雙能量CT虛擬單能譜成像技術(shù)在TIPS術(shù)后支架評(píng)估中的應(yīng)用

楊 帆，曾 懿

（1.四川省成都市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院放射科，四川 成都 610041；2.四川省骨科醫(yī)院放射科，四川 成都 610041）

經(jīng)頸靜脈肝內(nèi)門(mén)體靜脈內(nèi)支架分流術(shù)（transjugular intrahepatic portosystemic shunt，TIPS）是采用特殊的介入治療器械，在X線透視導(dǎo)引下，經(jīng)頸靜脈入路，建立肝內(nèi)位于肝靜脈及門(mén)靜脈主要分支之間的人工分流通道，并以金屬內(nèi)支架維持其“永久性”通暢，是近20年廣泛應(yīng)用于降低門(mén)靜脈壓力的微創(chuàng)性治療手段[1-2]。TIPS主要適應(yīng)證包括：門(mén)靜脈高壓引起的胃腸道出血、腹水、胸腔積液、肝腎綜合征及布加綜合征等[3]。然而，因技術(shù)、材料及生物學(xué)方面等因素，支架可能發(fā)生再狹窄或閉塞，而引起復(fù)發(fā)性門(mén)靜脈高壓，增加患者再出血及復(fù)發(fā)性腹水的風(fēng)險(xiǎn)[4]。因此，對(duì)TIPS術(shù)后支架評(píng)估至關(guān)重要。雙源CT雙能量掃描（dual-source dual-engery computed tomography，dsDECT）可在一次螺旋掃描中同時(shí)采集100（或80）和140 kV的CT數(shù)據(jù)，并行各種后處理得到一系列衍生圖像，如虛擬平掃、單能譜圖像及碘圖等，獲得組織在不同能量狀態(tài)下的不同衰減信息，從而可以提供組織的成分信息，這是CT單能量掃描無(wú)法實(shí)現(xiàn)的[5]。選擇合適keV的單能譜可較好地去除線束硬化偽影從而有效地降低金屬偽影[6]。因此，應(yīng)用dsDECT不僅能獲得肝脾形態(tài)學(xué)特征、門(mén)體靜脈側(cè)支開(kāi)放及腹水等信息，還可通過(guò)單能譜技術(shù)降低支架的偽影，提高圖像質(zhì)量。本研究應(yīng)用dsDECT，將各單能量圖像與常規(guī)上腹部增強(qiáng)掃描圖像進(jìn)行對(duì)照，旨在尋找雙能量CT虛擬單能譜成像技術(shù)對(duì)TIPS后支架評(píng)估的最佳能量。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2014年12月至2017年12月成都市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院TIPS術(shù)后隨訪患者共21例（24個(gè)支架），其中男12例，女9例；年齡25～75歲，平均65.8歲。原發(fā)疾病為肝硬化20例，布加綜合征1例。排除標(biāo)準(zhǔn)：碘對(duì)比劑過(guò)敏者及嚴(yán)重腎功能損害者（血清肌酐＞1.9 mg/dL）。

1.2 儀器與方法 采用Siemens雙源CT（Somatom Definition Flash，F(xiàn)orchheim，Germany）行上腹部平掃、動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期增強(qiáng)掃描，掃描范圍從膈頂至雙腎下極。平掃及動(dòng)脈期掃描采用常規(guī)單能量掃描模式，掃描參數(shù)：120 kV，210 mAs，螺距 0.6，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s，開(kāi)啟實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)技術(shù)CARE Dose 4D。門(mén)靜脈期掃描采用雙能量掃描模式，球管A：140 kV 有效管電流 96 mAs，F(xiàn)OV 50 cm×50 cm；球管 B：100 kV，有效管電流 115 mAs，F(xiàn)OV 33 cm×33 cm。開(kāi)啟實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)技術(shù)CARE Dose 4D，螺距0.55，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s。增強(qiáng)掃描，采用非離子型對(duì)比劑碘帕醇注射液（370 mgI/mL），劑量1.5 mL/kg體質(zhì)量，由高壓注射器以3 mL/s的流率經(jīng)前臂靜脈團(tuán)注，并注射20 mL生理鹽水沖洗，分別于注射對(duì)比劑后20及65 s采集動(dòng)脈期及門(mén)靜脈期圖像。

