雙能量盆腔CT虛擬平掃與常規(guī)平掃的對比研究

黃潔惠　倪鐫　謝鐵明　孫晶晶　楊永波

[摘要] 目的 探討雙能量盆腔CT虛擬平掃（VNC）與常規(guī)平掃（CNC）的圖像質(zhì)量差異。 方法 收集2017年7月～2018年1月單盆腔增強掃描的60例患者，行常規(guī)平掃和實質(zhì)期雙能量掃描。測量虛擬平掃及常規(guī)平掃圖像上臀大肌及膀胱的平均CT值、臀大肌SNR、臀大肌-膀胱對比噪聲比（CNR）及輻射劑量，并記錄圖像質(zhì)量主觀評分。結(jié)果 虛擬平掃所測膀胱SNR及圖像質(zhì)量評分與常規(guī)平掃比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05）；所測膀胱CT值、臀大肌CT值、臀大肌SNR、CNR比較，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）；雙能量盆腔直接增強掃描所測輻射劑量低于常規(guī)盆腔增強掃描，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。 結(jié)論 雙能量盆腔CT虛擬平掃的圖像質(zhì)量跟常規(guī)平掃的圖像質(zhì)量相比無差別，在去除節(jié)育環(huán)等金屬偽影方面甚至優(yōu)于常規(guī)平掃。因此虛擬平掃可替代常規(guī)平掃并且可以減少1次輻射劑量。

[關(guān)鍵詞] 雙能量CT；盆腔；虛擬平掃；金屬偽影；圖像質(zhì)量；輻射劑量

[中圖分類號] R814 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2018）26-0096-04

Comparative study on dual-energy pelvic CT virtual plain scan and conventional plain scan

HUANG Jiehui NI Juan XIE Tieming SUN Jingjing YANG Yongbo

Department of Radiology， Zhejiang Cancer Hospital， Hangzhou 310022， China

[Abstract] Objective To investigate the difference of image quality between dual-energy pelvic CT virtual plain scan （VNC） and conventional plain scan（CNC）. Methods 60 patients undergoing single pelvic enhanced scan between July 2017 and January 2018 were collected. Conventional plain scans and dual-energy scans in nephrographic phase were carried out. The plain CT value of gluteus maximus and bladder， SNR， gluteus maximus-bladder contrast noise ratio （CNR）， and radiation dose on virtual plain scan and conventional plain scan images were measured. The subjective scores of image quality were recorded. Results There were no statistically significant differences in the urinary bladder SNR and image quality scores measured by the virtual plain scan compared with the conventional plain scan（P>0.05）； the measured CT value of the bladder， the CT value of the gluteus maximus， the SNR and the CNR of the gluteus maximus were all statistically different（P<0.05）； the measured radiation doses of dual-energy pelvic direct enhanced scan were lower than those in conventional pelvic enhanced scans， the difference was statistically significant（P<0.05）. Conclusion The image quality of dual-energy pelvic CT virtual plain scan has no difference compared with the image quality of conventional plain scan. It is even superior to conventional plain scan in removing metal artifacts such as birth control rings. Therefore， the virtual plain scan can replace the conventional plain scan and can reduce the radiation dose once.

[Key words] Dual-energy CT； Pelvic cavity； Virtual plain scan； Metal artifacts； Image quality； Radiation doses

CT具有較高密度的分辨力，結(jié)合CT增強掃描，能更好顯示病變特征，CT檢查在盆腔疾病的診斷中占有重要地位[1]，但對射線高度敏感的性腺等器官、組織在盆腔檢查中不可避免受到照射，加上我們醫(yī)院患者大多需要多次（術(shù)前、術(shù)后及放化療后）盆腔增強CT掃描，導(dǎo)致輻射劑量的增加，因而盆腔CT低劑量掃描值得深入研究。雙能量（dual energy， DE）虛擬平掃（virtual non-contrast，VNC）是通過一次增強掃描，并用軟件處理獲得平掃圖像[2]，這項技術(shù)可減少患者一次檢查，有效降低輻射劑量。本文旨在研究盆腔CT虛擬平掃的圖像質(zhì)量與真實平掃圖像質(zhì)量的差異，探討在盆腔CT掃描中虛擬平掃可否有望代替常規(guī)平掃。現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2017年7月～2018年1月行盆腔單個部位增強CT的患者60例，其中男39 例，女 21例，平均年齡（55±10）歲。所有患者檢查前要求無過敏史，并簽署知情同意書。

