雙源CT雙能量虛擬平掃在上腹部不同掃描時(shí)期的應(yīng)用研究*

王　鳳，李邦國(guó)，劉　盼，羅顯麗，王　夢(mèng)，金開(kāi)元

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 影像科，貴州 遵義　563099)

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臨床醫(yī)學(xué)研究

雙源CT雙能量虛擬平掃在上腹部不同掃描時(shí)期的應(yīng)用研究*

王鳳，李邦國(guó)，劉盼，羅顯麗，王夢(mèng)，金開(kāi)元

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 影像科，貴州 遵義563099)

目的 評(píng)價(jià)雙源CT上腹部動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期雙能量虛擬平掃(VNC)的圖像質(zhì)量和輻射劑量。方法 對(duì)200例患者行上腹部CT平掃加增強(qiáng)掃描，常規(guī)平掃(CNC)采用單能模式，動(dòng)脈期與門(mén)靜脈期采用雙能模式，選擇Liver VNC應(yīng)用程序，獲得動(dòng)脈期和門(mén)靜脈期兩期虛擬平掃圖像，對(duì)比分析CNC、VNC圖像質(zhì)量評(píng)分、平均CT值、信噪比(SNR)、病灶檢出率及輻射劑量。結(jié)果 VNC圖像質(zhì)量評(píng)分低于CNC，兩期VNC圖像質(zhì)量評(píng)分無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。VNC圖像中除了脾臟及腹膜后脂肪的CT值、SNR及膽囊的SNR與CNC無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其他感興趣區(qū)(ROI)的CT值、SNR均與CNC有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)；動(dòng)脈期VNC腎臟CT值低于門(mén)靜脈期VNC，動(dòng)脈期VNC腹主動(dòng)脈CT值高于門(mén)靜脈期VNC，其余兩組感興趣區(qū)的CT值、SNR無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。CNC、兩期VNC圖像的病灶檢出率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，門(mén)靜脈期VNC對(duì)病灶檢出率高于動(dòng)脈期VNC。雙能量增強(qiáng)掃描的輻射劑量低于常規(guī)平掃(P<0.05)，動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期之間無(wú)差異；如減少常規(guī)平掃，受檢者接受的有效輻射劑量可減少38.73%。結(jié)論 上腹部VNC不僅能夠滿(mǎn)足影像診斷的需要，同時(shí)減少了輻射劑量，門(mén)靜脈期VNC的圖像質(zhì)量評(píng)分及病灶檢出率更接近于CNC。

上腹部；體層攝影術(shù)，X線計(jì)算機(jī)；雙能量；虛擬平掃；輻射劑量

CT平掃加增強(qiáng)是診斷上腹部病變的常用檢查方法，這使得受檢者接受多次X線的照射，而X線帶來(lái)的輻射損傷一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。雙源CT雙能量虛擬平掃為控制輻射劑量開(kāi)辟了新領(lǐng)域。既往雙源CT雙能量虛擬平掃在上腹部的研究中，多期增強(qiáng)掃描中哪一期行雙能量虛擬平掃存在爭(zhēng)議。因此，本研究擬通過(guò)大樣本對(duì)比分析上腹部動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期虛擬平掃的圖像質(zhì)量、輻射劑量、病變的檢出及診斷，探討上腹部雙源CT雙能量虛擬平掃在臨床應(yīng)用的可行性，并比較動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期虛擬平掃的差異。

1　材料與方法

1.1研究對(duì)象2014年6月至12月我院擬診上腹部病變而行上腹部CT平掃加增強(qiáng)掃描患者200例，男127例，女73例，年齡15～87歲，平均(49.85±14.60)歲，體重指數(shù)為(17.31～27.76)。所有受檢者無(wú)碘對(duì)比劑過(guò)敏史，無(wú)嚴(yán)重心、肺、腎功能不全，檢查前均簽署知情同意書(shū)。

