寶石能譜成像不同噪聲指數肝臟CT血管造影聯合不同濃度對比劑用于超重及肥胖患者

趙 賽，劉治超，馬澤鵬，張天樂，趙永霞

(河北大學附屬醫院放射科，河北 保定 071000)

肝臟CT血管造影(CT angiography, CTA)可非侵入性評價肝臟血管狀況[1]，但存在電離輻射損傷及對比劑腎病相關風險[2-3]。對超重[24 kg/m2≤體質量指數(body mass index, BMI)<28 kg/m2]或肥胖(BMI≥28 kg/m2)患者行肝臟CTA時，需以更高的輻射劑量和碘攝入量來保持圖像質量。能譜CT為優化圖像和降低碘對比劑攝入量提供了選擇空間[4]。寶石能譜成像(gemstone spectral imaging, GSI)噪聲指數(noise index, NI)與輻射劑量呈負相關。本研究基于GSI采用不同NI聯合不同濃度對比劑對超重及肥胖患者行肝臟CTA，觀察圖像質量、輻射劑量和碘攝入量，以篩選最佳參數組合。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性收集2021年9月—2022年1月90例于河北大學附屬醫院接受肝臟CTA患者，男44例、女46例，年齡28～78歲、平均(51.3±12.5)歲；BMI 25.11～29.98 kg/m2，平均(26.73±1.61)kg/m2；均無肝、脾及消化系統手術史；隨機分為A、B和C組，每組30例。排除碘過敏史、腹部疾病影響相應血管走行及分布、心肝腎等重要器官功能不全者。本研究經院倫理委員會批準(批準號：HDFY-LL-2020-11)，檢查前患者均簽署檢查知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Revolution能譜CT機、能譜掃描方式行肝臟CTA，范圍自膈頂至肝臟下緣0.5 cm。采用GSI管電流輔助調制技術，管電流200～485 mA，層厚5 mm，轉速0.5 s/rot，SFOV 50 cm×50 cm，探測器寬度80 mm，螺距0.992∶1，分別設置A、B及C組NI值為7、11和15。平掃結束后經右肘正中靜脈以流率4.0 ml/s團注對比劑[A、B、C組分別為碘帕醇(370 mgI/ml)、碘海醇(350 mgI/ml)、碘佛醇(320 mgI/ml)]1.2 ml/kg體質量，跟注40 ml生理鹽水，以閾值智能追蹤技術自動觸發掃描，監測ROI置于腹主動脈腹腔干水平層面，閾值130 HU，延遲5.9 s行動脈期掃描，于動脈期結束30 s及47 s分別行門靜脈期及肝靜脈期掃描。之后采用后置50% ASiR-V重建40～60 keV(間隔5 keV)單能量水平圖像，層厚和層間距均為0.625 mm；將圖像傳導至GE工作站，行最大密度投影(maximal intensity projection, MIP)和容積再現，對比觀察各組肝動脈、門靜脈及肝靜脈等。

1.3 評價圖像質量 對單能量水平圖像質量進行客、主觀評價，篩選最佳單能量圖像。

1.3.1 客觀評價 分別于腹腔干動脈及肝右靜脈放置面積為5 mm2、于門靜脈主干及同層面豎脊肌和腹壁皮下脂肪放置面積為10 mm2的ROI，測量其CT值及標準差(standard deviation, SD)，以SD值為圖像噪聲，反復測量3次，取平均值，并計算其對比度噪聲比(contrast-to-noise ratio, CNR)，即CNR=(CT值血管-CT值豎脊肌)/SD腹壁脂肪。