1.2 掃描方法

檢查前要求患者憋尿使膀胱充盈并去除腹部的金屬物品。采用德國西門子64排雙源CT機（Somaton Definition flash CT）行盆腔常規(guī)平掃及實質(zhì)期雙能量增強掃描。掃描范圍從髂前上嵴至恥骨聯(lián)合下緣。常規(guī)平掃：單球管120 kV管電壓，參考管電流為210 mAs，層厚及層間距均為5 mm，螺距0.7，準直128×0.6 mm。雙能量增強掃描：A、B球管電壓分別為100 kV、140 kV，參考管電流分別為230、178 mAs，A、B球管的融合比為0.5，準直32×0.6 mm，螺距0.7，掃描野332 mm×332 mm，層厚及層間距為1 mm。開啟自動曝光劑量調(diào)節(jié)技術(shù)（Care Dose 4D），即根據(jù)患者身材和臟器的解剖厚度及密度實時調(diào)節(jié)管電流，球管旋轉(zhuǎn)速度（RT）為0.5 s/周，掃描方向從頭到足。增強采用德國Ulrich高壓注射器，18 g套管針經(jīng)肘靜脈注射，碘比醇注射液（三代顯300 mg I/mL）85 mL，后跟20 mL氯化鈉注射液，注射速率為2.5 mL/s，延遲65 s后開始實質(zhì)期掃描。

1.3 圖像后處理

掃描結(jié)束后將雙能量增強掃描得到A、B球管的任意一組1 mm薄層圖像調(diào)入（Siemens syngo multimodality workplace，VE40B）工作站中，打開Dual-energy軟件，點擊liver VNC后處理選項卡，將碘對比劑的融合比率調(diào)到0%，窗寬窗位調(diào)整到與常規(guī)盆腔平掃一致，得到盆腔的VNC圖像，再把1 mm的VNC圖像導(dǎo)入3D卡中按照常規(guī)平掃時相同的層厚層間距重建出相應(yīng)圖像。

1.4 圖像評價指標

1.4.1 客觀評價 參考文獻[3]的方法，選擇臀大肌、膀胱充盈的中央層面，測量范圍0.9～1.1 cm2，保證常規(guī)平掃與雙能量虛擬平掃圖像上ROI的大小和位置相同，分別測量這兩者的平均CT值，并測量該層面空氣的標準差值（SD）作為圖像背景噪聲。測量方法見圖1。信號噪聲比（SNR）為平均CT值除以背景噪聲SD值；對比噪聲比（CNR）為臀大肌平均CT值與膀胱平均CT值之差再除以背景噪聲SD值[4]。

圖1 常規(guī)平掃及VNC圖像上同一層面不同部位CT值和噪聲的測量（其中左圖為VNC圖像）

1.4.2主觀評價 由兩名主治醫(yī)生共同對VNC及CNC圖像進行閱片，按照解剖細節(jié)、圖像質(zhì)量及是否存在偽影行進行評分。評分標準[5]：5分：圖像質(zhì)量非常好，解剖細節(jié)在圖像中顯示清晰，沒有偽影；4分：圖像質(zhì)量好，解剖結(jié)構(gòu)的細節(jié)在圖像中顯示較清楚，偽影少，能夠評價；3分：圖像質(zhì)量較好，解剖細節(jié)在圖像中顯示可滿足診斷，但少數(shù)圖像不能進行評價；2分：圖像質(zhì)量較差，解剖細節(jié)在圖像中顯示不清楚，偽影較大；1分：圖像質(zhì)量很差，解剖結(jié)構(gòu)在圖像中顯示模糊，不能診斷。圖像質(zhì)量評分≥3分即認為能滿足診斷要求。