1.3 圖像處理及數(shù)據(jù)測(cè)量 掃描獲得100、140及加權(quán)120kV圖像，加權(quán)融合系數(shù)為0.5，以加權(quán)120kV混合能譜圖像作為常規(guī)單源混合能譜上腹部門(mén)靜脈期增強(qiáng)掃描圖像。應(yīng)用Siemens Syngo MMWP VE36A工作站進(jìn)行圖像后處理。將門(mén)靜脈期雙能量掃描模式獲得的100及140 kV圖像傳輸至Dual-Energy軟件中，經(jīng)monochromatic程序處理獲得間距為10 keV、40～190 keV的16組單能譜圖像。選擇TIPS支架主觀偽影最大層面，在各單能譜圖像及120 kV加權(quán)圖像上測(cè)量支架腔內(nèi)ROI的CT值（簡(jiǎn)稱(chēng)CT支架）、標(biāo)準(zhǔn)差SD值（簡(jiǎn)稱(chēng)SD支架），并在同一層面測(cè)量豎脊肌ROI的 CT值（簡(jiǎn)稱(chēng) CT肌肉）、標(biāo)準(zhǔn)差 SD 值（簡(jiǎn)稱(chēng) SD肌肉），在同一層面的相鄰區(qū)域重復(fù)測(cè)量2次，取平均值。根據(jù)公式計(jì)算偽影指數(shù)（artifact index，AI）及對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR），以 SD 肌肉作為噪聲（noise，N）。 其中，CNR=（CT支架-CT肌肉）/SD肌肉。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。將各組單能譜圖像采用單因素方差分析（one way ANOVA）進(jìn)行比較，獲得最佳單能譜圖像，再采用配對(duì)t檢驗(yàn)比較最佳單能譜圖像及120 kV加權(quán)圖像的AI、N及CNR差異。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

各組單能譜圖像比較，80 keV單能譜圖像具有最低 AI（31.48±22.49）及 N（10.17±3.88）HU，同時(shí)支架腔內(nèi) CNR（21.73±11.93）最高（圖1）。

80 keV 單能譜圖像的 AI（31.48±22.49）、N（10.17±3.88）HU均小于加權(quán) 120 kV混合能譜圖像 AI（36.05±22.36）、N（11.27±3.54 HU）（均 P＜0.05）。80 keV單能譜圖像的CNR（21.73±11.93）大于加權(quán)120 kV 混合能譜圖像（19.81±11.37）（P＜0.05）。

圖1 各組單能譜圖像偽影指數(shù)（AI）（圖1a）、噪聲（N）（圖1b）及對(duì)比噪聲比（CNR）（圖1c）的比較。80 keV單能譜圖像支架腔內(nèi)具有最低AI及N，支架腔內(nèi)CNR最高

3 討論

CT成像技術(shù)的發(fā)展，顯著提高了成像速度、圖像分辨力及患者的耐受性。而DECT的臨床應(yīng)用，使無(wú)創(chuàng)且快捷的影像技術(shù)鑒別不同物質(zhì)成分成為可能，是當(dāng)今CT臨床應(yīng)用的研究熱點(diǎn)之一。目前已有大量研究[5]將DECT應(yīng)用于腹部器官，但多局限于虛擬平掃圖像的價(jià)值及在低能圖像上提高含碘對(duì)比劑豐富組織的顯示。此外，利用DECT鑒別不同物質(zhì)成分的優(yōu)勢(shì)，可鑒別腎結(jié)石的化學(xué)組成成分[7]，以及利用碘圖顯示組織的碘分布情況，如通過(guò)測(cè)定肝癌患者血管內(nèi)栓子的碘含量可鑒別癌栓及血栓[8]、提高未進(jìn)行腸道準(zhǔn)備患者結(jié)腸癌的顯示率[9]及將碘含量作為轉(zhuǎn)移性胃腸道間質(zhì)瘤療效評(píng)價(jià)的指標(biāo)等[10]。