1.2方法

1.2.1掃描技術(shù)與方法采用Siemens Somatom definition flash雙源CT進(jìn)行掃描，常規(guī)平掃(conventional non-contrast，CNC)后直接行增強(qiáng)雙能量掃描，采用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈以3 mL/s注射碘海醇[300 mg(I)/mL]70 mL，后以相同流率跟注生理鹽水20 mL。分別在開(kāi)始注射對(duì)比劑后30和65 s行肝臟動(dòng)脈期和門(mén)靜脈期掃描。常規(guī)平掃采用單能量技術(shù)，管電壓120 kV、管電流350 mAs，準(zhǔn)直器128×0.6 mm；動(dòng)脈期與門(mén)靜脈期采用雙能量技術(shù)，管電壓100 kV和Sn140 kV，對(duì)應(yīng)管電流230 mAs和178 mAs，準(zhǔn)直器64×0.6 mm。層厚及層間距均為6 mm，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)劑技術(shù)(CARE Dose 4D)開(kāi)啟。通過(guò)重建所得薄層圖像及常規(guī)平掃傳輸至后處理工作站，選擇Liver VNC應(yīng)用程序，得到兩期虛擬平掃(virtual non-contrast，VNC)圖像，并設(shè)置窗寬、窗位與常規(guī)平掃(窗寬200，窗位40)相同后保存。

1.2.2圖像分析CNC及兩期VNC圖像傳至后處理工作站后，由一位有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師勾畫(huà)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，包括：肝門(mén)平面肝實(shí)質(zhì)3個(gè)，脾門(mén)平面脾實(shí)質(zhì)1個(gè)，胰腺體部1個(gè)，雙腎門(mén)平面腎實(shí)質(zhì)各1個(gè)，膽囊體部1個(gè)，腹腔干層面選取腹主動(dòng)脈、腹膜后脂肪及豎脊肌各1個(gè)，ROI取1cm2。同時(shí)測(cè)量3組平掃圖像的CT值、標(biāo)準(zhǔn)差(SD)并算信噪比(SNR)，SNRn=CTn/SDn(n為各臟器)

兩位有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師分別對(duì)常規(guī)平掃及兩期VNC圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，意見(jiàn)不一致時(shí)，共同協(xié)商決定。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下[1]：5分-解剖細(xì)節(jié)清晰，能夠簡(jiǎn)單明了地評(píng)價(jià)；4分-解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)較清楚，能夠評(píng)價(jià)，但不是特別好；3分-大部分解剖結(jié)構(gòu)可以滿(mǎn)足診斷，但少數(shù)圖像不能進(jìn)行評(píng)價(jià)；2分-解剖結(jié)構(gòu)不清楚，解剖細(xì)節(jié)不能分辨；1分-解剖結(jié)構(gòu)模糊，不能診斷。以≥3分為滿(mǎn)足臨床診斷需求標(biāo)準(zhǔn)。以常規(guī)平掃結(jié)合雙期增強(qiáng)掃描所顯示的病灶為參照標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出3組平掃圖像的病灶檢出率。

1.2.3輻射劑量評(píng)估掃描結(jié)束后機(jī)器自動(dòng)生成容積CT劑量指數(shù)(CTDI)及劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)，記錄并計(jì)算有效劑量(ED)，ED = DLP×k，腹部k值為0.015。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 17.0軟件對(duì)上述各組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。圖像質(zhì)量評(píng)分行秩和檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)行多個(gè)樣本間的多重比較(Wilcoxon秩和檢驗(yàn))；平均CT值、SNR及輻射劑量(CTDI vol、DLP、ED)行單因素方差分析，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義時(shí)進(jìn)一步行組間兩兩比較。雙能量虛擬平掃與常規(guī)掃描的輻射劑量行配對(duì)t檢驗(yàn)。以常規(guī)平掃結(jié)合雙期增強(qiáng)圖像所顯示的病灶為依據(jù)，利用χ2檢驗(yàn)對(duì)3組平掃圖像的病灶檢出率進(jìn)行比較。以P<0. 05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1圖像質(zhì)量3組平掃圖像質(zhì)量評(píng)分分別為CNC 4.43±0.64，動(dòng)脈期VNC 3.93±0.79，門(mén)靜脈期VNC 4.01±0.77，動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期VNC圖像質(zhì)量低于常規(guī)平掃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，兩期VNC圖像之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見(jiàn)表1、圖1)，但動(dòng)脈期VNC心腔內(nèi)碘劑的去除不如門(mén)靜脈期VNC完全(見(jiàn)圖2)。

表1常規(guī)平掃與動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期虛擬平掃圖像質(zhì)量評(píng)分(n=200)

組別評(píng)分12345常規(guī)平掃001683101動(dòng)脈期VNC01697753門(mén)靜脈期VNC01578359

A：CNC(5分)，解剖結(jié)構(gòu)清晰；B、C：動(dòng)脈期VNC(4分)、門(mén)靜脈期(4分)，胃周間隙欠清晰。圖1　22歲男性3組平掃圖像資料