1.5 輻射劑量評估

記錄掃描時機器自動生成的常規(guī)平掃及雙能量增強掃描輻射劑量，包括CT劑量指數(shù)（CT dose index，CTDI）和劑量長度乘積（dose Length product，DLP），并計算有效劑量（effective dose，ED），參照計算公式：ED=k×DLP，單位為mSv，其中換算因子k=0.015[6，7]。

1.6 統(tǒng)計學分析

采用SPSS19.0統(tǒng)計學軟件包，對常規(guī)平掃與VNC兩組圖像上臀大肌及膀胱的平均CT值、SNR、CNR、圖像質(zhì)量主觀評分及輻射劑量進行配對t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種不同掃描方案的輻射劑量比較

方案一為常規(guī)平掃劑量加雙能量掃描劑量，方案二為直接雙能量增強掃描劑量，見表1。常規(guī)盆腔增強掃描輻射劑量為（9.57±1.57）mSv，雙能量增強掃描劑量為（5.60±1.05）mSv，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），雙能量直接增強掃描輻射劑量均低于常規(guī)增強掃描輻射劑量。

2.2 CNC與VNC間不同組織平均CT值、SNR、CNR、圖像質(zhì)量評分比較

兩組圖像不同組織的平均CT值、SNR、CNR的比較，得到膀胱SNR和圖像質(zhì)量評分，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），表明CNC與VNC圖像上膀胱的SNR及圖像質(zhì)量評分差異不大，雖然CNC絕對評分高于VNC，但兩組圖像評分均在3分以上，達到診斷要求。膀胱及臀大肌平均CT值、臀大肌SNR、CNR比較，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），且VNC圖像上測得的臀大肌平均CT值、臀大肌SNR，CNR均高于CNC圖像。見表2。

2.3 VNC與CNC圖像在金屬偽影方面的比較

在女性節(jié)育環(huán)等金屬影響方面VNC相比于CNC圖像可以削弱金屬偽影[8]。見圖2。

3 討論

雙源CT雙能量掃描后處理產(chǎn)生的虛擬平掃圖像可以排除造影劑的影響，產(chǎn)生與常規(guī)平掃相似的圖像。目前，雙能量虛擬掃描技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人體各個部位，尤其在鑒別顱內(nèi)出血[9-11]，胸部孤立性肺結(jié)節(jié)的良、惡性診斷[12-14]，肝臟病變等器官的診斷[15-17]及骨關(guān)節(jié)金屬偽影的消除[18，19]等方面已得到證實。而對于盆腔雙能量掃描的探討較少，因此，本文著重對雙能量盆腔CT掃描與常規(guī)掃描的差異進行對比研究。

隨著多層螺旋CT掃描技術(shù)的相應(yīng)成熟，CT掃描越來越廣泛地應(yīng)用于全身各部位檢查。但是隨之帶來的X線輻射對人體的潛在危險備受關(guān)注，因此如何在保證圖像質(zhì)量的前提下降低X線輻射劑量成為當今CT臨床應(yīng)用的研究熱點之一。由于盆腔包含性腺等射線敏感器官，在CT掃描的過程中，尤其要注意對患者性腺的放射防護保護，嚴格控制輻射劑量，一般不建議使用多期增強的盆腔CT增強掃描方案[20]，除了盆腔初診情況。而VNC不需進行常規(guī)平掃，可減少一次掃描，縮短檢查時間，降低輻射劑量。本研究結(jié)果顯示，雙能量盆腔增強檢查方案的有效輻射劑量低于常規(guī)增強掃描方案，輻射劑量可降低41.4%。符合近年來國際放射防護委員會（ICRP）提出的合理使用低劑量原則，即在保證圖像質(zhì)量的前提下，盡可能地降低患者X線吸收劑量。

