能譜CT最佳單能量成像顯示正常腎上腺動脈解剖

尹永芳 YIN Yongfang梁 研 LIANG Yan李 斌 LI Bin

作者單位吉林省人民醫(yī)院放射科 吉林長春 130000

能譜CT最佳單能量成像顯示正常腎上腺動脈解剖

尹永芳 YIN Yongfang梁 研 LIANG Yan李 斌 LI Bin

作者單位吉林省人民醫(yī)院放射科 吉林長春 130000

Department of Radiology， the People's Hospital of Jilin Province， Changchun 130000， China

Address Correspondence to： YIN Yongfang E-mail： xiaoniao_yong@126.com

中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志2016年 第24卷 第8期：612-615

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （8）： 612-615

目的 了解正常腎上腺動脈的解剖，有助于判斷病變供血動脈，進一步明確來源及制訂治療方案，所以探討能譜CT最佳單能量成像對正常腎上腺動脈解剖的顯示能力有著重要的臨床意義。資料與方法 選取60例腹部腫瘤且腎上腺正常患者，采用能譜掃描模式行動態(tài)增強掃描，生成40～140 keV單能量圖像，以1 keV為間距進行重建得到101組不同水平單能量圖像。研究共分A、B兩組，A組為最佳單能量組［腎動脈與豎脊肌之間具有最佳對比噪聲比（CNR）的單能量圖像］，B組為對照組（系統(tǒng)默認選擇的70 keV單能量圖像，相當(dāng)于140 kVp混合能量質(zhì)量控制模式的平均能量），由2名影像科副主任醫(yī)師采用雙盲法以5分法對兩組動脈期重建血管容積再現(xiàn)（VR）及薄層最大密度投影（MIP）進行主觀評分，對兩組圖像質(zhì)量進行比較，并記錄腎上腺上、中及下動脈的顯示率，評價兩組對血管的顯示能力。結(jié)果（51±3）keV單能量圖像具有最佳CNR，A組主觀評分高于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；A組及B組對腎上腺上、中、下動脈顯示率分別為61.67%、55.00%、88.33%和 51.67%、48.33%、70.00%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），且A組中腎上腺下動脈顯示率均高于腎上腺上、中動脈（P＜0.05）。結(jié)論 能譜CT最佳單能量技術(shù)提高了腎上腺動脈成像的圖像質(zhì)量，能更好地顯示正常腎上腺各分支血管。

腹部腫瘤；腎上腺動脈；體層攝影術(shù)，X線計算機；解剖學(xué)，局部

腎上腺區(qū)病變因其供血動脈不同而來源不同，所以了解正常腎上腺動脈各分支及變異有助于判斷病變來源及制訂治療方案。以往血管造影已經(jīng)證實腎上腺動脈主要為上、中、下3支細小動脈，但目前關(guān)于腎上腺動脈CT成像的研究相對較少［1］。能譜CT的單能量圖像能夠優(yōu)化圖像質(zhì)量和對比噪聲比（CNR）［2］。已有體外實驗研究表明，血管最佳單能量成像圖像質(zhì)量優(yōu)于混合能量圖像［3］。這一特性使得CT成像在顯示細小血管方面具有一定優(yōu)勢。本研究探討能譜CT單能量成像顯示正常腎上腺各動脈的效果，為臨床診斷和治療提供更多信息。

1 資料與方法

1.1研究對象 選擇2013年5月—2015年9月吉林省人民醫(yī)院收治的腹部腫瘤且腎上腺正常、行能譜CT增強掃描的患者共60例，其中男31例，女29例；年齡35～75歲，平均（49±4）歲。其中腎上腺腺瘤21例，腎上腺轉(zhuǎn)移瘤5例，腎囊腫10例，腎癌4例，原發(fā)性肝癌5例，胃癌6例，結(jié)腸癌9例。

