能譜CT 最佳單能量成像結(jié)合門靜脈流入期對(duì)提高門靜脈成像圖像質(zhì)量的應(yīng)用

邱曉暉 王 超 章輝慶 高建磊

MSCT 門 靜 脈 成 像（computed tomography portal venography， CTPV）是目前門靜脈評(píng)估的常規(guī)方法[1]，能較清晰顯示門靜脈主干及側(cè)支情況，已廣泛應(yīng)用于臨床，尤其是對(duì)肝硬化門脈高壓患者介入術(shù)前門體側(cè)支通路評(píng)估以及肝移植患者的術(shù)前評(píng)估具有重要意義[3-5]。門靜脈成像的圖像質(zhì)量主要取決于門靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度，但對(duì)比劑用量、注射速率、掃描模式、掃描延遲時(shí)間以及心臟功能、脾臟灌注、周圍血管（如腸系膜上靜脈）的干擾都會(huì)對(duì)其造成影響[5]。常規(guī)門靜脈期用于顯示肝實(shí)質(zhì)內(nèi)病變效果較好，但門靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度較低，門靜脈顯影較差，而門靜脈流入期時(shí)門靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度明顯高于門靜脈期，能有效改善門靜脈成像效果。

能譜CT 單能量成像技術(shù)具有選擇最佳單能量水平的功能，能有效提高圖像對(duì)比噪聲比（contrastto-noise ratio，CNR），從而達(dá)到提高小病灶的檢出、增強(qiáng)不同組織間的對(duì)比以及提升血管強(qiáng)化的作用，已廣泛應(yīng)用于腹部成像[6-7]。但既往研究多局限于單能量成像技術(shù)提高一般門靜脈期的門靜脈成像圖像質(zhì)量，而單能量成像技術(shù)與門靜脈流入期相結(jié)合來提升門靜脈成像圖像質(zhì)量卻少有涉及。本研究將探討兩者相結(jié)合對(duì)提高門靜脈成像圖像質(zhì)量的價(jià)值。

方 法

1. 一般資料

收集我院于2018 年9 月—2019 年6 月期間臨床診斷肝硬化并進(jìn)行腹部CT 增強(qiáng)檢查的患者31例，其中男性23例，女性9例，年齡28 ～75歲，平均（52.16±12.56）歲。

2. 儀器與方法

采用GE Revolution CT 進(jìn)行腹部平掃及增強(qiáng)掃描，掃描范圍由膈頂至雙側(cè)髂棘連線水平。平掃及增強(qiáng)動(dòng)脈期、延遲期采用常規(guī)模式掃描，門靜脈流入期及門靜脈期采用GSI 模式掃描，GSI Profile 選擇GE Body 80mm All，mA Mode 選擇GSI Assist，管電壓140/80kV 瞬切，mA 設(shè)為365mA，準(zhǔn)直器寬度80mm，螺距0.985：1，掃描層厚5mm，層間距5mm。采用觸發(fā)模式掃描，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)于腹主動(dòng)脈，觸發(fā)閾值150HU。經(jīng)高壓注射器按1.52.0ml/kg 注入碘佛醇（320mgI/ml），注射速率為3.0ml/s，注入對(duì)比劑后10 秒開始監(jiān)測(cè)，達(dá)觸發(fā)閾值后間隔6 秒開始動(dòng)脈期掃描，動(dòng)脈期掃描結(jié)束后分別間隔15 秒、15 秒、120 秒進(jìn)行門靜脈流入期、門靜脈期、延遲期掃描。

3. 圖像重建

使用AW4.7 工作站中Gerneral 程序分別打開受檢者門靜脈流入期及門靜脈期能譜圖像，在門靜脈及正常肝實(shí)質(zhì)內(nèi)分別勾畫出感興趣區(qū)（region of interest，ROI），ROI 面積不小于100mm2，肝實(shí)質(zhì)內(nèi)ROI 需避開血管及肝內(nèi)病灶，采用optimal CNR程序分別檢測(cè)兩期圖像的最佳keV 值。得出最佳keV值、70keV 值下門靜脈流入期、門靜脈期四組圖像，即門靜脈流入期-最佳keV、門靜脈流入期-70keV、門靜脈期-最佳keV 值、門靜脈期-70keV，分別用A、B、C、D 表示。

4. 圖像質(zhì)量分析

4.1 客觀圖像質(zhì)量分析：由兩位高年資醫(yī)師分別測(cè)量四組圖像的門靜脈及正常肝實(shí)質(zhì)的CT 值、SD 值，分別用CT門、SD門、CT肝、SD肝表示，SD值作為圖像噪聲，SD 肝作為背景噪聲，取兩者平均值。計(jì)算出門靜脈的信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）、CNR 及正常肝實(shí)質(zhì)SNR，分別用SNR門、CNR門、SNR肝表示。計(jì)算公式：①SNR =CT 值/SD 值；②CNR門=（CT門-CT肝）/SD肝。