SNR是評價圖像質(zhì)量的客觀指標之一，CNR是評價病灶相對顯示度的客觀指標，一般來說，圖像噪聲越低，信號越高，病灶CNR越高，圖像質(zhì)量越好。本研究對CNC與VNC圖像進行主客觀比較，結(jié)果顯示膀胱平均CT值，臀大肌平均CT值及臀大肌SNR、CNR比較，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），且除膀胱的平均CT值外，VNC圖像的各項平均值均高于CNC圖像。雖然圖像質(zhì)量主觀評分CNC高于VNC，但圖像質(zhì)量的評分均在4分以上，能達到診斷要求，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。本組資料中，雖然CNC膀胱的平均CT值高于VNC，但膀胱SNR差異有統(tǒng)計學意義（P<0.05），究其原因是其中有3例在前一天做增強，但是第2天做盆腔增強時小便里仍殘留部分造影劑，因而所測膀胱的平均CT值偏高。由于一般正常情況下，膀胱診斷最重要的是觀察其膀胱壁情況，可是當膀胱內(nèi)充滿高亮度的造影劑與尿液時，臨床上很難診斷膀胱壁情況，而虛擬平掃技術(shù)可以通過將碘對比劑的融合比率調(diào)到0%，使充盈物為去除碘對比劑后的尿液，可以更好顯示膀胱壁的情況，這說明了虛擬平掃的優(yōu)勢，因此就沒有把以上病例剔除。當有節(jié)育環(huán)等高密度物質(zhì)存在時，VNC圖像會明顯減弱金屬偽影，優(yōu)化圖像質(zhì)量，相比常規(guī)平掃更有利于臨床診斷。另一方面，雙能量CT采用的是“D”卷積核技術(shù)，這樣雖然會降低噪聲但同時也會增加圖像的模糊[21]。有文獻指出雙能量VNC圖像對<3 mm的鈣化顯示不佳[22]，部分鈣化灶邊緣容易被當成碘對比劑去除，因此部分鈣化在VNC上較CNC有縮小。這與本研究中個別VNC圖像上盆腔內(nèi)細小的鈣化灶容易出現(xiàn)遺漏，導(dǎo)致VNC圖像質(zhì)量主觀評分略低于CNC的結(jié)果。但是一般來說，鈣化灶的檢出對于需要首診并且需要明確病灶良惡性的患者較為重要，對于需要反復(fù)多次隨訪治療效果的腫瘤患者意義不大[23]，加上圖像質(zhì)量評分均值均在4分以上，完全滿足診斷要求，不影響研究結(jié)果。

此次研究仍然存在一些不足：首先，沒有對患者的體重指數(shù)（body mass index，BMI）進行統(tǒng)一；其次，收集的樣本量不夠大，對不同病種沒有分開比較討論。

綜上，雙能量盆腔CT虛擬平掃的圖像質(zhì)量與常規(guī)平掃圖像相比無差異，接近于真實平掃，甚至有些情況下更優(yōu)于常規(guī)平掃，因此虛擬平掃可以替代常規(guī)平掃。在盆腔增強掃描過程中可以省去常規(guī)平掃，縮短檢查時間同時降低輻射劑量，這對于需要長期隨訪進行多次CT檢查的患者而言尤為重要。

[參考文獻]

[1] 蔡新宇，肖蕾，梁曉平. 超聲及多層螺旋CT鑒別女性盆腔囊性腫塊病變的價值比較[J]. 中國CT和MRI雜志，2016，14（2）：106-108.

[2] 江杰，韓丹. 雙能量CT虛擬平掃技術(shù)的臨床應(yīng)用及進展[J]. 中華放射學雜志，2012，46（10）：958-960.

[3] 曾憲春，楊艷，匡貴榕，等. 雙能量CT虛擬平掃及CTA在宮頸癌診療中的應(yīng)用[J]. 實用醫(yī)學雜志，2015，31（6）：974-977.

[4] Bernhard A.Herzog，Lars Husmann，NinBurkhard，et al. Low-dose CT coronary angiography using prospective ECG-triggering：Impact of mean heart rate and heart bate variability on image quality[J]. Acad Radiol，2009， 16（1）：15-21.