1.2儀器與方法 采用寶石能譜成像CT（GE Discovery 750 HDCT，美國），患者取仰臥位，掃描范圍為上下腹部或全腹部?；颊呖崭?～6 h，掃描前20 min飲水800～1000 ml。使用高壓注射器經(jīng)肘前靜脈注射對比劑歐乃派克（350 mgI/ml），流速4 ml/s，劑量1.5 ml//kg；監(jiān)測腹主動脈內(nèi)CT值，達200 HU時觸發(fā)動脈期掃描，于對比劑注射后60 s行門脈期掃描。掃描參數(shù)：管電壓為40和140 kV（0.5 ms瞬時切換），固定電流為600 mA，層厚及層間距均為5 mm，螺距0.984，轉(zhuǎn)速0.8 s/r；重建層厚及層間距均為0.625 mm，選用自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重組技術(shù)30%重建。

1.3圖像后處理和分析 單能量及混合能量原始數(shù)據(jù)傳至GE ADW 4.5工作站，以1 keV為間距在40～140 keV能量范圍內(nèi)進行101種不同單能量圖像重建，分A、B兩組，A組為最佳單能量組（利用能譜分析軟件重建單能量圖像，獲得雙側(cè)腎動脈與背部肌肉豎脊肌之間具有最佳CNR的單能量圖像），B組為對照組（系統(tǒng)默認選擇的70 keV單能量圖像，相當(dāng)于140 kVp混合能量質(zhì)量控制模式的平均能量），分別在左、右腎動脈開口處勾畫感興趣區(qū)（ROI），測量兩組的CT值和噪聲，使ROI包含整個管腔（2～3 mm2），避開管壁鈣化；于同一層面背部豎脊肌間取同樣面積ROI，盡量避開血管、脂肪，每個部位測量3次，取平均值。分別以CNR作為圖像質(zhì)量的客觀評價指標(biāo)，并依據(jù)以下公式：CNR=（CT1-CT2）/SD［4］，計算腎動脈平均CT值與背部豎脊肌間的CNR，其中CT1為腎動脈的平均CT值，CT2為同層面背部豎脊肌間的平均CT值，SD為圖像噪聲值。

采用容積再現(xiàn)（VR）及薄層最大密度投影（MIP）技術(shù)，分別對兩組雙側(cè)腎上腺上、中、下動脈進行重建，保證每次VR重建的閾值、窗寬、窗位及視野相同，MIP重建的層面、層厚亦相同，由2位影像科副主任醫(yī)師采用雙盲法對每例患者的雙側(cè)腎上腺3支動脈的顯示情況分別進行主觀評分（表1），取平均值作為最終評分。根據(jù)兩組單能量圖像VR及MIP，對雙側(cè)腎上腺上、中、下各支動脈進行顯示率的比較。

表1　根據(jù)血管密度、血管邊緣清晰度進行雙側(cè)腎上腺3支動脈主觀評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 17.0軟件，計數(shù)資料采用χ2檢驗進行組間率的比較。計量資料當(dāng)滿足正態(tài)分布和方差齊時，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布和方差不齊時，采用Wilcoxon秩和檢驗或Kruskal-Wallis H檢驗。2名觀察者間一致性采用Kappa檢驗，Kappa值＜0.20為一致性很差，0.20～＜0.40為一致性較差，0.40～＜0.60為一致性一般，0.60～＜0.80為一致性較好，0.80～1.00為一致性很好。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1兩組單能量圖像客觀指標(biāo)比較 應(yīng)用GSI Viewer 2.0軟件獲得最佳CNR的最佳單能量為（51±3）keV（圖1、2），A組雙側(cè)腎動脈的CT值明顯高于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）；A組的噪聲值同時也高于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）；噪聲值升高幅度低于CT值，故腎動脈的CNR顯著高于B組，提高了73.61%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）。見表2。

2.2兩組單能量圖像主觀評分 兩組雙側(cè)腎上腺上、中、下動脈的主觀評分，A組總體評分優(yōu)于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表3。

2.3兩組單能量圖像對腎上腺各動脈顯示率的比較A組與B組對腎上腺上、中及下動脈顯示率見表4，兩組對3支動脈的檢出情況差異有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=6.2502， P ＜0.05），A組的顯示率高于B組；在A組范圍下，腎上腺下動脈顯示率均高于腎上腺上、中動脈（P＜0.05），而后兩者顯示率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表2　兩組雙側(cè)腎動脈圖像質(zhì)量客觀評價比較

