双源CT对正常胃部结构图像质量优化的可行性研究

程东风 ，韩 广 ，姜传武 ，刘 斌

（1.山东省济南市第四人民医院放射科，山东 济南 250033；2.山东省临沂市中医医院放射科，山东 临沂 276002；3.青岛市海慈医疗集团放射科，山东 青岛 266033；4.山东中医药大学第一临床学院，山东 济南 250014）

随着CT设备和技术的不断更新，其图像质量不断提高，临床应用越来越普及，它带来的辐射损伤也受到了越来越多的关注。近年来，双源CT（dual source CT，DSCT）的低剂量设置成为研究热点，目前主要集中在颅脑和胸部，腹部应用较少。本研究通过探讨DSCT对正常胃壁图像优化的临床应用价值，旨在证明其评价胃癌的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2012年1—10月期间，62例经胃镜证实无胃部疾病患者的腹部CT平扫和3期增强扫描的资料。其中，32例完成双能（dual energy，DE）序列扫描，作为实验组（DE组）；另30例完成常规序列扫描，作为对照组（NDE组）。所有患者无严重心、肝、肾功能不全以及碘对比剂过敏史。

1.2 仪器与方法 采用双源Flash CT（Siemens Somatom Definition Flash CT 2011A），平扫及增强扫描参数相同。在实验组中，管电压100 kV和140 kV。管电流开启自动调制电流，参考管电流300 mAs，有效管电流为115～235 mAs，螺距0.6，有效层厚5 mm，层距5 mm。在对照组中，管电压120 kV，管电流开启自动调制电流，参考管电流为300 mAs，有效管电流为 125～245 mAs，螺距 0.6，有效层厚 5 mm，层距5 mm。扫描范围均从膈肌上缘到肝胃下缘。

检查前患者空腹4～6 h，检查前15 min肌内注射山莨菪碱10 mg，口服碘海醇600 mL。采用双筒高压注射器以3.0mL/s流率静脉注射碘海醇（350mgI/mL）约100 mL，再以相同流率注射生理盐水约30 mL。动脉期扫描应用人工智能触发软件，触发层面位于腹主动脉的腹腔干水平，触发阈值为100 HU，当达到触发阈值时，经6 s屏气准备时间后，自动启动扫描程序，完成动脉期扫描；静脉期延迟时间为60 s；延迟期延迟时间为3.5 min。

1.3 ROI选择 胃壁1区：胃底小弯侧；胃壁2区：胃体大弯侧；胃壁3区：胃窦小弯侧。选择上述3个ROI邻近脂肪（距离小于5 mm），分别为脂肪1区、2区和3区。

1.4 图像质量评价及辐射剂量计算 客观评价：平均CT值代表信号强度，对应标准差（standard deviation，SD）值代表噪声，SNR=平均CT值/SD值。主观评分：胃壁显示清晰，无伪影者为3分；胃壁略微模糊，有轻度伪影者为2分；胃壁模糊、有伪影不影响诊断者为1分；运动伪影明显，不能诊断者为0分。

扫描结束后机器自动生成辐射剂量参数，包括容积 CT 剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP）。 计算有效辐射剂量（effective dose，ED），ED=DLP×C；其中 C为换算因子。

1.5 统计学分析 采用SPSS17.0软件进行统计分析。计量资料以均数±标准差表示，经正态性检验、方差齐性检验，服从条件后，同组内比较采用配对t检验，2组间比较采用两样本t检验；计数资料应用χ2检验；检验水准为α=0.05。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 DE组动脉期管电压100 kV和140 kV图像的SNR比较（表1）