[5] De Cecco CN，Buffa V，F(xiàn)edeli S，et al. Dual energy CT （DECT） of the liver：Conventional versus virtual unenhanced images[J]. European Radiology，2010，20（12）：2870-2875.

[6] Mccollough C，Cody D，Edyvean S. The measurement，reporting，and management of radiation dose in CT[J]. Clinical & Translational Science，2008，8（4）：330-333.

[7] 潘丹，姜彥，陳鑫，等. 迭代模型重建技術(shù)不同輻射劑量對肝臟CT增強掃描圖像質(zhì)量的影響[J].中國醫(yī)學影像學雜志，2015，23（1）：10-13，18.

[8] 顏森森，羅敏，汪奇慧，等. 單源能譜CT在消除金屬內(nèi)固定偽影中的應(yīng)用[J]. 醫(yī)學影像學雜志，2016，26（1）：94-95，98.

[9] 龍斌，徐凱，胡春峰，等. 頭顱雙能CTA及其虛擬平掃診斷顱內(nèi)出血的初步探討[J]. 中國CT和MRI雜志，2011， 9（3）：20-22.

[10] 息迅. 單次對比增強的雙源雙能量CT血管成像評估顱內(nèi)出血及原因的價值分析[J]. 中國療養(yǎng)醫(yī)學，2017， 26（6）：607-609.

[11] 黃偉，徐益明，邵瑾，等. 雙源CT虛擬平掃在頭部檢查的初步應(yīng)用[J]. 中華放射學雜志，2011，45（3）：229-234.

[12] 鄧東，彭業(yè)勝，李凱，等. 采用雙源CT雙能量成像技術(shù)評價孤立性肺腫塊的可行性分析[J]. 廣西醫(yī)科大學學報，2016，33（1）：36-40.

[13] 劉琪，郝菲. 能譜CT對孤立性肺結(jié)節(jié)的良惡性鑒別[J].實用醫(yī)技雜志，2017，24（7）：759-760.

[14] 江杰，何波，張俊，等. 雙源CT雙能量胸部虛擬平掃的應(yīng)用價值[J]. 中國醫(yī)學影像技術(shù)，2012，28（4）：791-795.

[15] 馬小鋒，雷靜，楊亞英，等. 雙源CT單能譜成像對肝臟占位病變圖像質(zhì)量的影響[J]. 中國醫(yī)學影像學雜志，2016，24（3）：199-202.

[16] 楊帆，林偉，陳衛(wèi)霞. CT雙能量掃描模式在腹部應(yīng)用的研究進展[J]. 放射學實踐，2015，30（4）：388-391.

[17] 汪田田，李劍，任靜，等. 雙源CT雙能量虛擬平掃在腹部應(yīng)用的可行性研究[J]. 實用放射學雜志，2013，29（3）：446-450，465.

[18] 顏森森，羅敏，汪奇慧，等. 單源能譜CT在消除金屬內(nèi)固定偽影中的應(yīng)用[J]. 醫(yī)學影像學雜志，2016，26（1）：94-95，98.

[19] 曹永杰，周俊，姜楠. 雙源CT雙能量成像技術(shù)在骨關(guān)節(jié)金屬內(nèi)固定術(shù)后的應(yīng)用[J]. 中國臨床醫(yī)學影像雜志，2015，26（2）：143-145.

[20] 李學勝，鮑莉，寧剛，等. 女性盆腔CT增強掃描的方法研究[J]. 放射學實踐，2009，24（8）：906-909.

[21] 袁元，黃子星，李真林，等. 胰腺雙能量CT虛擬平掃與真實平掃的初步對比研究[J].放射學實踐，2013，28（12）：1191-1195.

[22] 郭興，丁偉，秦慧娟.雙能CT血管成像虛擬平掃對評價蛛網(wǎng)膜下腔出血的應(yīng)用價值[J].中國醫(yī)學科學院學報，2010，32（6）：695-698.

[23] 劉姝芩，謝明國，侯中華，等. 胸部CT虛擬平掃技術(shù)的可行性[J]. 中國醫(yī)學影像學雜志，2016，24（2）：111-114.

（收稿日期：2018-04-13）