能谱CT单能量技术优化髂静脉MSCTV血管成像质量的可行性研究

朱华勇，潘璟琍，朱卫萍，丁建荣，李杨飞，季文斌，樊树峰

（温州医科大学附属台州医院放射科，浙江 临海 317000）

能谱CT单能量技术优化髂静脉MSCTV血管成像质量的可行性研究

朱华勇，潘璟琍，朱卫萍，丁建荣，李杨飞，季文斌，樊树峰

（温州医科大学附属台州医院放射科，浙江 临海 317000）

目的：探讨能谱CT单能量技术对提高间接法髂静脉MSCTV成像质量的应用价值。方法：44例患者行髂静脉能谱CT增强扫描，获得50 keV单能量、70 keV单能量和混合能量图像，并行髂静脉MPR、CPR和MIP重建。测量3组图像中髂静脉CT值、图像噪声及CNR，由2名高年资放射科医师采用双盲法对原始数据及图像质量进行独立主观评分。3组图像数据比较采用单因素方差分析，2名医师对图像质量主观评分一致性采用Kappa检验。结果：50 keV单能量图像的髂静脉CT值、图像噪声、CNR及主观评分均高于70 keV单能量和混合能量图像，3组图像的髂静脉CT值分别为 （220．72±27．90）HU、（112．76± 13．42）HU和 （115．55±12．80）HU，图像噪声分别为29．83±5．15、15．25±2．73和18．46±3．05，CNR分别为4．55±1．74、3．63±1．60和2．68±1．22，差异均有统计学意义（F值分别为445．404、178．996和16．356，P值均＜0．01）。2名医师对3组图像的主观评价结果经检验差异有统计学意义（F值=63．825，P＜0．001；F值=64．938，P＜0．001）。2名医师对3组图像的主观评价结果一致性较好（Kappa=0．806，P＜0．001）。结论：能谱CT单能量技术能显著提高间接法髂静脉MSCTV成像质量。

髂静脉；体层摄影术，螺旋计算机；血管造影术

临床上诊断髂静脉血管病变往往依赖下肢静脉顺行血管造影、髂静脉DSA造影以及彩色多普勒超声等影像学检查方法。简便、快捷的多层螺旋CT髂静脉血管造影（Multi-slice CT venography，MSCTV）是目前较为可靠的无创性的血管成像技术，已成为临床诊断髂静脉血管病变的主要检查方法。在临床工作中笔者发现因患者个体差异、设备技术及对比剂浓度等多种因素影响，间接法髂静脉MSCTV成像技术有一定难度，高质量的图像得不到保障。本文在行间接法髂静脉MSCTV成像时，利用能谱CT单能量技术来提高低能量状态下髂静脉的CT值，增加髂静脉与背景组织之间的对比，获得最佳图像对比噪声比（Contrast-to-noise ratio，CNR），进而改善髂静脉MSCTV成像质量。

1 资料与方法

1．1 一般资料

收集2014年5—11月因病情需要在本院行髂静脉MSCTV检查的患者44例，其中男26例，女18例，年龄39～89岁，平均（68．1±12．7）岁，体质量42～80 kg，平均（58．6±9．6）kg。全部患者均被告知将行髂静脉MSCT增强扫描并且签署了知情同意书。

1．2 检查方法

使用美国GE Discovery 750 HDCT扫描仪，所有病例采用能谱扫描模式 （Gemstone spectral imaging，GSI），扫描范围从L4椎体上缘至耻骨联合下缘。扫描参数：80 kVp和140 kVp的瞬时切换，管电流640mA，0．6 s/r，探测器宽度40mm，螺距1．375，重建层厚1．25mm，层距1．25mm。经肘前静脉注射非离子型碘对比剂 （370mgI/mL），对比剂用量按600mgI/kg[1]计算得出68～130mL，平均（95±15）mL，注射速率为4．0mL/s，延时180 s开始扫描。扫描后分别重建140 kVp混合能量及50 keV和70 keV单能量图像，将3组图像数据传至GE AW 4．4工作站进行图像处理。利用多平面重组（MPR）、最大密度投影（MIP）、曲面重组（CPR）等方法对髂静脉进行图像重组。

1．3 图像分析与测量

由1位放射科医师在GE AW 4．4工作站上用Compare软件来保证所观察的图像在同一层面上，采用复制粘贴的方式来保证ROI大小、形态和位置的一致性，分别测量3组图像中同一层面两侧髂总静脉、臀中肌及皮下脂肪组织的CT值和噪声。利用公式CNR=（ROIo-ROId）/SDn分别计算髂静脉的CNR，CNR为髂静脉成像图像质量的客观评价指标（其中ROIo为两侧髂总静脉的平均CT值，ROId为同层面臀中肌CT值，SDn为同层面图像平均噪声，采用同层面皮下脂肪组织CT值的标准差）。

