能譜CT門靜脈期虛擬平掃替代常規(guī)平掃的可行性研究

王 晶，張曉燕，丁少峰，吳 靜，楊 瑞，劉 璐

隨著醫(yī)學(xué)影像檢查手段在臨床中的廣泛應(yīng)用，以及影像診斷符合率明顯提高，臨床醫(yī)生越來越青睞影像學(xué)檢查，尤其是能譜CT。然而，由于X線的生物學(xué)效應(yīng)，X線輻射不可避免[1-2]，隨著人們安全意識的提高并期望避免過度檢查，如何在保證疾病診斷的前提下減少輻射劑量，是我們需要解決的問題。本研究旨在利用能譜CT，探究通過腹部增強掃描，利用能譜后處理軟件重建出虛擬平掃圖像，從而達到在不影響圖像質(zhì)量的前提下減少患者接收輻射劑量的目的。

1 資料與方法

1.1 一般資料：收集2020年12月至2021年2月在我院行腹部增強掃描患者49例，其中男性24例，女性25例。

1.2儀器與方法

1.2.1 檢查方法：采用GE Revolution128矢量CT進行常規(guī)平掃及能譜三期(動脈期、門脈期、延遲期)增強掃描。常規(guī)平掃掃描協(xié)議：管電壓120 kV，管電流自動(mA)，探測器寬度80 mm，層厚5 mm，層間隔5 mm,Pitch值0.992∶1，球管轉(zhuǎn)速0.4 s/r，掃描范圍:從肝臟上緣至兩側(cè)髂嵴連線水平。能譜CT增強掃描協(xié)議:造影劑使用非離子型350碘佛醇(350 mgI/mK),劑量為1.5 mL/ kg,經(jīng)肘靜脈使用高壓雙筒注射器(ULRICH)注射造影劑，速率為3.0 mL/s，管電壓80～140 kV瞬時自動切換，管電流采用ASSIST自動(mA)，NI=9，掃描觸發(fā)方式采用自動檢測、閾值觸發(fā)，檢測興趣區(qū)為主動脈裂孔水平主動脈內(nèi)，觸發(fā)閾值150 HU，動脈期后30 s進行門脈期掃描，門脈期后100 s進行延遲期掃描。掃描圖像薄層重組，將門脈期肝臟、腹主動脈CT數(shù)據(jù)傳送至Advanced Workstation(AW4.7)工作站，用GSI后處理軟件對上述圖像數(shù)據(jù)進行處理，獲得水基圖即虛擬平掃圖像。根據(jù)成像方式組合可分為：常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強、虛擬平掃+三期動態(tài)增強2種模式。

1.2.2 圖像質(zhì)量評價：圖像質(zhì)量客觀評價，分別測量常規(guī)平掃與門靜脈期虛擬平掃2種模式下，肝臟及腹主動脈、豎脊肌的CT值、SD值、SNR值，運用SPSS軟件，配對資料t檢驗分析以上數(shù)值。圖像質(zhì)量主觀評分由兩位具有中級以上職稱及豐富診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)師采用雙盲法5分制進行評價[3](1～5分： 1分有明顯的噪聲，不能辨識細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)；2分有明顯的噪聲，在可接受范圍之外；3分有明顯噪聲，但在可接受范圍之內(nèi)，可以分辨細(xì)小解剖結(jié)構(gòu)，但邊界不清；4分噪聲增多，圖像尚且清晰，細(xì)小結(jié)構(gòu)邊界顯示尚清晰；5分圖像顯示清晰，無明顯噪聲，臟器內(nèi)細(xì)微結(jié)構(gòu)能夠清晰顯示且邊界銳利；主觀評分≥ 3分的圖像被認(rèn)為是可以接受的)。分別以相同的標(biāo)準(zhǔn)對常規(guī)平掃及虛擬平掃圖像進行主觀評分，意見不一致時經(jīng)協(xié)商達成一致。

1.2.3 診斷效能評價:以臨床或病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，用χ2檢驗比較常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強、虛擬平掃+三期動態(tài)增強掃描2種模式對病灶的檢出率進行對比分析。