A：CNC，心臟內(nèi)未見(jiàn)高密度影；B：動(dòng)脈期VNC，右心房及右心室內(nèi)見(jiàn)碘劑殘留；C：門(mén)靜脈期VNC，心腔內(nèi)未見(jiàn)碘劑殘留。圖2　55歲男性3組平掃圖像資料

2.2平均CT值及SNRVNC與CNC中脾臟、腹膜后脂肪的CT值、SNR及膽囊的SNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，余感興趣區(qū)均有差異，兩期VNC中僅腎臟和腹主動(dòng)脈的CT值、SNR差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見(jiàn)表2～3)。

表2常規(guī)平掃與動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期虛擬平掃感興趣區(qū)平均CT值(HU)

感興趣區(qū)常規(guī)平掃動(dòng)脈期VNC門(mén)靜脈期VNC常規(guī)平掃VS動(dòng)脈期VNC常規(guī)平掃VS門(mén)靜脈期VNC動(dòng)脈期VNCVS門(mén)靜脈期VNCP肝臟60.23±5.7361.69±6.5262.30±6.610.0450.0050.410膽囊16.80±9.3214.12±11.7613.70±11.730.0420.0140.669胰腺47.31±5.0642.45±6.2741.16±5.960.0000.0000.055脾臟50.75±3.9652.32±4.4152.56±4.370.0630.0580.159腎臟35.36±3.7629.58±4.5231.20±4.420.0000.0000.000腹主動(dòng)脈45.87±5.3242.39±7.2440.00±6.880.0000.0000.000腹膜后脂肪-102.85±11.78-101.71±8.86-103.32±10.180.9250.8380.766豎脊肌54.83±6.2653.17±5.8853.05±6.240.0080.0040.845

2.3病灶檢出率常規(guī)平掃結(jié)合增強(qiáng)檢出病灶561個(gè)，常規(guī)平掃檢出488個(gè)(86.99%)，動(dòng)脈期VNC檢出467個(gè)(83.24%)，門(mén)靜脈期VNC檢出471個(gè)(85.92%)，三者之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=3.426，P>0.05)(見(jiàn)圖3)。

2.4輻射劑量動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期的CTDIvol、DLP、ED均低于常規(guī)平掃，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期的CTDIvol、DLP、ED差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)(見(jiàn)表4)。雙能量虛擬平掃與常規(guī)掃描的總輻射劑量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=72.56，P=0.000)。通過(guò)雙能量增強(qiáng)掃描獲得虛擬平掃圖像，受檢者減少一次常規(guī)平掃，受檢者的輻射劑量減少了38.73%。

表3常規(guī)平掃與動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期虛擬平掃感興趣區(qū)SNR

感興趣區(qū)常規(guī)平掃動(dòng)脈期VNC門(mén)靜脈期VNC常規(guī)平掃VS動(dòng)脈期VNC常規(guī)平掃VS門(mén)靜脈期VNC動(dòng)脈期VNCVS門(mén)靜脈期VNCP肝臟4.59±0.934.97±0.785.09±0.840.0000.0000.213膽囊1.38±0.841.18±1.011.16±1.030.8900.5500.820胰腺3.41±0.833.25±0.773.11±0.680.0470.0000.087脾臟3.90±0.784.24±0.834.21±0.990.2750.0900.132腎臟2.79±0.642.46±0.562.64±0.590.0000.0150.003腹主動(dòng)脈3.18±0.693.24±0.762.97±0.730.0410.0060.000腹膜后脂肪6.90±1.427.12±1.127.09±1.150.2280.2380.978豎脊肌4.20±0.834.01±0.843.96±0.790.0410.0270.919

A～C：分別為CNC、動(dòng)脈期VNC、門(mén)靜脈期VNC，三者均可見(jiàn)肝左右葉交界區(qū)病變。圖3　21歲女性3組平掃圖像資料

表4常規(guī)平掃與動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期虛擬平掃的輻射劑量比較

評(píng)估指標(biāo)常規(guī)平掃動(dòng)脈期VNC門(mén)靜脈期VNCFPCTDI(mGy)14.54±1.4811.42±0.8611.35±0.82156.2470.000DLP(mGy×cm)351.01±64.91277.79±47.10277.59±42.52132.5000.000ED(mSv)5.27±0.934.17±0.714.16±0.64130.5030.000