表1 实验组（DE组）动脉期管电压100 kV和140 kV图像的SNR比较（±s）

表1 实验组（DE组）动脉期管电压100 kV和140 kV图像的SNR比较（±s）

ROI 例数 100 kV 140 kV t值 P值胃壁1区 32 2.71±0.04 2.58±0.25 2.89 0.007胃壁2区 32 3.30±1.41 3.26±1.16 0.15 0.884胃壁3区 32 3.21±0.82 2.87±0.65 2.10 0.044脂肪1区 32 4.99±1.22 4.32±1.17 3.10 0.004脂肪2区 32 5.59±0.98 5.17±0.81 -2.19 0.036脂肪3区 32 5.70±1.30 5.54±1.73 -0.39 0.703

DE组动脉期管电压100 kV与140 kV图像相比，前者胃壁1区和3区的SNR优于后者，两者比较差异有统计学意义（P<0.05）；胃壁2区存在测量误差较大，两者比较差异无统计学意义（P>0.05）；前者脂肪1区和2区的SNR优于后者，差异有统计学意义（P<0.05）；脂肪3区存在测量误差较大，两者比较差异无统计学意义（P>0.05）。

2.2 DE组管电压100 kV动脉期和静脉期图像的SNR比较（表2）

表2 实验组（DE组）管电压100 kV动脉期和静脉期图像的SNR比较（±s）

表2 实验组（DE组）管电压100 kV动脉期和静脉期图像的SNR比较（±s）

ROI 例数 动脉期 静脉期 t值 P值胃壁1区 32 2.71±0.04 2.58±0.28 2.36 0.024胃壁2区 32 3.30±1.41 3.21±0.85 0.35 0.733胃壁3区 32 3.21±0.82 2.71±0.68 2.45 0.020脂肪1区 32 4.99±1.22 4.59±0.87 1.45 0.157脂肪2区 32 5.59±0.98 5.20±0.67 -1.79 0.082脂肪3区 32 5.70±1.30 5.32±2.42 -0.78 0.440

DE组管电压100 kV动脉期和静脉期图像相比，前者胃壁1区和3区的SNR优于后者（P<0.05）；胃壁2区存在测量误差较大，两者比较差异无统计学意义（P>0.05）；前者脂肪1区、2区和3区的 SNR与后者比较差异均无统计学意义（均P>0.05）。

2.3 DE组和NDE组主观评分和辐射剂量比较（表3）

表3 实验组（DE组）和对照组（NDE组）主观评分和辐射剂量比较（±s）

表3 实验组（DE组）和对照组（NDE组）主观评分和辐射剂量比较（±s）

组别 例数NDE组 30 DE组 32主观评分（分） 有效辐射剂量（mSv）2.2±1.0 7.2±1.2 2.1±0.9 3.3±0.7 t值 -1.13 -12.58 P值 0.265 0.000

DE组和NDE组主观评分差异无统计学意义，前组的ED较后组明显减少（P<0.05）。

3 讨论

3.1 DSCT诊断设备和技术探讨 DSCT拥有2套独立的球管/探测器系统，DE可利用2种不同能谱的数据显示解剖和病变，体现组织成分的组织特征性［4-6］。DSCT优点包括：扫描速度增快，时间分辨力增加；虚拟平扫技术的应用，辐射剂量减少；实现物质分离，开创了一个全新的研究领域［7］。缺点主要有球管的视野较小，在体型较大者难以覆盖整个扫描靶区；受静脉内高密度对比剂线束硬化伪影和运动相关伪影的影响［8］；数据量大对PACS的存储和传输具有较高要求。

3.2 胃部正常图像ROI选择和图像评价的关系 胃癌分期采用 TNM 分期法（AJCC 第 6 版）［9］，本研 究为了证明评估胃癌T1-2分期的可行性，将胃壁分为3个ROI：1区，胃底小弯侧胃壁；2区，胃体大弯侧胃壁；3区，胃窦小弯侧胃壁。其中，1区对比剂往往充盈不佳，且多呈收缩状态，胃壁较厚，测量数值最为准确；2区对比剂充盈较好，胃壁往往较薄，最不容易测量，往往通过先把图像放大，然后再勾画ROI，提高测量准确性，CT值测量常因容积效应不够准确，偏内受高密度对比剂的影响，偏外受低密度脂肪的影响，故认为CT值大于100 HU或小于0 HU为无效数值，必须剔除；3区对比剂充盈最好，亦呈收缩状态，胃壁较厚，有时会因高密度对比剂容积效应使测量数值偏高。

