雙低劑量4D-CT灌注替代常規肝臟四期CT成像可行性研究

韓瑞，黃璐，蔣鴻，宋少輝，尹龍，彭勇，張東友

肝臟CT灌注成像能對肝臟占位性病變進行早期診斷，對肝臟腫瘤分期、治療后療效評價、肝臟纖維化評估等具有重要的價值[1-7]，但一直以來肝臟CT灌注成像由于其輻射劑量高，限制了其應用，而目前臨床使用的常規肝臟四期CT成像，較CT灌注成像來說可提供的影像診斷信息相對較少，因此能否使用低對比劑濃度、低輻射劑量的灌注成像得到灌注信息的同時還能得到常規期相的CT圖像，不僅能大大提高肝臟疾病評估的準確性，還能滿足臨床應用需求。本研究探討雙低劑量4D-CT灌注聯合應用動態血管成像后處理軟件在替代常規肝臟四期CT成像的可行性。

材料與方法

1.研究對象

搜集本院2018年10月-2019年8月行肝臟雙低劑量4D-CT灌注患者30例。納入標準：有肝臟疾病需做CT灌注成像檢查的患者；排除標準：圖像偽影較重未達到診斷要求。所有患者檢查前測量體重及身高計算患者體重指數(body mass index,BMI)，均簽署知情同意書，并經過本院倫理委員會批準。

2.儀器與方法

所有患者均行肝臟CT平掃、雙低劑量4D-CT灌注成像及延時期掃描。CT機型為Siemens 128層螺旋CT(Somatom Definition AS+)。所有患者檢查前空腹，檢查前反復訓練患者呼吸。掃描方法：患者仰臥位，腳先進，掃描范圍范括整個肝臟。掃描先后順序為肝臟CT平掃，雙低劑量4D-CT灌注成像及延時期掃描。采用高壓注射器自肘靜脈推注低碘濃度對比劑(碘克沙醇，270 mg I/mL),注射流率6 mL/s，注射劑量1 mL/kg，體重超過50 kg者均使用50 mL。對比劑注射完畢后使用相同流率的生理鹽水20 mL進行沖管。掃描參數：平掃及延時期掃描，管電壓120 kV；電流care dose 4D mAs；4D-CT灌注成像，管電壓80 kV,管電流80 mAs，層厚5 mm，共掃描24期，循環時間(Cycle time)：前12期設置為1.5 s，后12期設置為5 s，掃描時間為77 s左右，在掃描過程中盡量囑咐患者全程憋氣掃描,如不能全程憋氣可間斷憋氣，但要盡量保持淺慢呼吸以確保圖像質量和計算的準確性。

3.輻射劑量測量與計算

所有掃描序列輻射劑量的統計以機器自帶的patient protocol記錄為標準。由于本研究測算的同一患者肝臟輻射劑量，因此其轉換系數一致，故而使用劑量長度乘積(dose length product,DLP,單位：mGy·cm)作為肝臟輻射劑量的等效表達。為了避免患者接收過多的輻射劑量，本研究在灌注的基礎上僅增加肝臟CT平掃及延時期，對于常規肝臟四期CT成像的輻射總劑量采用近似估算的方式即常規肝臟四期CT成像輻射總劑量=(平掃輻射等效劑量+延時期輻射等效劑量)×2。

4.融合后平掃期、融合后動脈期、融合后靜脈期的圖像重建

將每位患者24期4D-CT灌注圖像導入工作站syngo.via,應用CT動態血管成像軟件進行圖像后處理。先對圖像進行體部運動校正。選定相對穩定期相作為融合的基線圖像，對于運動幅度較大的期相可使用刪除按鈕進行剔除。使用時間衰減曲線作為融合期相選擇的依據，先對圖像進行4D降噪處理，之后進行容積創建，感興趣區放入腹主動脈腔內，以對比劑剛到達主動脈時之前所有期相融合為平掃圖像，之后以對比劑剛進入主動脈的期相開始至主動脈對比劑退出即門靜脈對比劑剛進入期相為止，這之間所有期相融合為動脈期圖像，從門靜脈對比劑剛進入期相開始至掃描終期所有期相融合為靜脈期圖像(圖1)。