3　討論

3.1虛擬平掃的定義及基本原理雙源CT擁有兩套X線及探測(cè)器系統(tǒng)，兩個(gè)球管可以獨(dú)立設(shè)置管電壓及管電流，因此可獲得雙能量數(shù)據(jù)，再利用碘對(duì)比劑和軟組織不同能量X線衰減系數(shù)的差別，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理軟件計(jì)算分析、自動(dòng)分離碘對(duì)比劑，將碘對(duì)比劑從增強(qiáng)影像上去除，獲得類(lèi)似于CT常規(guī)平掃的圖像，即虛擬平掃。虛擬平掃并不是真正的平掃，它是對(duì)CT增強(qiáng)后的圖像進(jìn)行碘去除的后處理，獲得類(lèi)似于常規(guī)平掃的圖像[2]。

3.2VNC與CNC比較VNC能否替代CNC運(yùn)用于臨床，主要指標(biāo)有：①圖像質(zhì)量，圖像質(zhì)量的好壞直接影響病灶的檢出及診斷；②病灶檢出；③輻射劑量。本研究結(jié)果顯示，兩組VNC圖像質(zhì)量評(píng)分低于CNC ，病灶檢出率無(wú)差異，且VNC輻射劑量顯著低于常規(guī)掃描。VNC圖像質(zhì)量評(píng)分低于CNC，這與大多數(shù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究結(jié)果一致[3-6]。其原因，一方面與VNC更易受運(yùn)動(dòng)的影響，從而產(chǎn)生偽影有關(guān)；另一方面，本研究VNC采用了“D”卷積核。文獻(xiàn)報(bào)道“D”卷積核可提高物質(zhì)的特性，降低噪聲，增加圖像模糊度[7]；此外，本研究雙能量掃描采用的是64×0.6 mm的準(zhǔn)直器，與常規(guī)平掃的128×0.6 mm相比，降低了VNC圖像噪聲和空間分辨率，也是影響VNC圖像質(zhì)量的原因之一。范雷等[8]認(rèn)為部分消耗性體質(zhì)的受檢者缺乏皮下脂肪或腹腔脂肪間隙的對(duì)比，當(dāng)腸管周?chē)M織聚集，腸腔充盈不明顯時(shí)，肝門(mén)、胰頭部的組織則不易辨識(shí)，一定程度上影響圖像質(zhì)量評(píng)分及診斷，本研究中類(lèi)似患者有1例，圖像質(zhì)量評(píng)分為2分。此外VNC的CT值、SNR對(duì)圖像質(zhì)量也存在一定的影響。CT值可能與選取雙能量掃描時(shí)間有關(guān)。文獻(xiàn)報(bào)道[9-11]對(duì)腹部臟器的研究多選取臟器的實(shí)質(zhì)期行雙能量掃描。筆者在增強(qiáng)后30s和65s后行雙能量掃描，可能導(dǎo)致VNC與CNC的CT值不同。同時(shí)CT值是一個(gè)相對(duì)值，當(dāng)管電壓不同時(shí)，也可造成同一臟器的CT值變化。SNR與管電壓、管電流、層厚、重組算法、掃描時(shí)能量源數(shù)目及某些軟件的應(yīng)用等密切相關(guān)。De Cecco等[12]通過(guò)第二代雙源CT雙能量虛擬平掃對(duì)腹部研究認(rèn)為VNC圖像的SNR低于常規(guī)平掃，而本研究除了肝臟SNR高于CNC，胰腺、腎臟、豎脊肌和腹主動(dòng)脈的SNR低于常規(guī)VNC，與其研究結(jié)果相似，這可能與本研究A球管選擇了100 kV管電壓，第二代雙源CT采用能譜濾過(guò)技術(shù)，后處理算法中的光滑處理等使背景噪聲降低有關(guān)。

盡管本研究中VNC的圖像質(zhì)量低于CNC，但3組平掃圖像的病灶檢出率無(wú)顯著差異，只有部分小結(jié)石，局限性鈣化灶的顯示不如常規(guī)平掃，可能與碘劑去除不完全影響小結(jié)石、鈣化灶的檢出有關(guān)，“模糊淡化”偽影也可影響結(jié)石的檢出。Kim等[13]利用VNC技術(shù)對(duì)膽囊結(jié)石進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)結(jié)石CT值小于78Hu、直徑小于1.7 mm或截面積小于9 mm2時(shí)，可能會(huì)造成結(jié)石的漏診。

保證CT圖像質(zhì)量的前提下有效控制輻射劑量一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)及研究的熱點(diǎn)。本研究常規(guī)平掃與增強(qiáng)雙能量掃描均開(kāi)啟CARE Dose 4D模式，常規(guī)平掃、動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期的有效輻射劑量遠(yuǎn)低于歐洲CT掃描質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的3.5 mSv[14]。同時(shí)，本研究中動(dòng)脈期、門(mén)靜脈期增強(qiáng)掃描的輻射劑量均小于常規(guī)平掃，而且，采用雙能量虛擬平掃技術(shù)，受檢者可減少一次常規(guī)平掃，使受檢者接受的總有效輻射劑量較常規(guī)三期掃描平均減少了38.73%。