1.2.4 輻射劑量分析:記錄患者CT劑量報告中所顯示的劑量長度乘積(DLP)和CT 劑量指數(shù)(CTDI)，利用公式計算有效劑量(ED)，ED(mSv)=DLP(mGy/cm)×K；K為腹部劑量轉(zhuǎn)換系數(shù)，K=0.015 mSv·mGy-1·cm-1。分別計算出常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強掃描患者X線接收劑量和能譜三期動態(tài)增強掃描患者的X線接收劑量[4]，對比分析2種掃描模式下患者的X線總接收劑量。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量評價:門靜脈期虛擬平掃肝臟和腹主動脈的CT值均小于常規(guī)平掃，2組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；門靜脈期虛擬平掃肝臟和腹主動脈的平均噪聲(SD)值均小于常規(guī)平掃，2組對比差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；門靜脈期虛擬平掃肝臟和腹主動脈的平均信噪比(SNR)值大于常規(guī)平掃，2組對比差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表1、表2。

表1 肝臟常規(guī)平掃與虛擬平掃圖像質(zhì)量客觀評價的比較

表2 腹主動脈常規(guī)平掃與虛擬平掃相關(guān)數(shù)據(jù)比較

2.2 診斷效能評價:常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強圖像檢測出的病灶數(shù)與未檢出病灶數(shù)分別為41個、8個，虛擬平掃+三期動態(tài)增強圖像檢測出的病灶數(shù)與未檢出病灶數(shù)分別為40個、9個，兩種模式圖像的病灶檢出率分別為83.7%、81.63%，2組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.07，P>0.05)。

2.3 輻射劑量分析:常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強患者的總接收劑量為(27.54±1.23)mSV，能譜三期動態(tài)增強掃描患者的總接收劑量為(20.50±1.41)mSV ，兩者對比差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，虛擬平掃+三期動態(tài)增強患者接收輻射劑量比常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強患者接收輻射劑量低約25.6%，見表3。

表3 2組模式圖像總輻射劑量的比較

3 討論

虛擬平掃是能譜CT的重要應(yīng)用之一， 可基于原始單能量數(shù)據(jù)通過多物質(zhì)分離技術(shù)聯(lián)合自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建算法V(VASIR-V)獲得[5-6]。在20～100 keV診斷X射線能量范圍內(nèi)，最重要的是光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)，光電效應(yīng)的實質(zhì)是物質(zhì)吸收X射線產(chǎn)生電離效應(yīng)的過程，它的強度與物質(zhì)的原子序數(shù)及光子的能量有關(guān)[3]，不同能量的 X線穿過不同組織產(chǎn)生不同的CT值，碘是高原子序數(shù)物質(zhì)，容易受X線光子能量變化的影響，而軟組織是低原子序數(shù)物質(zhì)，隨光子能量的變化CT值變化較小，應(yīng)用此特點可以將碘劑與軟組織區(qū)別開來，得出虛擬平掃圖像[7]。

腹部CT掃描一般采用的是常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強掃描方式[3]。依據(jù)美國輻射防護委員會提出的電離輻射防護水平最優(yōu)化的原則，要求在保證圖像質(zhì)量的前提下，盡可能降低輻射劑量，尤其對于對射線敏感的患者、腫瘤術(shù)后隨訪者等人群更為重要[4]。虛擬平掃圖像是利用能譜增強圖像經(jīng)GSI Volume Viewer軟件處理得出的，應(yīng)用虛擬平掃+三期動態(tài)增強掃描模式可以省去接收常規(guī)平掃的輻射劑量，受檢者接收的總輻射劑量為三期動態(tài)增強的輻射劑量，而常規(guī)平掃+三期動態(tài)增強患者接收的總輻射劑量為四期輻射劑量之和[7]，故為了減少患者接收的輻射劑量，可采用直接三期動態(tài)增強的方式，在不影響圖像質(zhì)量的前提下，減少患者接收的輻射劑量，從而降低輻射損害[8-10]，與袁才興、白嬌等人的研究結(jié)果一致[11-14]。

本文通過數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)平掃中肝臟、腹主動脈的CT值、SD值略高于虛擬平掃，可能因為虛擬平掃同時去除了組織器官內(nèi)原本就有的碘成分及造影劑內(nèi)的碘成分,從而使虛擬平掃的CT值、SD值降低，這也說明能譜掃描去除碘的方法有待進一步改進[4]；常規(guī)平掃圖像中肝臟、腹主動脈的SNR值略低于虛擬平掃，原因可能與虛擬平掃軟件的平滑處理功能使背景噪聲減低有關(guān)[4]。在虛擬平掃圖像中，通過對比肝臟和腹主動脈在各期的CT值、SD值、SNR值發(fā)現(xiàn)，門靜脈期虛擬平掃的各項數(shù)值與常規(guī)平掃接近；同時發(fā)現(xiàn)一部分病例在門脈期碘去除更完全，可能與門靜脈期碘攝取更均勻有關(guān)。門靜脈期虛擬平掃的SNR值高，對病灶的檢出更敏感。