3 討論

圖1　男，52歲，左腎囊腫。層厚0.625 mm、FOV 18.2 mm×17.6 mm的薄層放大圖像，標(biāo)示了ROI放置的部位與面積，分別測量右側(cè)腎動脈開口斷面CT值、同層面背部豎脊肌間的平均CT值和圖像噪聲值，據(jù)此計算CNR（A）；最佳keV與CNR的曲線圖，顯示53 keV最佳單能量值時腎動脈的CNR最佳（B）；70 keV能量組動脈期CTA，右側(cè)腎上腺上動脈起自右側(cè)膈上動脈（箭 ，C）、左側(cè)腎上腺下動脈起自左側(cè)副腎動脈（箭頭，D）；53 keV能量組動脈期CTA，雙側(cè)腎上腺上動脈起自雙側(cè)膈上動脈（箭，E）、左側(cè)腎上腺中動脈起自腹主動脈（箭頭），左側(cè)腎上腺下動脈起自副腎動脈（箭），但血管壁不銳利（F）；CTA圖像，主觀評分2分，血管顯影淺淡，僅能分辨右側(cè)腎上腺下動脈走行（G）；CTA圖像，右側(cè)腎上腺下動脈主觀評分4分，主干血管顯影清晰，選端模糊，左側(cè)腎上腺下動脈主觀評分3分，血管顯影較淡

表3　A組與B 組雙側(cè)腎上腺動脈成像主觀評分比較

表4　 60例患者雙側(cè)腎上腺各支動脈顯示率［n（%）］

腎上腺的供血動脈為細小動脈，主要為上、中、下3支主干血管及其分支，腎上腺上動脈是膈下動脈行經(jīng)腎上腺內(nèi)側(cè)和上緣時，發(fā)出的數(shù)條短而細的血管，至腎上腺內(nèi)側(cè)和上緣；腎上腺中動脈大多數(shù)發(fā)自腹主動脈，少數(shù)發(fā)自隔下動脈或腹腔動脈；腎上腺下動脈通常發(fā)自腎動脈或其分支的上壁［1］。腎上腺動脈的顯示對腎上腺及周圍其他疾病發(fā)生、發(fā)展及轉(zhuǎn)歸有重要意義，然而傳統(tǒng)CT采用混合能量X線束，固有CNR較低，且易產(chǎn)生線束硬化效應(yīng)導(dǎo)致CT值“漂移”和硬化偽影，從而影響圖像質(zhì)量，導(dǎo)致細小動脈顯示不佳［5-6］，因此目前關(guān)于腎上腺動脈CT成像的研究相對較少。

能譜CT克服傳統(tǒng)CT的不足，在血管成像特別在細小動脈顯示方面有一定優(yōu)勢，能譜CT通過80、140 kVp瞬時切換，能夠得到40～140 keV的多組單能量圖像，去除線束硬化帶來的CT值“漂移”的影響。而通過最佳CNR單能量曲線獲得的最佳單能量圖像，本研究發(fā)現(xiàn)顯示腎上腺動脈的最佳單能量范圍是（51±3）keV，與高能圖像比較，低能量圖像能夠獲得更高的CT值及CNR，鄰近組織CT值的升高，也就是低能量水平X線穿透力較低，可能增加圖像的CT值與組織的對比，有利于顯示小血管［7］，但隨著射線能量的降低，圖像噪聲也會增加，本研究結(jié)果顯示，最佳單能量組的CT值和噪聲均較對照組70 keV高，而40～50 keV圖像的噪聲明顯增加，影響了圖像的觀察，所以40～50 keV VR圖像中部分腎動脈及腎上腺動脈受鄰近組織的遮擋顯示不清 ，然而寶石能譜CT最佳CNR技術(shù)可自動計算ROI與背景的CNR，篩選出既能提供較高的對比又能兼顧圖像噪聲的最佳單能量圖像；另外高能量圖像軟組織對比度小，而低能量圖像中軟組織對比度高，故低能量圖像更利于觀察組織細節(jié)，與以往研究結(jié)果［8-9］一致。