圖1 基于雙低劑量4D-灌注圖像，應用動態血管成像軟件得到融合后a)平掃、b)動脈期、c)靜脈期處理流程。

5.圖像質量的客觀評價

本研究使用肝臟的信噪比、對比噪聲比來客觀評價融合后平掃與常規平掃的圖像質量。分別測量前腹壁皮下脂肪CT值標準差(SD)作為圖像噪聲，肝臟的信噪比(SNR)=肝臟CT值/脂肪CT值標準差(SD)，肝臟的對比噪聲比(CNR)=(肝臟CT值-豎脊肌CT值)/脂肪CT值標準差(SD)。

6.圖像質量的主觀評價

2位具有10年以上工作經驗的影像診斷醫師依設定的圖像質量評分標準對融合后平掃、動脈期及靜脈期分別進行評分，總評分設定為4分，其中3分以上圖像滿足診斷需求，4分圖像質量較高。具體圖像質量評分標準如下：1分，融合偽影嚴重，肝臟及其周圍組織結構模糊不清，圖像質量無法滿足診斷需求；2分，部分層面存在融合偽影，肝臟顆粒感較重，周圍結構顯示欠清；3分，肝臟及掃描視野內圖像具有輕微顆粒感，組織結構顯示清楚，圖像質量滿足診斷需求；4分，肝臟解剖結構和細節顯示清晰，無明顯顆粒感，圖像質量好，完全滿足臨床診斷需求。

7.統計學分析

結 果

本研究納入30例肝臟疾病患者，其中男15例，平均年齡55歲，范圍25～79歲，BMI中位數為22 kg/m2，范圍21～25 kg/m2。30例患者中，肝囊腫10例，血管瘤11例，原發性肝細胞癌6例，局灶性結節增生3例。

使用低碘含量對比劑(碘濃度270 mg I/mL)，患者攝入碘劑減少。4D-CT灌注與常規肝臟掃描的比較(表1)：4D-CT灌注總輻射劑量為1129.0(1087.0～1296.0)mGy·cm，常規肝臟四期CT成像輻射劑量為(1265.9±284.3)mGy·cm(P=0.136)，兩者差異無統計學意義。4D灌注融合后平掃肝臟信噪比5.9(4.8～7.1)，常規平掃肝臟信噪比5.8±1.9(P=0.360)，兩者差異無統計學意義；融合后平掃肝臟對比噪聲比0.90±0.62，常規平掃肝臟對比噪聲比1.06(0.61～1.40),P=0.153，兩者差異無統計學意義。

表1 雙低劑量4D-CT灌注與常規肝臟四期CT成像總輻射劑量及肝臟平掃信噪比、對比噪聲比比較

雙低劑量4D灌注融合后平掃、融合后動脈期、融合后靜脈期圖像質量主觀評分均≥3分(表2)，圖像質量均滿足診斷需求(圖2)。

表2 4D灌注圖像融合后平掃、動脈期及靜脈期圖像質量主觀評分

圖2 女，63歲，肝囊腫患者，經動態血管成像軟件處理后得到融合后圖像。a)融合后平掃;b)融合后動脈期;c)融合后靜脈期。圖2示肝臟解剖結構和細節顯示清晰，無明顯顆粒感，病灶顯示清晰(箭)，圖像質量好，主觀評分4分。

討 論

肝臟CT灌注成像是一種功能性成像技術，能夠提供比常規肝臟四期CT成像較多的信息且能夠進行定量研究[8,9]，較之常規肝臟四期CT成像具有更高的臨床應用價值，但一直以來其輻射劑量較高限制了其在臨床上的應用，雖然可以通過降低管電壓及電流來降低患者接受的輻射劑量能得到灌注信息，但無疑會對圖像質量產生較大的影響，常不能滿足影像診斷。本研究探討低輻射劑量及低對比劑濃度的肝臟4D-CT灌注替代常規肝臟四期CT成像的可行性，不僅可以得到病灶的灌注信息，對肝臟病灶的整體形態及血供進行全面評估，同時通過動態血管成像軟件對雙低劑量肝臟4D-CT灌注圖像進行后處理可得到常規肝臟CT期相圖像，目前在國內外文獻中還未見報道。