DECT單能譜技術(shù)通過(guò)消除能譜重疊，減少線束硬化偽影，達(dá)到減少金屬偽影及提高圖像質(zhì)量的目的。dsDECT及快速千伏電壓轉(zhuǎn)換雙能CT均可重建虛擬單能譜圖像。目前臨床主要將其應(yīng)用于降低人體骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)金屬植入物的金屬偽影及提高圖像質(zhì)量[11-13]。

本研究首次將DECT應(yīng)用于TIPS術(shù)后隨訪，利用單能譜技術(shù)降低支架偽影，提高圖像質(zhì)量，支架管腔在80 keV單能譜圖像具有最低的偽影及圖像噪聲，同時(shí)具有最高的CNR，且均優(yōu)于常規(guī)120 kV混合能譜圖像。而隨能量的降低或增高，其降低偽影和增加圖像質(zhì)量的能力降低，甚至具有相反的效應(yīng)。因此，綜合考慮降低偽影及提高圖像質(zhì)量，選擇80keV單能譜圖像作為最優(yōu)的單能譜圖像，在降低支架偽影的同時(shí)可提高圖像質(zhì)量。

早期研究顯示，降低偽影的最佳單能譜能級(jí)各有不同，Lewis等[14]應(yīng)用 dsDECT 發(fā)現(xiàn) 150 keV 單能譜圖像降低髖關(guān)節(jié)置換物偽影效果最明顯，而Stolzmann等[15]發(fā)現(xiàn)約110 keV單能譜圖像降低假牙偽影的效果最佳。這是由于最佳單能譜能級(jí)的高低與金屬置入物的成分及大小相關(guān)，對(duì)結(jié)構(gòu)非常致密的金屬物，單能譜成像不能完全矯正金屬偽影，因?yàn)檫@類(lèi)金屬偽影不僅與線束硬化有關(guān)，還與光子不足及非線性部分容積效應(yīng)相關(guān)[16]。

在各項(xiàng)研究[14，17]中，提高圖像質(zhì)量的最佳單能譜能級(jí)相似，為70～80 keV。在一項(xiàng)體模研究中，Yu等[17]發(fā)現(xiàn)在相同的輻射劑量條件下，最佳單能譜圖像與常規(guī)120 kV的混合能譜圖像相比，對(duì)超大、大、中等及小體積的各種體模來(lái)說(shuō)，兩者的CNR相似，或前者優(yōu)于后者；然而當(dāng)最佳單能譜圖像與更低管電壓的單源混合能譜圖像相比，CNR與體模的大小相關(guān)，對(duì)大、中等及小體積的體模，最佳單能譜圖像的CNR均低于80 kV的混合能譜圖像。因此，雙能量CT掃描模式并不能完全取代常規(guī)單源CT掃描。

本研究的不足：雙能量掃描模式設(shè)置的球管管電壓為100/140 kV，與80/140 kV比較，一定程度上增加了患者的輻射劑量；未將單能譜圖像與不同管電壓的常規(guī)單源混合能譜圖像相比；在評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量的指標(biāo)上缺乏主觀評(píng)分，在后續(xù)研究中將進(jìn)一步完善。

綜上所述，與常規(guī)120 kV混合能譜圖像相比，雙能量CT虛擬單能譜圖像在顯示TIPS支架時(shí)，可降低支架偽影，并提高圖像質(zhì)量，其最佳能級(jí)為80 keV。