为了证明评估胃癌T3-4分期的可行性，将胃周脂肪分为3个ROI，分别为胃壁3个ROI的邻近脂肪。由于1区靠近小网膜囊，3区靠近周围小肠和肝脏，测量数值均易受容积效应影响，故认为CT值大于-80 HU为无效数值并予以剔除。2区脂肪区域较为宽敞，测量数值最为准确。ROI大小为10 mm2，手工勾画往往在该数值上下浮动，不够准确，且费时费力，建议将来工作站能够开发系统自动放大识别的功能使测量结果更为准确。

3.3 胃部正常图像时相参数选择和图像评价的关系

本研究还对胃壁和周围脂肪的动脉期和静脉期图像进行比较，选择管电压100 kV，因为该条件下图像强化质量效果最佳。结果显示，动脉期的胃壁1区和3区的SNR优于静脉期，胃壁2区存在测量误差较大，2期比较差异无统计学意义。动脉期的脂肪1区、2区和3区的SNR与静脉期比较差异均无统计学意义。以上均符合正常胃壁强化的密度-时间规律及脂肪不强化的特点。然而，胃癌为动脉供血，胃的供血动脉来自腹腔干的分支沿胃大小弯形成2个动脉弓，由该弓发出许多小支在胃壁内互相吻合形成丰富的血管网［10］。因此，动脉期肿瘤累及的胃壁组织明显强化，静脉期肿瘤也因为有丰富的血管网，病变范围较动脉期更为明显。传统螺旋CT判断胃周侵犯情况往往通过肉眼或CT值的测定，存在一定主观性和局限性。DSCT对物质的化学组成有较高的敏感性［11］，碘化浓度成像既可以将碘化浓度降为零，建立虚拟平扫图像，减少平扫的辐射损伤，又可以提高碘的对比度，使高密度病变更具层次感。需要着重说明的是，我们测量动脉期腰大肌也可显示碘含量，即通过测量碘含量可以发现有细微强化的组织、分辨强化有细微差别的组织。具体应用到胃癌分期，通过肉眼观察比邻结构的位置关系和测量CT值大小差别容易对T2和T3分期漏诊或误诊［12］，碘含量测定对胃癌侵犯周围脂肪的评价更为准确。

最近，CT的相关研究主要聚焦在图像优化上，既提高图像质量，又降低了辐射剂量。降低辐射剂量的方法主要包括降低管电压、降低管电流和增大螺距［13］。DSCT能量成像技术提供了3种kV，不同组合用于满足不同的检查目的。80 kV和140 kV：应用于四肢和头颅，增加双能量对高密度物质的识别能力，如骨和碘剂，最大程度优化射线辐射剂量。100 kV和140 kV：应用于体部，可获得较好的密度分辨力［14］。低电压扫描能够提高碘对比剂的显示效果，从而改善血管或强化组织的图像质量，一次性去骨重建，大大缩短了后处理时间［15］。本研究结果显示，在DE组同一患者在其他参数相同的情况下，管电压100 kV组和140 kV组相比，前者图像较清晰，胃壁边缘细小颗粒，血管对比剂显示密度明亮；后者图像较模糊，胃壁边缘粗大颗粒，血管对比剂显示密度暗淡。100 kV组的SNR以及主观评分明显高于140 kV组，证明低电压明显提高图像质量。

本研究不足之处主要在于：一方面，双源设备应用时间较短，收集胃癌患者有限，未作具体研究，只作相关研究方法和设备参数的可行性研究。另一方面，对于减少辐射的三大参数仅分析管电压对图像质量的影响，没有根据每个患者的体质量指数设定个性化方案，管电流设为自动调节，未探讨螺距对图像质量的影响。

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