上腹部雙能量CT虛擬平掃代替傳統平掃的可行性研究

王玉鳳，石鳳祥，楊學東，史珊，馬云瑤

中國中醫科學院廣安門醫院 放射科，北京 100053

引言

雙源CT通過對兩個近似相互垂直（94°）的球管設置不同的管電壓值提供兩種不同的能量，從而產生不同的X線衰減信息，利用不同的衰減可用后處理軟件將碘劑從增強的圖像中提取出來，從而產生虛擬平掃（Virtual Noncontrast-Enhanced，VNC）的圖像，多項研究表明VNC圖像有較高的圖像質量，若VNC能替代真實平掃（True Noncontrast-Enhanced，TNC）則可省去一期平掃，將大大降低病人受輻射劑量[1-3]。本研究通過比較上腹部VNC與TNC圖像質量及輻射劑量的差異探討虛擬平掃代替常規平掃的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析我院2020年10月至2021年1月需行腹部增強掃描患者37例。所有患者無碘對比劑過敏史，無嚴重心、肝腎功能不全，排除孕婦及兒童，經醫院倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。其中男20例，女17例，年齡36～86歲，平均（60.27±13.24）歲，體質量指數為18.22～27.02 kg/m2，平均（23.06±2.26）kg/m2。

1.2 檢查方法與參數

所有患者均在Siemens Somatom definition flash 雙源CT上掃描。患者于檢查前空腹6～8 h，檢查前喝水500 mL，仰臥在檢查床上，雙臂上舉，腳先進，檢查前叮囑患者配合吸氣憋氣，并保持呼吸幅度一致。描范圍為膈頂至肚臍，先行TNC，再應用雙能行增強掃描，采用雙筒高壓注射器（德國UIrich missouri），經肘正中靜脈以3 mL/s的速度注入碘海醇[300 mg(I)/mL]，注射量1.5 mL/kg，藥注完后以3 mL/s的速度注射生理鹽水20 mL，應用觸發模式掃描，觸發點在主動脈裂孔水平，監測閾值100 HU，注藥10 s后開始監測，達到閾值后7 s開始掃描，描完動脈期后延遲30 s行靜脈期掃描。真實平掃參數：管電壓：120 kV；參考管電流210 mAs；準直器寬度：128×0.6 mm；螺距0.6；卷積核B30f。雙能掃描參數：A、B球管管電壓分別為80、Sn 140 kV，參考管電流為460 mAs、178 mAs。準直器寬度：32×0.6 mm；螺距0.6；卷積核D30f。各個期相均開啟實時動態曝光劑量調節（Combined Application Reduce Exposure；CARE）Dose 4D。

1.3 圖像重建及分析

應用Liver VNC軟件，將碘對比劑的融合比率調整到0%，CT的融合比率調整到100%，得到VNC圖像和碘圖。將TNC、VNCA、VNCV三期圖像調入MMWP VE36A后處理工作站，于腹腔干起始層面在肝臟、脾實質、豎脊肌、皮下脂肪并在胰腺的胰頭、胰體、胰尾找三個不同的感興趣區（Region of Interest，ROI），ROI≈0.8 cm2，利用復制粘貼，盡量保證ROI的大小和位置在三幅圖像上保持一致，記錄CT值及標準差（Standard Deviation，SD），取平均值，并計算信噪比SNR，SNR=平均CT值/SD脂肪。由兩位影像科工作5年以上的醫師對三期圖像評分，意見不一致時經協商達成一致。評分標準如下[4]：①1分，解剖結構模糊，不能診斷；②2分，解剖結構不清楚，細節不能被發現；③3分，大部分解剖結構可以滿足診斷，但少數圖像不能進行評價；④4分，解剖結構和細節較清楚，能夠評價但不是非常好；⑤5分，解剖細節清晰，可以簡單明了的評價。3～5分即能滿足臨床診斷需求。

1.4 統計分析

采用SPSS 17.0軟件對上述數據分析，計數資料用均值±標準差（±s）表示，分別對肝、脾臟、胰腺、豎脊肌的CT、SNR、SD及劑量值進行比較，對其行單因素方差分析，有差異時進行兩兩比較；圖像評分為非正態分布的計數資料采用秩和檢驗；三組間病灶檢出率比較采用卡方檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

1.5 輻射劑量

記錄每個患者各期圖像的CT劑量指數（CT Dose Index，CTDI）和劑量長度乘積（Doselength Product，DLP），計算有效劑量（Effective Dose，ED）[5]：ED(mSv)=k×DLP；在成人腹部中k=0.015mSv/(mGy.cm)。