3.3動(dòng)脈期VNC與門(mén)靜脈期VNC比較本研究結(jié)果顯示兩期VNC的圖像質(zhì)量評(píng)分、病灶檢出率及輻射劑量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，盡管對(duì)病變檢出無(wú)差異，但門(mén)靜脈期VNC較動(dòng)脈期VNC對(duì)病變檢出更高，而且筆者在研究中發(fā)現(xiàn)由于圖像偽影的影響，動(dòng)脈期VNC圖像2例近肝右后葉邊緣的高密度病灶未能檢出。此外，動(dòng)脈期VNC心腔、下腔靜脈內(nèi)碘劑去除不完全，De Cecco等[15]研究發(fā)現(xiàn)含碘濃度較高的區(qū)域(如下腔靜脈)以及心力衰竭的患者，可能會(huì)影響VNC圖像碘劑的去除。這對(duì)心臟、下腔靜脈及其周?chē)∽兊臋z出有一定的影響。

3.4不足之處本研究只對(duì)比VNC與CNC檢出的病變數(shù)目，未對(duì)病變的種類(lèi)及性質(zhì)進(jìn)行研究。在研究中筆者發(fā)現(xiàn)VNC對(duì)部分低密度病變的檢出較CNC圖像敏感，如細(xì)小的囊腫或壞死液化區(qū)，其原因有待增加樣本量進(jìn)一步的研究。

總之，上腹部VNC圖像能夠滿(mǎn)足影像診斷的需要，并減少了輻射劑量，具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。相對(duì)于動(dòng)脈期VNC圖像而言，門(mén)靜脈期VNC的圖像質(zhì)量評(píng)分及病灶檢出率更接近于CNC，同時(shí)門(mén)靜脈期VNC圖像心腔、下腔靜脈內(nèi)碘劑的去除較動(dòng)脈期VNC圖像完全，推薦門(mén)靜脈期行雙能量虛擬平掃。

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[收稿2016-05-09;修回2016-06-10]

(編輯：王福軍)

Application study of different periods of dual-source CT dual-energy virtual non-contrast in the upper abdomen

WangFeng，LiBangguo，LiuPan，LuoXianli，WangMeng，JinKaiyuan

(Department of Radiology ，Affiliated Hospital of Zunyi Medical University，Zunyi Guizhou 563099，China)

Objective To estimate the image quality and radiation dose of arterial and portal phase of dual-energy virtual non-contrast(VNC) in the upper abdomen.Methods Abdominal CT conventional and enhanced scans were performed in 200 patients with suspected abdominal lesions by using dual-source CT. The single energy mode was performed on the conventional non-contrast (CNC), while dual-energy mode was performed on arterial and portal phase. The liver VNC software was used to reformat the virtual non -contrast CT with at arterial and portal phase. The image quality score, mean CT value, signal to noise ratio(SNR) and radiation dose for arterial phase VNC, portal phase VNC and CNC imaging were compared resepectively.Results The image quality score of VNC was lower than that of CNC. No significant differences were observed between arterial phase VNC and portal phase VNC. There are no significant difference in CT value, SNR for spleen, fat and gallbladder SNR, while the result was significantly opposite in other regions of interest(ROI). A significant difference was also observed in CT value between arterial phase VNC and portal phase VNC and in SNR of the kidney and aorta (P<0.05). No significantly difference was observed in the lesion detection rate between VNC and CNC(P>0.05). Radiation dose was significantly lower in single enhanced scan than in CNC(P<0.05). No significantly was found in the radiation dose between arterial phase VNC and portal phase VNC. The radiation dose could reduce 38.73% without CNC.Conclusion VNC scanning can meet the needs of clinical diagnosis and reduce radiation dose. And the portal phase VNC image quality score and detection rate of lesions are closer to CNC.

upper abdomen；tomography，X-ray computed；dual-energy；virtual non-contrast；radiation dose

貴州省科技廳社會(huì)發(fā)展科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(NO：黔科合SY字[2013]3038)。

李邦國(guó)，男，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：胸部影像學(xué)、雙源CT新技術(shù)臨床應(yīng)用研究，E-mail:lbg2015@163.com。

R814.42

A

1000-2715(2016)04-0392-05