應(yīng)用全模型迭代重建技術(shù)的低劑量CT肝臟體積測定的臨床應(yīng)用價值

樊榮榮，施曉雷，錢 懿，望 云，蕭 毅

海軍軍醫(yī)大學(xué)長征醫(yī)院放射診斷科，上海 200003

多種肝臟疾病會導(dǎo)致肝臟體積發(fā)生變化。對于某些肝臟疾病，例如肝硬化，肝臟體積的變化能夠在一定程度上反映其病變程度。合理監(jiān)測肝臟體積，尤其是更加細化的肝段體積比（liver segmental volume ratio，LSVR），即肝Ⅰ～Ⅲ段體積與肝Ⅳ～Ⅷ段體積之比［1］，對于肝硬化的診斷、評估、治療及隨訪具有重大的意義。肝臟儲備功能是指肝臟應(yīng)對生理負荷增加時可動員的額外代償潛能［2］。手術(shù)是治療肝臟疾病的最主要手段，術(shù)前精準評估肝臟儲備功能，在制訂手術(shù)方案、減少術(shù)后并發(fā)癥方面具有重要的價值［3］。

多層螺旋計算機體層成像（computed tomography，CT）具有操作方便、快捷的優(yōu)勢，目前廣泛應(yīng)用于測量肝臟體積［4］。肝臟體積的測定需要采用CT增強掃描圖像，且肝臟疾病患者需要多次隨訪檢查，降低其輻射劑量很有必要，但是普通低劑量CT掃描會影響肝臟邊緣及肝段分界標志的銳利度，影響肝臟體積測定的準確性。研究［5-7］表明，新一代的全模型迭代重建（iterative model reconstruction，IMR）與傳統(tǒng)濾波反投影（filter back projection，F(xiàn)BP）重建相比，能夠在降低輻射劑量的前提下，改善圖像質(zhì)量。然而，低劑量CT對肝臟體積定量測定有無影響，尚未見相關(guān)報道。本研究通過比較常規(guī)劑量FBP重建與低劑量（管電壓、管電流分別為80 kV、150 mA）IMR的肝臟體積，探討低劑量條件下，應(yīng)用IMR技術(shù)能否準確重建肝臟圖像，并測量肝臟及肝段體積。

1 資料和方法

1.1 一般資料

本研究為前瞻性設(shè)計，所有入選者檢查前均已簽署知情同意書。納入2018年5月—8月因病情需要行上腹部增強CT檢查的患者。排除標準：① 嚴重心、腎功能不全患者；② 碘過敏患者；③ 運動或金屬偽影較重，影響觀察者；④ 肝臟病變、肝臟術(shù)后或介入治療后患者；⑤ 體重指數(shù)（body mass index，BMI）超過28 kg/m2。共40例患者納入研究，其中男性21例，女性19例；年齡38～74歲，平均年齡（57±11）歲。

1.2 CT檢查方法

1.2.1 掃描方法和參數(shù)

采用荷蘭Philips公司的Brilliance iCT 256層CT掃描儀行上腹部平掃和肝臟3期增強掃描?；颊呷⊙雠P位，掃描范圍從膈頂至肝下緣。所有患者上腹部平掃、動脈期及門靜脈期掃描均采用常規(guī)劑量，管電壓為120 kV，管電流根據(jù)患者BMI自動生成；其他參數(shù)均一致，準直為128×0.625 mm，螺距為0.914，機架旋轉(zhuǎn)時間為0.4 s/周，矩陣512×512，視野（field of view，F(xiàn)OV）為32 cm×32 cm，重建層厚、間隔均為1 mm。延遲期掃描采用低劑量，管電壓、管電流分別為80 kV、150 mA。增強掃描采用高壓注射器經(jīng)前臂靜脈以3 mL/s的流率注射對比劑（含碘350 mg/mL），對比劑注射總量根據(jù)患者BMI計算。注射對比劑后30、60 s分別行動脈期及門靜脈期掃描，注射對比劑100 s后行低劑量延遲期掃描。

1.2.2 圖像后處理方法

將患者的常規(guī)劑量下門脈期原始數(shù)據(jù)進行FBP重建重組，標記為A組；將低劑量下延遲期原始數(shù)據(jù)進行IMR Soft Level 1重組，標記為B組。將2組原始圖像傳輸至Philips星云工作站的肝臟分段（liver segmentation）軟件對肝臟進行三維重建。軟件根據(jù)閾值自動識別肝臟輪廓，人工對軟件識別錯誤的組織進行修飾，去除膽囊、肝內(nèi)較大血管以及肝裂間脂肪，根據(jù)Couinaud分段測定肝臟總體積、肝Ⅰ～Ⅷ段體積及LSVR。