4D-CT灌注成像技術是通過團注對比劑，然后采用連續往返進行掃描即所謂的“搖籃床”掃描方式，覆蓋范圍最寬達到271 mm，可覆蓋整個肝臟，較之以往灌注成像不僅可得到灌注信息，能對圖像進行3D重建，評價肝臟病灶整體形態及血供腫瘤供血情況[6]，同時在檢查時間內評估對比劑進入病灶的動態流入情況。為降低患者對碘劑的攝入和輻射劑量，本研究使用的雙低劑量的4D-CT灌注成像即較低的含碘量對比劑，含碘濃度為270 mg I/mL，此外本組患者中位BMI為22(范圍21～25)m2/kg，因此體重超過50 kg者對比劑總量上限值均為50 mL，從而在一定程度上降低患者對比劑腎病的風險，同時使用較低的管電壓(80 kV)和管電流(80 mAs)使肝臟4D-CT灌注成像的輻射劑量得到有效降低。通過設置搖籃床的循環時間，24期灌注圖像保證了獲得灌注參數的同時可以覆蓋整個肝動脈期和靜脈期。從本研究的結果中可看出全肝臟4D-CT灌注成像患者所接受的輻射劑量與常規肝臟四期CT成像差異無統計學意義，而Perisinakis等[10]研究同樣認為基于現在的CT技術肝臟灌注成像對患者產生的輻射劑量可以與常規肝臟四期CT成像相當或者更低一些。

雖然低劑量肝臟4D-CT灌注成像降低了患者所接受的輻射劑量，但是無疑其灌注圖像顆粒感較重，與常規肝臟四期CT成像的圖像質量相比，顯然無法滿足診斷需求，為了使低劑量的肝臟灌注成像圖像質量能夠與常規肝臟四期CT成像圖像相當，本研究使用CT動態血管成像軟件對原始多期灌注圖像進行后處理，通過對多期低劑量灌注圖像進行融合成特定的一期，從而增加了圖像的信噪比，使融合后的圖像質量能夠滿足診斷要求，在多期圖像融合的過程中通過疊加的方式同樣也增加了血管中碘的密度，而且由于動態血管成像軟件是基于時間衰減曲線對多期灌注圖像進行融合重建成肝臟平掃、動脈期及靜脈期，因而其融合后的動脈期、靜脈期時間窗更加準確，克服了以往由于技術操作原因或者患者血供原因而導致的期相不準的情況。在肝臟信噪比和對比噪聲上融合后平掃與常規平掃，兩者差異無統計學意義，而且通過主觀評分的方式對融合后平掃、融合后動脈期、融合后靜脈期進行評分，所有患者的評分標準均≥3分，其圖像質量完全可以用于影像學診斷。

值得指出的是由于4D-CT灌注成像掃描時間無法涵蓋肝臟常規掃描的延時期圖像，本研究通過CT動態血管成像軟件融合出平掃、動脈期、靜脈期3期圖像，雖然目前常規肝臟四期CT成像普遍應用于臨床，但是對其是否需要延時期存在很大的質疑，因為隨著影像技術的提升，圖像質量的提高，加之對肝臟疾病影像診斷經驗的積累，增加延時期掃描增加了患者所接受的輻射劑量，并未給患者帶來較多的益處，因此部分研究認為并不需要增加延時期掃描[11-12]。我們2位具有10年以上工作經驗的影像診斷醫師評估4D-CT灌注成像聯合CT動態血管成像軟件所得到的融合后圖像質量均能滿足診斷需求。雙低劑量肝臟4D-CT灌注成像能夠得到較常規增強肝臟三期更詳細的肝臟灌注信息，同時灌注圖像3D重建可評價病灶整體形態及供血情況，聯合CT動態血管成像軟件又可得到滿足診斷需求的融合后平掃、動脈及靜脈期圖像，其診斷效能要大于常規肝臟四期CT成像。

本研究不足之處是樣本量較小。其次，對每位患者進行雙低劑量4D灌注成像時僅加掃常規平掃及延時期圖像，由于計算每位患者常規肝臟四期CT成像總輻射劑量采用平掃及延時期輻射劑量進行估算，這可能對具體的數值存在一定的誤差，但是不影響整體統計學分析。最后本研究主要從技術方面進行探討，后期將使用此種技術在肝臟疾病診斷應用上進一步研究。

總之，雙低劑量肝臟4D-CT灌注成像替代常規肝臟四期CT成像是可行的，患者接受輻射劑量低且能得到肝臟疾病灌注信息，并聯合應用CT動態血管成像軟件所得到的融合后的三期圖像能夠滿足臨床診斷需求。