4.2 客觀圖像質(zhì)量分析：由兩位高年資醫(yī)師對(duì)上述4 組圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分。根據(jù)門靜脈主干及分支顯示清晰度、圖像噪聲及背景干擾（如肝靜脈顯影）、對(duì)比分辨率及主觀印象將圖像質(zhì)量分為5個(gè)等級(jí)。圖像噪聲及背景干擾大，對(duì)比分辨率差，門靜脈主干及分支顯示不清為1 分；圖像噪聲及背景干擾較大，對(duì)比分辨率較差，門靜脈主干及分支能粗略顯示為2 分；圖像噪聲及背景干擾中等，對(duì)比分辨率尚可，門靜脈主干及分支顯示尚清晰為3 分；圖像噪聲及背景干擾較小，對(duì)比分辨率較好，門靜脈主干及分支顯示較清晰為4 分；圖像噪聲及背景干擾小，對(duì)比分辨率高，門靜脈主干及分支顯示非常清晰為5 分。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料采用±s表示。各組間定量資料（如CT 值、SD 值、SNR、CNR）比較采用方差分析，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。主觀圖像質(zhì)量評(píng)分一致性采用Kappa檢驗(yàn)。κ ＜0.20 認(rèn)為一致性差，κ=0.21 ～0.41 認(rèn)為一致性較差，κ=0.41 ～0.60 認(rèn)為一致性中等，κ=0.61 ～0.80 認(rèn)為一致性良好，κ ＞0.80 認(rèn)為一致性非常好。

結(jié) 果

圖1 門靜脈成像，MIP 圖。A 組(A)門靜脈CT 值高，門靜脈主干及分支顯示清晰；B 組（B）和C 組（C）門靜脈CT 值有所減低，門靜脈主干及分支顯示較清晰；D 組（D）門靜脈CT 值明顯低于前三組，遠(yuǎn)端分支顯示欠佳。另外，C、D 組肝靜脈顯影，對(duì)門靜脈顯示有一定干擾。

表1 四組圖像中所測(cè)得參數(shù)（± s ）

表1 四組圖像中所測(cè)得參數(shù)（± s ）

分組 CT 值門 SD門 CT 值肝 SD肝 SNR門 SNR肝 CNR門A 592.81±17.24 48.03±9.31 201.73±45.14 37.56±4.89 12.73±3.35 5.46±1.43 10.59±3.11 B 193.10±32.63 19.33±3.36 94.34±15.18 15.50±1.91 10.27±2.43 6.20±1.37 6.49±2.13 C 498.38±80.39 43.55±6.97 246.28±47.83 38.31±4.70 11.77±2.85 6.52±1.46 6.67±1.55 D 166.40±20.88 18.01±2.88 107.13±14.99 15.69±2.02 9.51±2.17 6.96±1.42 3.84±1.09 264.02 199.36 140.65 384.35 8.74 6.14 54.17 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.001 ＜0.001 F

31 組數(shù)據(jù)中，門靜脈流入期和門靜脈期的門靜脈CNR 隨著keV 值增高而逐漸降低，最佳CNR的keV 值均為40keV。四組圖像中，B 與D 兩組間CT門、SD門、CT肝差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.156，P=0.405，P=0.148），余各組間CT門、SD門、CT肝差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05），CT 值門和SD門由大到小依次為A ＞C ＞B=D，CT 值肝依次為C＞A ＞B=D。A 與C 兩組間及B 與D 兩組間的SD肝、SNR門差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.418，P=0.838；P=0.169，P=0.283），而A 和C 組SD肝、SNR門值顯著高于B 和D 組（P＜0.05）。A 組SNR肝明顯低于B、C、D 組（P＜0.05），而B、C、D 組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.091）。B 與C 組間CNR門差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.793），余各組間CNR門差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05），由大到小依次為A ＞B=C ＞D（表1）。

表2 門靜脈圖像主觀質(zhì)量評(píng)分級(jí)Kappa 值

兩位高年資醫(yī)師對(duì)四組門靜脈圖像主觀質(zhì)量作出評(píng)分并計(jì)算了Kappa 值(表2)。兩位醫(yī)師對(duì)A、B兩組評(píng)分一致性中等（κ=0.518，κ=0.584），C、D 兩組評(píng)分一致性良好（κ=0.710，κ=0.730）。圖像主觀質(zhì)量評(píng)分B、C 兩組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.991），余各組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.001），兩位醫(yī)師均認(rèn)為A 組圖像質(zhì)量最高，D組最低（A ＞B=C ＞D）(圖1)。