本研究之所以選擇70 keV單能量圖像作為對照，根據(jù)Matsu- moto等［9］研究顯示，特定射線劑量下，能譜掃描所得70 keV圖像和傳統(tǒng)120 kVp圖像相比具有相對低的噪聲和相對高的CNR和信噪比，所以相對傳統(tǒng)120 kVp圖像，最佳單能量成像可更加提高圖像的CNR，與Zhao等［8］研究結(jié)果相符。另外，研究中選取左或右腎動脈開口處（而不是某支腎上腺動脈）與豎脊肌間具有最佳CNR的單能量圖像，是因為腎上腺各支動脈細小，ROI放置于腎上腺動脈，其面積較小，可能增加誤差。

A組圖像的腎上腺動脈評分及顯示率明顯高于B組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），說明最佳單能量成像技術(shù)可提高對腎上腺動脈的顯示能力。48～54 keV最佳單能量范圍內(nèi)，腎上腺下動脈顯示率均高于腎上腺上、中動脈（P＜0.05），而后兩者顯示率差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），這可能與腎上腺解剖學(xué)密切相關(guān)。腎上腺下動脈大部分起自腎動脈或其分支，有相當(dāng)?shù)拈L度和直徑，而腎上腺上及中動脈位置過深，其中腎上腺中動脈通常都穿腹腔神經(jīng)節(jié)，穿出腹腔神經(jīng)節(jié)后至腺體的一段甚短［10-11］。

本研究的不足：①因腹部正?；颊咝心茏VCT檢查者數(shù)量較少，入組者均為腹部腫瘤患者，致使本研究有一定的局限性；②本研究未分析腎上腺疾病對腎上腺動脈顯示的影響；③本研究未與數(shù)字減影血管造影（DSA）成像結(jié)果進行比較來分析兩種顯示方法的差異程度；④研究結(jié)果顯示，腎上腺各動脈的顯示率較低。

總之，能譜CT單能量成像技術(shù)較傳統(tǒng)CT進一步有效、直觀地顯示了腎上腺動脈的解剖，運用CT最新技術(shù)提高對細小血管的顯示，可作為判斷腎上腺及周圍疾病來源的依據(jù)，可作為手術(shù)、介入治療術(shù)前評估個體血管情況的有效方法。此次為初步探討，存在部分不足，有待下一步繼續(xù)研究。

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（本文編輯 周立波）

Optimal Energy in Spectral CT Imaging for Displaying Normal Anatomy of Adrenal Artery

Purpose Understanding of the anatomy of normal adrenal artery could help to determine the feeding artery of the lesion， thus would help make treatment options. It is important to evaluate the monochromatic dual-energy spectral CT imaging in displaying the anatomy of normal adrenal artery. Materials and Methods Sixty patients with abdominal tumors underwent contrast-enhanced spectral CT scan. All the patients showed normal adrenal glands. 101 sets of monochromatic images with photon energies of 40-140 keV were acquired which were reconstructed with 1 keV interval. All the images were divided into two groups. Group A used the optimal energy level and group B used 70 keV. Image quality and display rates were compared between the two groups. A 5-score system was used to evaluate the maximum intensity projection and volume rendering reconstruction images by two observers blindly. Display rates of the adrenal arteries（superior， middle and inferior suprarenal artery） were recorded. Results Images of monochromatic energy with （51±3） keV showed best CNR. The score of group A was higher than that of group B （P＜0.05）. The display rates of superior， middle and inferior adrenal artery between group A and B were 61.67%， 55.00%， 88.33% and 51.67%， 48.33%，70.00% （P＜0.05）. The display rates of inferior artery were higher than those of the middle and superior suprarenal artery in group A （P＜0.05）. Conclusion The optimal energy of spectral CT imaging may improve the image quality of displaying adrenal artery.

Abdominal neoplasms； Adrenal artery； Tomography， X-ray computed；Anatomy， regional

尹永芳

R322.1；R445.3

2016-01-27

2016-03-24

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.08.015