1.3 圖像分析

在Philips星云工作站上對圖像質(zhì)量進行主觀評價。由主要從事腹部CT診斷工作的1名主治醫(yī)師和1名住院醫(yī)師采用盲法對兩組圖像的質(zhì)量進行評分，以便評價2名醫(yī)師評分的一致性；再由2名醫(yī)師共同評分，意見不一致時邀請第3名醫(yī)師共同討論，以得到一致意見用于比較圖像質(zhì)量。評分標準如下。① 肝臟邊緣銳利度：1分，邊緣顯示不清，存在偽影；2分，邊緣模糊，可能存在偽影；3分，邊緣較銳利，無偽影干擾；4分，邊緣清晰銳利。② 肝段分界標志銳利度：1分，肝段分界顯示不清，與肝實質(zhì)對比度差；2分，邊緣模糊，與肝實質(zhì)對比度欠佳；3分，邊緣較清，與肝實質(zhì)對比度較佳；4分，邊緣清楚，與肝實質(zhì)對比度極佳。

計算機自動記錄掃描的CT劑量容積指數(shù)（CT dose volume index，CTDI）、長度乘積（dose length produce，DLP），有效劑量（effective dose，ED）=DLP（mGy·cm）×k，k為肝臟轉(zhuǎn)換系數(shù)［0.015 mSv/（mGy·cm）］［8］。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

采用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析。2名醫(yī)師對各組圖像質(zhì)量主觀評分的一致性采用kappa檢驗，其中kappa值≤0.4為一致性差，0.4＜kappa值≤0.6為一致性中等，0.6＜kappa值≤1.0為一致性好。對A、B兩組之間的主觀評價指標采用Wilcoxon符號秩檢驗；兩組輻射劑量、肝臟總體積、肝段體積、LSVR的比較采用配對樣本t檢驗。對肝臟總體積及肝段體積進行正態(tài)分布及方差齊性檢驗，符合正態(tài)分布者用±s表示；否則用中位數(shù)表示。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 主觀評價

2名醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評分的一致性均較好，2名醫(yī)師對A、B兩組圖像（圖1、2）進行肝臟邊緣銳利度、肝段分界標志銳利度評分，其中肝臟邊緣銳利度kappa值分別為0.613、0.617，肝段分界標志銳利度kappa值分別為0.661、0.611（表1）；兩組評分差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），A、B組肝臟邊緣銳利度評分的中位數(shù)分別為3、4分；A、B組肝段分界標志銳利度評分的中位數(shù)分別為3、4分（表2）。

表1 2名醫(yī)師對兩組重建圖像質(zhì)量主觀指標評價一致性檢驗 M（P25，P75）

表2 肝臟延遲期掃描兩組重建圖像質(zhì)量主觀指標比較 M（P25，P75）

圖1 常規(guī)劑量A組的腹部增強CT門脈期圖像

圖2 低劑量B組的腹部增強CT延遲期圖像

2.2 肝臟總體積、肝段體積及LSVR

A、B組肝臟總體積、肝Ⅰ～Ⅶ段體積、LSVR見表3。兩組之間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表3 兩組重建圖像肝臟總體積、肝段體積、LSVR比較±s

表3 兩組重建圖像肝臟總體積、肝段體積、LSVR比較±s

項目 A組 B組 t值 P值肝臟總體積 1 197.75±215.50 1 193.17±214.70 0.90 0.37肝Ⅰ段體積 18.28±8.79 18.45±8.59 -0.33 0.74肝Ⅱ段體積 100.99±33.17 98.28±33.58 1.26 0.22肝Ⅲ段體積 127.02±60.49 126.40±57.82 0.25 0.81肝Ⅳ段體積 178.84±53.83 178.08±51.57 0.44 0.67肝Ⅴ段體積 165.67±53.88 169.16±61.09 -0.99 0.33肝Ⅵ段體積 132.41±62.95 129.36±59.28 0.62 0.54肝Ⅶ段體積 180.58±69.35 175.36±65.74 1.51 0.14肝Ⅷ段體積 235.34±68.82 248.63±63.50 1.15 0.26 LSVR 0.28±0.09 0.28±0.09 0.18 0.86

2.3 輻射劑量

A組的平均CTDI為10.26±2.09，平均DLP為（296.00±68.03）mGy·cm，平均ED為（4.44±1.02）mSv；B組的平均CTDI為2.9，平均DLP為（83.5±6.3）mGy·cm，而平均ED為（1.25±0.01）mSv。兩組CTDI與DLP差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001），B組輻射劑量較A組平均減少了75%以上。

