肝臟能譜CT與常規(guī)CT輻射劑量和圖像質(zhì)量對比研究

霍丙勝 姬國敏 楊海慶

CT能譜成像是目前臨床上的一項(xiàng)新技術(shù)，與常規(guī)CT相比較，提供了多參數(shù)的成像方式及多種定量分析方法。能譜CT應(yīng)用時(shí)間較短，卻是CT研究的熱點(diǎn)，但其輻射劑量及圖像質(zhì)量一直備受醫(yī)患的關(guān)注。本文對比研究肝臟能譜CT掃描和常規(guī)CT掃描，通過分析兩者的輻射劑量與圖像質(zhì)量，以期有助于能譜CT的科學(xué)研究和臨床應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取河北省故城縣醫(yī)院2014年10月至2015年3月臨床需要肝臟CT檢查且體重指數(shù)(BMI)在20～25 kg/m2的患者60例。其中男37例，女23例;年齡26～79歲，平均年齡54.4歲?；颊唠S機(jī)分為能譜掃描組和常規(guī)掃描組，每組30例。

1.2 成像設(shè)備及參數(shù) 采用西門子公司SIEMENS SOMATOM Perspective能譜CT進(jìn)行掃描。能譜掃描參數(shù):低能管電壓80 kV，高能管電壓130 kV，螺距

1.2，其他參數(shù)與常規(guī)掃描相同。常規(guī)掃描參數(shù):管電壓130 kV，自動(dòng)毫安秒，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度0.48 s/周，準(zhǔn)直器寬度0.625 mm×64，螺距:1.0，層厚及層距均為5 mm。造影劑為非離子型碘對比劑80～100 ml，碘含量350 mg/100 ml，經(jīng)肘正中靜脈注射，速率5.0 ml/s，采用造影劑自動(dòng)觸發(fā)，閾值為100 Hu。掃描范圍自膈頂至肝下緣。

1.3 數(shù)據(jù)分析 獲得數(shù)據(jù)傳至syngo.via工作站進(jìn)行后處理。因肝臟能譜單能圖像對比噪聲比(CNR)一般在60～70 kV能量段最高，噪聲較低，因此本次研究采用65 kV能量圖像作為最佳單能圖像。常規(guī)掃描圖像分別采用濾波反投影(FBP)重建和Siemens迭代技術(shù)(SAFIRE)進(jìn)行重建(等級為我院常規(guī)應(yīng)用3)。選擇靜脈期肝實(shí)質(zhì)同一層面的圖像(門靜脈左支層面)進(jìn)行CT值測量，每幅圖像選擇三個(gè)感興趣區(qū)(ROI)，ROI面積為100 mm，取其平均值。以肝實(shí)質(zhì)CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)作為圖像的噪聲;運(yùn)用公式CNR=(ROI肝臟-ROI肌肉)/SD背景計(jì)算圖像的對比噪聲比(CNR)，其中ROI肝臟為肝實(shí)質(zhì)CT值平均值，ROI肌肉為豎脊肌CT值平均值，SD背景為前腹壁皮下脂肪SD平均值［1］。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 應(yīng)用SPSS 11.50統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以±s表示，采用獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組掃描輻射劑量比較 能譜成像組CT容積劑量指標(biāo)(CTDI)、劑量長度乘積(DLP)與常規(guī)掃描組比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。見表1。

表1 2組掃描輻射劑量 n=30，±s

表1 2組掃描輻射劑量 n=30，±s

項(xiàng)目 能譜掃描組 常規(guī)掃描組 t值 P值CTDI(mGy)14±4 14±7 0.169 0.247 DLP(mGy×cm)684±385 692±274 0.248 0.361

2.2 肝臟能譜CT掃描與常規(guī)CT掃描的輻射劑量和圖像質(zhì)量的比較 見圖1～3。

2.3 2組掃描噪聲及對比噪聲比 能譜掃描組CT圖像噪聲和CNR與常規(guī)掃描組FBP重建圖像比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為6.437和6.721，P＜0.01)。常規(guī)掃描組SAFIRE重建圖像(等級3)噪聲和CNR與能譜掃描組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t值分別為0.279和0.314，P＞0.05)。見表2。

圖1 65 kV單能成像，SD:8.6 Hu，CNR: 7.7，圖像細(xì)膩，門靜脈及其分支顯示清晰

圖2 常規(guī)掃描SAFIRE重建圖像，SD: 7.9 Hu，CNR:8.1，圖像質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)顯示清晰

圖3 常規(guī)掃描FBP重建圖像，SD: 12.4 Hu，CNR:3.81，圖像顆粒較粗，總體質(zhì)量略差

表2 2組掃描噪聲及對比噪聲比 n=30，±s

表2 2組掃描噪聲及對比噪聲比 n=30，±s

注:與能譜掃描組比較，*P＜0.05

項(xiàng)目 能譜掃描組 常規(guī)掃描組FBP重建 SAFIRE 重建SD(Hu) 8.9±1.2 12.6±2.8*7.7±1.0 CNR(mGy)7.6±2.5 3.8±1.7 7.8±2.6