雙能掃描模式由于省掉一期平掃劑量，其總有效劑量ED兩期= EDVNCA+EDVNCV，本研究中三期總有效劑量為：ED三期=EDTNC+EDVNCA+EDVNCV

2 結果

2.1 圖像客觀評價比較

TNC中肝、脾、胰腺、豎脊肌的CT、SNR、噪聲與VNCA、VNCV之間，差異有統計學意義（P<0.05）；而VNCA、VNCV之間CT值（肝P=0.151；脾P=0.644；胰腺P=0.399；豎脊肌P=0.558）、SNR（肝P=0.568；脾P=0.922；胰腺P=0.628；豎脊肌P=0.745）、噪聲（肝P=0.856；脾P=0.983；胰腺P=0.515；豎脊肌P=0.745），差異無統計學意義；肝、脾、胰腺、豎脊肌的SNR值在VNC圖像上顯著高于TNC（表1）。

表1 TNC、VNCA、VNCV三期圖像質量比較（±s）

表1 TNC、VNCA、VNCV三期圖像質量比較（±s）

項目 內容 TNC VNCA VNCV F值 P值肝 CT 57.62±5.60 65.98±6.43 68.11±6.92 28.264<0.001 SNR 3.74±1.02 5.58±1.23 5.75±1.51 28.644<0.001噪聲 17.99±3.30 13.63±1.71 13.53±1.57 44.185<0.001脾 CT 46.64±3.16 60.53±5.08 61.01±5.05 120.494<0.001 SNR 3.01±0.72 5.12±1.07 5.14±1.28 50.162<0.001噪聲 17.93±2.86 13.12±1.79 13.14±1.74 59.137<0.001胰腺CT 44.27±2.94 47.32±4.24 46.47±5.4 4.932 0.009 SNR 2.87±0.72 4.01±0.90 3.91±0.98 19.197<0.001噪聲 19.76±3.32 14.78±2.53 14.37±2.21 44.828<0.001 CT 50.47±4.81 54.10±6.52 54.90±6.08 6.002 0.003 SNR 3.25±0.79 4.54±0.87 4.61±1.17 23.717<0.001噪聲 18.78±3.33 14.17±1.95 13.94±1.63 47.316<0.001豎脊肌

2.2 輻射劑量比較

TNC的有效輻射劑量與VNCA、VNCV差異無統計學意義（P=0.286）（ 表2），ED三期、ED兩期分別為12.21±2.27、7.98±1.53，兩者比較，差異有統計學意義（F=88.166，P<0.001），VNC較TNC掃描減少約34.6%的輻射劑量。

表2 TNC、VNCA、VNCV三期圖像輻射劑量比較（±s）

表2 TNC、VNCA、VNCV三期圖像輻射劑量比較（±s）

組別 CTDI vol/mGy DLP/mGy·cm ED/mSv TNC 10.04±1.17 282.24±50.53 4.23±0.76 VNCA 9.46±1.22 266.00±51.11 3.99±0.77 VNCV 9.45±1.22 265.10±51.32 3.99±0.77 F值 2.921 1.324 1.266 P值 0.058 0.270 0.286

2.3 圖像主觀評價

TNC、VNCA、VNCV三期圖像評分均≥3分，差異無統計學意義（χ2=0.710，P=0.701）。經兩名放射科醫生共同協商發現常規平掃結合兩期增強掃描共檢出病變146個，TNC、VNCA、VNCV分別檢出病變120、119、118個，其中3位病人肝上有鈣化點，兩位病人鈣化點在三期圖像上都顯示，另一位病人在TNC顯示在VNCA、VNCV未顯示；7位病人有膽囊結石其中3位病人三期均清楚顯示，另外4位病人結石均能顯示，但在VNCA、VNCV上密度降低，體積減小（圖1）；還有一位病人肝S7段病變在TNC、VNCA顯示，在VNCV未顯示（圖2）。χ2檢驗結果顯示，三期圖像病變檢出率分別為82.2%、81.5%、80.8%，差異無統計學意義（Chi-square=0.091，P=0.956）。