1.3.2 主觀評價 由2名具有10年以上工作經驗的影像科醫師采用雙盲法、參考5分值評價標準[5-6]分別評價肝動脈、門靜脈和肝靜脈的邊緣清晰度、圖像噪聲、顯示血管分支及血管與肝實質對比度，取2名醫師各項評分的均值進行分析。血管邊緣清晰度：5分，非常銳利；4分，較銳利；3分，一般；2分，邊緣欠清晰；1分，邊緣模糊。圖像噪聲：5分，幾乎無噪聲；4分，輕微噪聲；3分，中度噪聲；2分，重度噪聲；1分，嚴重噪聲，不能診斷。顯示血管分支：將顯示腹腔干定為1級(1分)、肝總動脈為2級(2分)、肝固有動脈為3級(3分)，肝固有動脈以遠分支每多顯示一級則增加1分；顯示門靜脈、肝靜脈主干為1分，主干1級屬支為2分，每多顯示一級屬支則增加1分，最高評分為5分。肝臟血管與肝實質對比度：5分，優；4分，良；3分，一般；2分，較差；1分，差。主觀評分≥3分為達到臨床診斷標準。

1.4 評估輻射劑量及碘攝入量 記錄容積CT劑量指數(volume CT dosimetry index, CTDIvol)，計算患者體型特異性劑量估算值(size-specific dose estimate, SSDE)[7]；計算碘攝入量：碘攝入量(g)=[患者體質量(kg)×1.2 ml/kg×對比劑濃度(mgI/ml)]/1 000。

1.5 統計學分析 采用SPSS 26.0統計分析軟件。以±s表示符合正態分布的計量資料，以中位數(上下四分位數)描述不符合正態分布者，多組間比較采用單因素方差分析或Kruskal-WallisH檢驗，以LSD-t或Nemenyi法行兩兩比較。以χ2檢驗比較計數資料。以Kappa檢驗分析觀察者間主觀評價圖像質量結果的一致性：Kappa>0.75為一致性較好，0.40～0.75為一致性一般，<0.40為一致性較差。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 患者一般資料 3組年齡、性別及BMI差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表1。

表1 90例接受肝臟CTA的超重或肥胖患者一般資料比較

2.2 篩選肝臟CTA最佳單能量圖像 觀察者間對各組圖像質量主觀評價結果的一致性較好(Kappa=0.84)。A、B、C組40～60 keV單能量圖像中，肝動脈、門靜脈和肝靜脈CT值(A組F值=55.50、242.44、165.34，B組F值=48.37、77.81、106.38，C組F值=64.15、88.33、164.00)及SD值(A組F值=201.72、82.49、77.46，B組F值=170.83、51.70、71.10，C組F值=135.89、84.56、41.12)均隨keV增加而降低(P均<0.001)。3組間CNR(A組F值=4.75、17.23、9.18，B組F值=6.64、6.14、22.95，C組F值=5.68、13.18、6.93)及主觀評分(A組H值=34.71、27.43、20.87,B組H值=34.65、22.32、29.64,C組H值37.82、27.11、25.70)總體差異均有統計學意義(P均<0.05)；各組內不同單能量圖像之間，肝動脈、門靜脈及肝靜脈CT值兩兩比較差異均有統計學意義(P<0.001)。各組肝臟CTA最佳單能量水平均為40 keV。

2.3 最佳單能量圖像質量 各組40～60 keV單能量圖像中，不同單能量圖像間肝動脈、門靜脈及肝靜脈SD值兩兩比較差異均有統計學意義(P均<0.001)。各組間40 keV單能量圖像中的肝動脈、門靜脈和肝靜脈的CT值、SD值、CNR及主觀評分總體差異均無統計學意義(P均>0.05)，主觀評分均>3分，均達到臨床診斷要求。見表2及圖1。

圖1 40 keV單能量肝臟CTA軸位MIP圖 A～C.A組患者，女，51歲，肝占位，BMI=29.95 kg/m2，肝動脈(A)、門靜脈(B)和肝靜脈(C)主觀評分分別為4.75、4.50和4.50； D～F.B組患者，男，45歲，肝S4段小囊腫，BMI=28.41 kg/m2，肝動脈(D)、門靜脈(E)和肝靜脈(F)主觀評分分別為4.63、4.50及4.38； G～I.C組患者，女，51歲，肝囊腫，BMI=27.82 kg/m，肝動脈(G)、門靜脈(H)和肝靜脈(I)主觀評分分別4.75、4.50及4.50

