期掃描。將靜脈期數據傳入Philips IntelliSpace Portal V6處理工作站，采用系統自動顯示的靜脈期軸位圖像測量相關評估指標；之后進入血管重建界面，針對門靜脈進行最大密度投影(maximal intensity projection， MIP)和容積再現(volume rendering， VR)。

1.3 圖像評價 客觀評價：由1名具有10年以上工作經驗的放射科醫師于門靜脈主干及左右支近側段、中段和遠側段各擇充盈均勻部位勾畫ROI，ROI面積：S門靜脈約為橫斷面的1/2～2/3，S肝臟約為S門靜脈的2倍，腹壁皮下脂肪ROI直徑約為1/2～2/3脂肪厚度；測量各ROI的CT值及其標準差(standard deviation， SD)，即噪聲值；同時測量同層面、同深度且距肝表面2 cm以內肝實質的CT值、SD值及前腹壁皮下脂肪SD值，并計算門靜脈及肝實質信噪比(signal noise ratio， SNR)和門靜脈主干及分支對比噪聲比(contrast noise ratio， CNR)，重復3次，取均值作為結果。計算公式[4]：SNR=CT值/SD值；CNR門靜脈=(CT值門靜脈-CT值肝實質)/SD腹壁脂肪。

主觀評分：由2名具有10年以上工作經驗的放射科醫師評價圖像，意見不一時協商達成共識。觀察MIP及VR圖，評價門靜脈顯影效果[5]：血管對比度及分支顯示好，邊緣清晰、表面光滑，可完全滿足臨床診斷需要為5分；血管對比度及分支顯示較好，邊緣較清晰、表面欠光滑，可滿足臨床診斷為4分；血管對比度及分支顯示尚可，邊緣尚清楚，表面顆粒感較強，可滿足臨床診斷為3分；血管對比度差，分支顯示不清，邊緣較模糊、表面顆粒感強，不能滿足臨床診斷為2分；邊緣模糊不清，組織對比度極差，不能滿足臨床診斷為1分。觀察靜脈期軸位圖像，評價肝實質[6]：解剖細節清晰，圖像無失真，對診斷信心無影響為5分；解剖細節較清晰，圖像稍輕度失真，診斷信心稍下降為4分；解剖細節基本清晰，圖像中度失真，診斷信心明顯下降為3分；解剖細節模糊，圖像重度失真，診斷信心嚴重不足為2分；解剖細節無法分辨，圖像極度失真，無診斷信心為1分。

1.4 評價輻射劑量 于輻射劑量報表中查詢獲取容積CT劑量指數(volume CT dose index， CTDIVOL)、掃描長度及劑量長度乘積(dose length product， DLP)，通過計算公式得出有效劑量(effective dose， ED)，ED=DLP×0.017 mSv/(mGy·cm)[4]。CTDIVOL、DLP及ED減低率計算公式：減低率=(試驗組均值-對照組均值)/對照組均值×100%。

表1 80例CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者一般資料

表2 CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者CTPV圖像質量客觀評價(±s)

表2 CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者CTPV圖像質量客觀評價(±s)

部位組別SDSNRCNR門靜脈主干試驗組(n=40)11.36±2.7322.45±5.8818.99±7.18對照組(n=40)14.86±2.8713.25±3.029.26±3.82t值5.59-8.80-7.57P值<0.01<0.01<0.01門靜脈左支試驗組(n=40)9.78±1.8126.47±6.6817.77±6.67對照組(n=40)13.93±2.7414.14±3.788.76±3.26t值7.98-10.16-7.68P值<0.01<0.01<0.01門靜脈右支試驗組(n=40)10.34±2.0724.91±6.2518.95±6.78對照組(n=40)14.91±2.5912.92±2.438.24±2.59t值8.70-11.32-9.33P值<0.01<0.01<0.01肝實質試驗組(n=40)7.93±1.7916.28±4.71-對照組(n=40)12.66±2.078.57±2.04-t值10.96-9.50-P值<0.01<0.01-

表3 CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者CTPV圖像質量主觀評分(±s)

表3 CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者CTPV圖像質量主觀評分(±s)

部位組別主觀評分醫師1醫師2最終評分Kappa值P值肝實質試驗組(n=40)4.28±0.724.38±0.634.30±0.720.83<0.01對照組(n=40)4.33±0.694.35±0.664.33±0.690.79<0.01t值--0.16--P值--0.86--門靜脈試驗組(n=40)4.13±0.564.13±0.614.10±0.590.80<0.01對照組(n=40)3.78±0.533.73±0.513.75±0.490.78<0.01t值---2.88--P值--<0.01--