圖1 直腸癌術后AFP升高影像圖片

圖2 B超提示肝實質內圓形混合回聲團塊

3 討論

診斷用X線與物質相互作用主要發生光電效應和康普頓散射效應，光電效應的強度與物質的原子序數及光子的能量有關，高原子序數的物質（如碘、鈣等）的CT值更容易受X線光子能量變化影響，從而可以用不同能量的X線穿過不同組織產生不同CT值，得到組織特性圖像[5]，而低原子序數的物質（如軟組織）隨光子能量的變化，其產生的CT值變化較小，利用這一特點可以將碘劑與軟組織區分出來，得到虛擬平掃圖像；而鈣原子在不同能級下衰減系數變化較碘原子小[6]，依據此特性可以將鈣和碘區分開來。

本研究中VNC圖像中各個器官的CT值要高于常規平掃，與王慧慧等[7]研究結果一致，這可能與雙源CT去除碘劑不完全有關，Borriello等[8]研究指出，碘濃度較高的區域有可能影響碘對比劑的去除，本研究中也存在這樣的問題（如VNCA圖像上心包內碘造影劑殘留更為明顯），這可能是導致VNC圖像上各個器官CT值要高于TNC圖像的原因之一；另外本研究雙能掃描采用80 kV/Sn140 kV按照0.5的融合比率融合而成，CT值為一個相對值[9]，即使同一器官也會隨管電壓的變化而變化。VNC圖像上SNR值要明顯高于TNC圖像，與袁元等[10]研究結果一致，而SD值要比TNC圖像低，可能是由于雙能掃描圖像重建采用D卷積核，有學者指出“D”卷積核能夠提高物質特性，同時降低噪聲，相應的會使圖像的模糊度增加[11]；另外二代雙源采用能譜濾波技術[12]，在高能球管上添加了錫濾過板[13]，能使低能普成分從高能譜射線中去除，從而使高能普射線得到純化，提高區分碘的能力；此外其后處理算法采用光滑處理，能夠降低背景噪聲。

本研究中三期圖像評分均≥3分，均能滿足診斷要求，而且三期圖像評分及病灶檢出率差異無統計學意義，但發現部分肝臟鈣化灶和膽囊結石在VNC圖像中密度降低和體積減小，還有一例病人肝臟鈣化灶在VNC中未檢出，這可能與VNC技術還存在一定缺陷有關[14]，主要是對軟組織、碘和脂肪三種物質分離，未包含鈣，所以有可能將鈣去掉；也有可能是高低能譜重疊，降低了其區分碘和鈣的能力[15]。王新輝等[16]對縱隔淋巴結的鈣化研究顯示，VNCv的鈣化檢出率為67.1%；楊誠等[17]發現VNC圖像對≥3 mm結石的檢出率為100%，而對1～2 mm的結石檢出率為84.21%，因此VNC對<3 mm的結石有一定的局限性；另有學者指出VNC更適合應用于腹部較大臟器的研究，對較小臟器如腎上腺等有局限性[18]。筆者認為雖然VNC在小結石和小的臟器的檢出上有一定局限，但對于隨訪病人有前期傳統掃描做比照不會對診斷結果產生太大影響。

應用VNC可以省掉常規平掃的劑量，所以受檢者接受的總輻射劑量為VNCA的輻射劑量+VNCV的輻射劑量，而傳統腹部增強的輻射劑量為常規平掃+動脈期+靜脈期三者之和，TNC與VNC有效劑量差異無統計學意義，常規增強的總有效劑量約等于ED三期，因此常規腹部增強的總劑量要遠遠高于應用雙能虛擬平掃的劑量。本研究中省掉TNC大約能省掉34.6%的輻射劑量，與楊琰昭等[19]研究一致。而VNC圖像有較高的圖像質量，并且與TNC有相似的病灶檢出率，因此對腹部增強應用虛擬平掃具有很大的臨床意義，特別是對一些需要長期隨訪的病人，如一些腫瘤患者，在做腹部增強時常常需要做平掃期、動脈期、門脈期還需要做延遲期，應用VNC直接減少一期平掃劑量，顯著降低患者的輻射劑量，又縮短了檢查時間，提高了檢查效率。

本研究也存在一些局限性：① 樣本量太少，下一步可以加大樣本量驗證；② 未對病變做詳細分類，只是統計了病變個數，未對結石大小分類；③ 本研究的雙能掃描采用0.5的融合比率，未對不同融合比率做研究。

綜上所述，VNC具有較高的圖像質量，又降低了受檢者的輻射劑量，雖然在顯示結石和鈣化方面存在一定局限性，但可以把這種掃描方式推廣到隨訪病人的檢查中。