3 討論

能譜CT是近年來臨床上應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)，是單能量成像。以往的CT是一組由不同的單光子能量組成的光線混合而成，是混合能量成像。X線與物體作用時(shí)在高能段以康普頓效應(yīng)為主，低能段以光電子吸收為主，所以當(dāng)X線束穿過人體時(shí)，會優(yōu)先濾掉低能量，從而產(chǎn)生線束硬化偽影，同時(shí)混合能量間的平均效應(yīng)也會降低不同物質(zhì)間的對比度。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，單能量圖像能夠提高圖像的對比噪聲比，優(yōu)化圖像質(zhì)量［2］;單能量圖像是指處于某一能量水平的X線穿過物質(zhì)后產(chǎn)生的衰減圖像，對于同一能量水平的單能量圖像，物質(zhì)的衰減系數(shù)取決于其本身密度，從而保證了同一物質(zhì)衰減系數(shù)的恒定，避免了硬化效應(yīng)的產(chǎn)生，圖像質(zhì)量得到改善。單能量圖像在不同能量水平具有不同特征，低能量水平的X線穿透力低，圖像上組織的對比度增強(qiáng)，但噪聲增高，高能量水平的X線穿透力高，圖像上硬化偽影減少，但組織的對比減弱，因此選擇合適的能量水平對提高單能量圖像上病灶的檢出很重要。由于同一物質(zhì)在不同能量水平的造成不同的X線衰減，在某一能量水平病灶與實(shí)質(zhì)臟器之間的衰減差異可以達(dá)到最大而噪聲值最低，這一能量水平就是該病灶的最佳kV值。最佳kV單能量圖像既提供較高的對比度，又能夠兼顧圖像噪聲，在對比度與噪聲之間達(dá)到一個(gè)最好的平衡，具有最高的CNR。因此選擇處于較低能量水平的最佳kV單能量圖像，一方面可以提供物質(zhì)的CT值，另一方面又可以使該物質(zhì)與周圍組織之間的對比明顯提高，從而改善圖像質(zhì)量。腹部是能譜CT應(yīng)用最廣泛的部位［3-8］，早期有研究顯示能譜CT較常規(guī)CT輻射劑量略高［9］，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，近期研究顯示，能譜成像與常規(guī)成像在輻射劑量上基本相似，且在空間分辨率、噪聲及對比噪聲比方面與常規(guī)圖像質(zhì)量相似［10］。

本研究采用SIEMENS SOMATOM Perspective能譜CT，對能譜掃描與常規(guī)掃描在輻射劑量和圖像質(zhì)量兩方面進(jìn)行對比分析。圖像質(zhì)量以噪聲及對比噪聲比作為指標(biāo)，在單能圖像中，圖像的噪聲隨著能量的變化而變化。利用CNR曲線，在60～70 kV能量段顯示CNR信號最高而圖像噪聲較低，并且在此能量段測得的CT值與常規(guī)掃描圖像CT值最接近，因此筆者取65 kV能量單能圖像作為最佳單能量圖像與常規(guī)掃描進(jìn)行對比研究。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在輻射劑量方面，能譜掃描與常規(guī)掃描差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;在圖像質(zhì)量方面，65 kV單能量圖像噪聲及對比噪聲比均優(yōu)于常規(guī)掃描FBP重建圖像，與常規(guī)掃描SAFIRE重建圖像噪聲及對比噪聲比相當(dāng)(SAFIRE重建具有1～5個(gè)等級，筆者醫(yī)院常規(guī)腹部檢查采用等級3)。據(jù)筆者觀察分析，在肝臟小結(jié)節(jié)性病灶檢出及門靜脈細(xì)小分支的顯示上，單能量圖像更加清晰、細(xì)膩，優(yōu)于常規(guī)掃描FBP重建圖像，與迭代重建(等級3)圖像基本相似。目前國內(nèi)外有學(xué)者研究顯示，能譜單能量圖像噪聲低于混合能量圖像，對比噪聲比高于混合能量圖像。在腹部成像中單能量圖像質(zhì)量優(yōu)于混合能量圖像，能夠提高肝臟腫瘤的檢出率，尤其是小腫瘤檢出率，有望替代常規(guī)120 kV圖像用于臨床常規(guī)診斷［11-13］，這與我們的研究結(jié)果基本相似。

能譜CT成像能夠生成不同能量段的多組單能量圖像(不同機(jī)型因采用能量不同形成圖像的數(shù)量不等)，大量單能量圖像能夠?yàn)榕R床提供更多的參考信息，產(chǎn)生更大的臨床價(jià)值。一般高能量圖像中組織的對比度較小，低能量圖像中組織的對比度較大，因此，低能量階段的圖像可以更好的顯示圖像的細(xì)節(jié)情況。

綜上所述，本研究認(rèn)為，能譜掃描在輻射劑量上與常規(guī)掃描相似，圖像質(zhì)量優(yōu)于常規(guī)掃描的FBP圖像，與SAFIRE 3級重建的圖像質(zhì)量基本相當(dāng)，能夠?yàn)榕R床提供更多的有價(jià)值的信息，可以在臨床工作中作為肝臟檢查技術(shù)推廣應(yīng)用。

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