討 論

門靜脈血管內(nèi)對(duì)比劑經(jīng)體循環(huán)稀釋，濃度會(huì)明顯減低，從而影響門靜脈顯影[8]，增加對(duì)比劑用量能一定程度上改善門靜脈顯示，但影響有限[9]。另外，肝硬化患者常合并腎功能不全，增加對(duì)比劑用量勢(shì)必會(huì)加重患者腎功能損害，因此增加對(duì)比劑用量并不作為提高門靜脈顯影的常規(guī)方法[10]。能譜CT 采用單源瞬時(shí)kVp 切換技術(shù)，可以在不到0.5ms 時(shí)間內(nèi)在高、低管電壓（140、80kVp）之間進(jìn)行瞬時(shí)切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩組數(shù)據(jù)的同時(shí)采樣并獲得101個(gè)單能量圖像（40 ～140keV）[5]。不同能量水平的單能量圖像具有不同特征，高keV 值硬化偽影較少，噪聲較低，但圖像組織對(duì)比度較小；低keV 值圖像組織CT 值明顯較高keV 值圖像高，組織對(duì)比度增加，但噪聲也增加[2]。本組研究中，門靜脈流入期和門靜脈期40KeV 組CT 值門、CT 值肝均高于70keV 組，而SD門、SD肝則與之相反，與上述觀點(diǎn)相一致。

運(yùn)用最佳CNR 曲線獲得門靜脈與周圍肝組織的最佳單能量圖像，能有效提高組織對(duì)比噪聲比，達(dá)到優(yōu)化門靜脈血管成像圖像質(zhì)量的目的[11]。既往研究發(fā)現(xiàn)門靜脈最佳CNR 多集中于50 ～53keV，因?yàn)榈庠?1keV 值時(shí)光電效應(yīng)最明顯，另外，最佳keV 值范圍在50 ～53keV 時(shí)更接近碘的K-緣（33keV），可增加門靜脈圖像的信號(hào)強(qiáng)度，并提高與周圍組織的對(duì)比噪聲比[7，12]。但本研究中，最大CNR 的keV 值均位于40keV，并隨著keV 值的增加，CNR 值逐漸降低，與上述觀點(diǎn)不符。其可能原因?yàn)椋呵罢哐芯坎捎玫哪茏VCT 均為GE Discovery CT750 HD，采用自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）來降低圖像噪聲，其降低噪聲效果較差，在50 ～53keV 時(shí)門靜脈與背景組織CT差值較大，同時(shí)圖像噪聲相對(duì)較低，門靜脈CNR 最高。而本研究采用的能譜CT 為GE Revolution，其采用的迭代重建算法為ASIR-V，ASIR-V 作為第二代迭代重建算法，可能較ASIR 能更大程度降低圖像噪聲，而在40KeV 時(shí)門靜脈與肝實(shí)質(zhì)CT 差值最大，而噪聲卻較ASIR 算法明顯減低，導(dǎo)致在40keV 值時(shí)門靜脈CNR 最高。

門靜脈收集靜脈血，門靜脈內(nèi)對(duì)比劑經(jīng)體循環(huán)稀釋，濃度較低，顯示時(shí)間相對(duì)較晚，常難以獲得較滿意的圖像[8，13]。采用門靜脈流入期掃描，能一定程度上提高門靜脈內(nèi)對(duì)比劑濃度，本研究中A 組門靜脈CT 值明顯高于C 組支持這一觀點(diǎn)。能譜CT 中，70keV 下能譜圖像與多排螺旋CT 常規(guī)輻射劑量下CT 圖像對(duì)比無明顯差別[14]，本研究中選擇70keV 值重建出兩期（門靜脈流入期、門靜脈期）兩組圖像來模擬常規(guī)螺旋CT 掃描的兩期圖像，得出A、C 組的SNR門明顯高于B、D 組，而A、C 組間及B、D 組間SNR門無明顯差別，說明能譜CT 最佳單能量成像較常規(guī)螺旋CT 明顯提高門靜脈的信噪比，但掃描期相的選擇對(duì)門靜脈信噪比無明顯影響。雖然掃描期相對(duì)門靜脈信噪比無影響，但從CNR門A ＞B=C ＞D組中可以看出，掃描期相的選擇能明顯提高門靜脈的對(duì)比噪聲比，另外B 組與C 組間CNR門無明顯差別，說明掃描期相以及最佳單能量成像技術(shù)對(duì)CNR門影響的權(quán)重是相同的。兩位醫(yī)師對(duì)四組圖像的主觀質(zhì)量評(píng)分與CNR門相一致（A ＞B=C ＞D），這也從側(cè)面驗(yàn)證上述觀點(diǎn)。

本研究不足之處：①受時(shí)間限制影響，本研究樣本量較少；②門靜脈流入期掃描時(shí)間提前，導(dǎo)致門靜脈內(nèi)對(duì)比劑多來自脾靜脈內(nèi)，而腸系膜靜脈內(nèi)對(duì)比劑并未到達(dá)門靜脈內(nèi)，會(huì)造成腸系膜靜脈顯示效果不佳，另外，個(gè)別患者門靜脈內(nèi)對(duì)比劑充盈不均勻，從而影響門靜脈顯影。

綜上所述，能譜CT 最佳單能量成像技術(shù)及門靜脈流入期掃描均能有效提高門靜脈信噪比及對(duì)比噪聲比，兩者相結(jié)合更能明顯提高門靜脈的圖像質(zhì)量，值得臨床推廣應(yīng)用。