3 討 論

3.1 低劑量CT測量肝臟及肝段體積的意義

肝臟體積是反映某些肝臟疾?。ɡ绺斡不┎∽兂潭纫约霸u價肝臟儲備能力的主要指標，在某些方面甚至被視為與Child-Pugh分級同等重要［9］。對于肝硬化來說，除了肝臟總體積的變化以外，還會導(dǎo)致肝臟比例失調(diào)，即肝尾狀葉及肝左外葉體積增大，肝右葉及肝左內(nèi)葉體積縮小，此時肝臟總體積不能完全反映肝臟比例失調(diào)程度，還需要測量更為細化的肝段體積，并計算肝臟體積比。Couinaud分段根據(jù)肝臟的解剖和功能將肝臟分為8段，即肝Ⅰ～Ⅷ段，是肝臟的獨立切除單位，手術(shù)前精確評估獨立的肝段體積及肝臟體積比對手術(shù)方案的制訂、術(shù)中精準切除病灶及減少術(shù)后并發(fā)癥方面亦具有重要意義。

CT檢查操作簡單、掃描時間短、空間分辨率高、后處理功能強大，測量肝臟體積較為準確［10］，在臨床上最為常用。與CT相比，B超測量肝臟體積受檢查者主觀因素影響，在操作技術(shù)方面的要求也較高［11］；磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）較CT檢查花費多，且掃描時間長，不利于急癥患者及幽閉恐懼癥的患者，并且易發(fā)生不同類型的偽影，受患者呼吸偽影、肝臟邊緣偽影及肝臟近膈頂處容積效應(yīng)的影響都會導(dǎo)致MRI測量的肝臟體積偏大。

肝臟體積的測定，尤其是肝段體積劃定需要采用CT增強掃描圖像，且肝臟疾病患者常需要多次隨訪檢查來監(jiān)測病情變化和治療效果，存在輻射較大的問題。如能采用低劑量CT測定肝臟及肝段體積，將明顯降低患者的輻射劑量，從而減少因腹部行多期增強CT輻射劑量較大導(dǎo)致的健康隱患。

3.2 IMR在低劑量CT肝臟及肝段體積測量中的應(yīng)用價值

單純降低輻射劑量會導(dǎo)致CT圖像質(zhì)量下降，影響肝臟邊緣及肝段分界標志銳利度，導(dǎo)致肝臟體積尤其是肝段體積測定不準確。

IMR是美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）認證的新型的全迭代重建技術(shù)，其通過更多的迭代次數(shù)、更為復(fù)雜的迭代運算，采用更加完整、全面的系統(tǒng)模型進行對比校正，最終得到低噪聲、高分辨率的CT圖像［13］。IMR技術(shù)降低輻射劑量的能力在腹部CT增強檢查中已經(jīng)得到了證實，并能夠在低劑量下保證圖像質(zhì)量，不影響診斷［12-13］。我們的前期研究［13］亦表明，在低劑量條件下，采用IMR能夠顯著降低圖像噪聲，提高圖像的低對比分辨率，改善圖像質(zhì)量，不會影響病灶檢出和常規(guī)診斷。但其在肝臟及肝段體積測量方面的應(yīng)用研究尚未見報道。

CT測量肝臟體積分為手工法測量和三維重建半自動法測量兩種。研究［14］表明，半自動法測量具有測量準確、速度較快的優(yōu)勢，故本研究采用半自動法測量肝臟體積。半自動法是根據(jù)軟件自動識別肝臟解剖及肝密度將所繪層面自動延伸，然后手工微調(diào)即可。半自動法測量肝臟總體積時，肝臟邊緣銳利度越高，軟件勾勒的肝臟總體積越準確。另外，肝段體積測量需要人工根據(jù)肝段分界標志銳利度進行肝段劃分，因此肝段分界標志銳利度越高，肝段劃分越準確。本研究的主觀評價證實，低劑量條件下應(yīng)用IMR技術(shù)能夠提高肝臟邊緣銳利度及肝段分界標志銳利度?？陀^評價方面，本研究在肝臟總體積及肝段體積的定量測量中，A、B組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明低劑量下應(yīng)用IMR技術(shù)能夠準確地測定肝臟及肝段體積，并計算相應(yīng)的LSVR。

本研究將B組管電壓、管電流分別設(shè)置為80 kV、150 mA，平均有效劑量為（1.25±0.01）mSv，較A組常規(guī)劑量的有效輻射減低至少75%以上，并且能夠同樣準確地應(yīng)用重建肝臟圖像測量肝臟總體積、肝段體積，以及計算LSVR，這對于需要長期監(jiān)測肝臟疾病進程、評估治療效果及隨訪肝臟儲備功能的患者具有重要價值。

綜上所述，低劑量條件下應(yīng)用IMR比FBP重建常規(guī)劑量掃描可明顯降低輻射劑量，提高肝臟邊緣銳利度及肝段分界標志銳利度，可改善低劑量下肝臟圖像質(zhì)量，準確測量肝臟總體積及肝Ⅰ～Ⅷ段體積的定量數(shù)據(jù)，并計算得到LSVR。