表4 輻射劑量指標對比(±s)

表4 輻射劑量指標對比(±s)

組別CTDIVOL(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)掃描長度(cm)試驗組6.28±1.38134.48±34.792.29±0.5920.9±2.93對照組8.66±1.58186.38±47.633.17±0.8121.4±2.64t值7.915.565.560.73P值<0.01<0.01<0.010.47

1.5 統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。以頻數及百分率表示計數資料，采用χ2檢驗比較2組患者性別及肝硬化CT分級；以±s表示計量資料，采用獨立樣本t檢驗或Satterthwaite近似t檢驗比較2組患者年齡、體質量指數(body mass index， BMI)、CTPV圖像質量客觀評價指標和主觀評分、CTDIVOL、掃描長度、DLP及ED。采用Kappa檢驗評估2名醫師圖像質量主觀評分的一致性，Kappa>0.75為一致性良好。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料 2組患者年齡、性別、BMI及肝硬化CT分級構成差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

2.2 圖像質量評價 試驗組 CTPV圖像SD值均低于對照組(P均<0.01)，SNR及CNR均高于對照組(P均<0.01)，見表2。2名醫師對圖像質量的主觀評分一致性良好(表3)。試驗組門靜脈(圖1A、1B、2A、2B)主觀評分高于對照組(P<0.01)，而2組肝實質CTPV圖像(圖1C、2C)主觀評分間差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

2.3 輻射劑量比較 試驗組CTDIVOL、DLP及ED分別較對照組減低27.5%、27.8%及27.8%(P均<0.01)；組間CT掃描長度差異無統計學意義(P>0.05)，見表4。

3 討論

CT-Ⅲ、Ⅳ肝硬化患者肝實質萎縮，密度不均，加之門靜脈肝內屬支不同程度受壓，血流動力學發生改變，導致門靜脈系統成像難度增加。IMR技術以豐富的結構化知識模型為基礎，不含反濾波投影成分，結合多個先進的、具備一定CT系統特性的統計學模型，依托具有強化自身特點及突出病灶特征的優化功能平臺，可顯著緩解有效光子率下降帶來的噪聲及各種低光子偽影增加[7]，強化器官本身和目標病變的固有特性，提高圖像SNR及密度分辨率[2，8-9]。

圖1 患者男，63歲，肝硬化CT-Ⅳ級(試驗組) A、B.MIP圖(A)和VR圖(B)顯示血管顯影好，邊緣清晰、表面光滑，完全滿足臨床診斷，主觀評分5分； C.軸位圖肝實質解剖細節顯示清晰，主觀評分5分

圖2 患者男，59歲，肝硬化CT-Ⅳ級(對照組) A、B.MIP圖(A)和VR圖(B)顯示血管顯影較好，邊緣較清晰、表面欠光滑，可滿足臨床診斷，主觀評分4分； C.軸位圖肝實質解剖細節顯示清晰，主觀評分5分

本研究試驗組CTDIVOL為(6.28±1.38)mGy，ED為(2.29±0.59)mSv，輻射劑量與既往[10-11]采用其他重建技術聯合降低管電壓所行CTPV相仿，分別較對照組減低27.5%、27.8%及27.8%(P均<0.01)，且肝實質與門靜脈SD值明顯低于對照組(P<0.01)，SNR及CNR明顯高于對照組(P<0.01)，與既往研究[12-13]結果相符，表明IMR可明顯提高低輻射劑量條件下CT-Ⅲ、Ⅳ肝硬化患者門靜脈CTPV圖像質量。本研究中試驗組 CTPV圖像主觀評分明顯高于對照組(P<0.01)，而2組肝實質主觀評分差異無統計學意義(P>0.05)，可能與本組患者肝實質多無結節灶，組織對比良好，對診斷信心影響較小相關。

本研究局限性：①CTPV常規采用100 kV管電壓，故本研究對照組采用此條件，而未增設120 kV進一步觀察；②肝硬化伴明顯增生結節病例較少，可能導致結果產生一定偏倚。

總之，IMR技術聯合80 kV管電壓可明顯提高CT-Ⅲ、Ⅳ級肝硬化患者CTPV圖像質量，同時降低ED。