表2 各組40 keV單能量圖像質量客觀及主觀評價比較

2.4 輻射劑量及碘攝入量 3組間SSDE(F=370.87)及碘攝入量(F=12.40)總體差異均有統計學意義(P均<0.05)；A組SSDE及碘攝入量[(48.02±4.1)mGy、(33.31±4.45)g]均高于B組[(24.31±3.15)mGy、(30.21±3.58)g]及C組[(19.01±1.27)mGy、(28.57±3.72)g，P均<0.05],B組均高于C組(P均<0.05)。

3 討論

CTA的高輻射劑量日益引起關注，而超重及肥胖患者面臨更高電離輻射風險。NI是平衡圖像質量與輻射劑量的參數，NI越大，則輻射劑量越小，但SD值也越高，反之亦然。GSI 的NI是啟用管電流輔助模式后所預置，系統根據NI、掃描參數(尤其層厚及螺距)、患者體型及掃描范圍選擇最佳設置，以優化輻射劑量[8]。本研究基于GSI對A、B、C組超重或肥胖患者采集肝臟CTA，分別設置NI為7、11、15(相同層厚)，發現B、C組SSDE均較A組降低，C組SSDE較B組降低。

對兒童及低BMI人群采用低管電壓行CTA可減少受檢者輻射劑量和碘攝入量[9-10]，但當BMI≥25 kg/m2時，低管電壓可致噪聲增大而影響圖像質量。GSI生成的低單能量(40～70 keV)圖像可凸顯血管與周圍組織的對比度，提高顯示血管能力[11]，但圖像SD值會隨keV下降而增加，故需在控制SD值的前提下優化掃描參數，篩選顯示肝臟血管與周圍組織最佳對比度的keV。既往研究[12]表明，51 keV為顯示肝動脈、門靜脈及肝靜脈的最佳單能量水平。本研究各組不同單能量圖像中，肝動脈、門靜脈和肝靜脈CT及SD值均隨keV增加而降低，而40 keV單能量圖像CNR及主觀評分均較高，故以40 keV為最佳單能量水平。本研究采用ASiR-V迭代重建算法以降低噪聲、提高低對比度和減少重建圖像偽影[13-14]，采用后置50% ASiR-V行圖像重組，可在能量水平40～45 keV圖像中達到肝臟血管對比度和SD值的最佳平衡；各組間40 keV單能量圖中肝動脈、門靜脈和肝靜脈的主、客觀評價總體差異均無統計學意義，圖像均達到臨床診斷要求。

碘濃度是影響CTA圖像質量的重要因素之一[15]，增加對比劑濃度、劑量及加快注射流率可提高圖像質量。GSI能準確檢測含量低至0.5%的碘，減少碘攝入量；GSI最佳單能量水平結合低濃度碘對比劑可減少CTA中超重及肥胖患者碘攝入量。本研究B、C組碘攝入量均低于A組，C組碘攝入量低于B組，提示臨床對超重及肥胖患者行肝臟CTA時，應根據BMI及圖像質量需求設置GSI NI，以在獲得優質圖像的同時降低輻射劑量及碘攝入量。

綜上，基于GSI以高NI(15)聯合低濃度碘對比劑(320 mgI/ml)對超重或肥胖患者行肝臟CTA，可保證圖像質量的同時降低輻射劑量和碘攝入量。本研究的局限性：①樣本量小，且未觀察肝臟病變對圖像質量的影響；②未比較基于GSI與常規CT的肝臟CTA輻射劑量；③未根據不同GSI單能量值調整后置ASiR-V值行圖像重組，有待后期深入研究。