能谱CT颅脑血管造影最佳单能量应用初探
2013-11-08薛蕴菁
威 晋 薛蕴菁 段 青 孙 斌
在CT血管造影技术发展以前，DSA作为颅脑血管性疾病普遍检查手段，常作为金标准，但DSA技术是一种侵袭性的检查手段，其并发症一直较高且检查时耗时较长[1]。随着CT技术的进步，CT血管造影（computed tomographic angiography，CTA）在颅脑血管性疾病中的应用也越来越广泛，它已经被证明是一种快速、简单、无创及可靠的方法[2-4]。宝石能谱CT能够有效抑制背景噪声的影响，进一步改善CT血管造影的图像质量。本文旨在寻找能谱CT在颅脑CTA中的最佳单能量，以获得优于常规CT的图像质量，给诊断和治疗带来更多信息。
方 法
1. 资料
选择2011年9月1日～2012年2月29日在我科进行颅脑CTA能谱扫描的患者19例。
2. 方法
2.1 成像设备及参数：使用GE Discovery CT 750 HD 机,采用GSI扫描模式，管电压在0.5 ms周期内完成140 kVp和80 kVp的瞬时切换，管电流固定为600 mA，准直宽度40 mm，层厚0.625 mm，螺距为0.984:1，X线管旋转速度0.5 s/r。使用对比剂为碘海醇(320 mg I/ml)。先经肘前静脉以4～6ml/s流率注射对比剂20ml，选取主动脉弓部水平层面，由软件自动测出时间-密度曲线，峰值时间加2～3s作为延迟扫描时间，最后行颅脑动脉造影扫描，使用双筒高压注射器，注射速率4～6 ml/s，先注射对比剂40～60ml，后再以相同速率注射生理盐水30ml，扫描方向及范围从第3颈椎开始到颅顶。扫描完成后获得层厚为0.625mm的140kVp混合能量图像，并将所得的CTA图像重建为Mono（monochromatic image，Mono）图像，层厚同样为0.625mm。
2.2 图像分析及测量：将能谱图像导入GE AW 4.5工作站的GSI viewer 软件进行分析。在140kVp图像、不同keV的Mono图像中，分别放置圆形感兴趣区在颅内的颈内动脉及侧脑室旁或半卵圆中心区的无血管区的脑白质，颈内动脉处感兴趣区直径约为血管直径的1/2～1/3并测量CT值及SD值，其中颈内动脉感兴趣区（ROI）面积为1.36mm2，脑白质ROI面积为22.66mm2，选择均质区域避开血管、钙化及梗死灶，并根据软件自带的工具测量出不同病例最佳CNR时的keV值（图1～3）。根据公式CNR=(│ROI1-ROI2│)/(SD12+SD2
2)^1/2计算140kVp及最佳keV值下的对比噪声比。
3. 统计分析
图1 绘制颈内动脉入颅处ROI。图2 绘制血管影响少的脑白质ROI。图3 软件自动计算出的最佳keV。
表1 最佳keV下及140kVp下的 CNR值
所得的数据采用SPSS 17.0统计分析软件，将最佳keV及140kVp时的CNR采用配对t检验，双侧检验P＜0.05差异有显著性意义。
结 果
根据GSI viewer 软件计算出的颅脑CTA最佳keV为51.11±3.43keV。19例病例在最佳keV下的CNR均较140kVp时为高（表1），其平均值为44.60±12.75，而140kVp的平均值为25.26±6.62，两者进行配对t检验具有显著统计学差异（P=0.00＜0.05）。
讨 论
CT能谱成像是基于单源双能量技术实现的，即通过单个球管在一个旋转一周内以0.5m s为一个能量转换周期进行X线高低两种能量（80 kVp和140kVp）的高速瞬时切换，得到含有原始能量信息的两组数据。通过能谱解析，两组数据在原始投影数据空间而非图像数据空间解析出40～140keV共101个单能量图像。单能量图像可以消除硬化伪影带来的CT值的“漂移”。由于硬化伪影的消除，CT值都更为一致和可靠，可以大大改善图像质量。
Lin等[5]对100名受试者的混合能量和单能量图像在颅脑CT平扫时的背景噪声以及4个不同解剖部位（延髓、小脑、脑桥、大脑额叶下部）的线束硬化伪影（beam hardening artifacts,BHAs）进行比较，得出对于脑实质的显示，70keV和65keV时背景噪声较140kVp降低，且在70keV时BHA明显减少，由此可见与140kVp混合能量相比，70keV单能量图像能够明显降低不同脑组织解剖部位的图像噪声和线束硬化伪影，可以作为颅脑CT平扫脑实质观察的最佳单能量点。叶晓华等[6]通过对肝脏肿瘤的能谱CT研究认为，70keV单能量图像能够有效改善图像质量并增加肿瘤的对比，有利于肿瘤尤其是小病灶的检出。吕培杰等[7]对经能谱成像双期扫描检测出的23个小肝癌病灶的影像学表现进行分析，测定140kVp和单能量（40～140keV，间隔10keV）图像的CNR并将其进行比较，结果提示单能量的最佳CNR在动脉期及门静脉期均明显高于140kVp的CNR，表明单能量能够得到图像质量优于常规CT的混合能量图像，且有助于病灶检出。
之前诸多研究仅研究了101个单能量点中的一部分，如间隔5 keV或10keV，而本研究则是通过GSI viewer软件自动计算颈内动脉与脑白质最佳CNR时的单能量点，可将其精确到1keV。通过软件计算得出颅脑CTA的最佳单能量水平为51.11±3.43keV，此时其CNR与140kVp混合能量图像的CNR比较具有显著性意义，表明在最佳单能量水平时具有更高的图像质量。本次研究结果与Lin及叶晓华所得出的70keV为最佳单能量点不同，表明针对不同的观察对象需要不同的最佳单能量点，各个部位CT扫描最佳能量点的选择和优化有待于在日后工作中不断完善，应用单能量成像去除硬化伪影以及提高血管成像的成功率和对比度，是能谱CT与常规CT相比的优势所在，这一点得到了很多研究的认同[8-9]。
有部分学者认为能谱扫描会明显增加患者的辐射剂量，本研究发现颅脑CTA能谱成像的辐射剂量与本科室常规颅脑CTA剂量相当，并没有明显增加患者接受照射的剂量。
本次研究仅仅进行了最佳单能量点的选取工作，而未进一步研究在此单能量点下是否能有效提高颅脑血管性疾病的诊断准确率，希望能将其作为下一步工作开展。总之，通过GSI viewer软件分析出的颅脑CTA最佳单能量水平，能够得到比传统混合能量更高质量的图像，可以将此最佳单能量点作为日常工作中颅脑CT造影的指导成像点。