所有病例由2名高年资放射科诊断医师采用双盲法在同一窗宽、窗位（窗宽400 HU、窗位40 HU）上进行评价，参照夏巍等[2]报道的1～5分评估法对原始数据及重组图像质量进行主观评分，5分：影像层次清晰，颗粒均匀，血管解剖结构显示好，满足诊断要求；4分：影像层次较清晰，颗粒较均匀，血管解剖结构显示较清楚，达到诊断要求；3分：影像层次一般，颗粒欠均匀，但尚能显示血管解剖结构，达到诊断要求；2分：影像层次不清，颗粒粗大，解剖结构较模糊，无法达到明确诊断要求；1分：影像层次非常不清，颗粒粗大，解剖结构模糊，无法达到诊断的要求。

1．4 统计学分析

所有测量数据均利用SPSS 19．0软件进行统计学分析，测得的计量资料除特别注明外均用均数±标准差（±s）表示，对于图像质量的客观评价中获得的髂静脉CT值、图像噪声、CNR和主观评价得分等数据采用单因素方差检验方法进行分析，用LSD检验行两两比较，以P＜0．05为差异有统计学意义，并用 Kappa检验 2名阅片者图像评估的一致性。Kappa≥0．75两者一致性很好，0．4～＜0．75两者一致性一般，＜0．4两者一致性较差。

2 结果

图像质量的客观评价：50 keV组的髂静脉CT值、图像噪声及CNR均高于70 keV组和混合能量组（P均＜0．01），见表1。在50 keV单能量水平下，横断面和CPR重组图像示髂静脉密度较高，显示清晰（图1），70 keV单能量和混合能量显示髂静脉密度较低 （图2，3）。用LSD检验两两比较发现：70 keV组髂静脉CT值（（112．76±13．42）HU）与混合能量组髂静脉CT值（（115．55±12．80）HU）比较，差异无统计学意义（P=0．501），但均低于50 keV组髂静脉CT 值 （（220．72±27．90）HU），有显著的统计学差异（P均＜0．001）。

图像质量的主观评价：2名放射科医师以双盲法对髂静脉MSCTV的原始图像、重组图像进行主观评价，以1～5分进行图像质量评价，见表2。医师A的评估结果经单因素方差检验，差异有统计学意义 （F=63．825，P＜0．001）。再行LSD检验两两比较，70 keV组与混合能量组比较，差异无统计学意义（P=0．723）；50 keV组与70 keV组、混合能量组比较，差异均有统计学意义（P均＜0．001）。医师B的评估结果经单因素方差检验，差异有统计学意义（F= 64．938，P＜0．001）。再行LSD检验两两比较，70 keV组与混合能量组比较，差异无统计学意义 （P= 0．475）；50 keV组与70 keV组、混合能量组比较，差异均有统计学意义（P均＜0．001）。2名医师对髂静脉MSCTV图像质量评估的一致性较统一 （Kappa= 0．806，P＜0．001）。

3 讨论

髂静脉MSCTV检查常采用间接法和直接法两种方法。与全身各部位的动脉CT成像不同，直接法静脉CT成像由于对比剂未经心肺循环易出现较为明显的对比剂相关伪影[3]。如血管内对比剂浓度过高，易产生明显的线束硬化伪影；管腔内不能完全充盈对比剂，常会出现“边流现象”，易于发生假阳性血栓或癌栓的误诊[4]，也会增加血管并发症的发生。经肘静脉注入对比剂行间接法髂静脉MSCTV检查，操作简单易行，没有血流伪影，避免了下肢静脉造影术后并发静脉炎的可能。间接法MSCTV检查主要依靠机体自身血液循环对髂静脉进行强化，其显示程度主要受到静脉内对比剂充盈情况、静脉-肌肉密度梯度[5]以及与之伴行的动脉及骨骼硬化伪影的影响。由于患者个体差异、心功能不全、下肢静脉血流缓慢、静脉壁损伤和血液高凝状态等诸多影响血液循环因素的存在，以致进入髂静脉内的对比剂浓度低，造成血管的强化效果欠佳，使得图像质量不高，所以间接法髂静脉MSCTV成像仍然是传统CT成像的一大难题。

表1 50 keV单能量、70 keV单能量及混合能量图像髂静脉MSCTV成像质量客观评价比较

表2 两名医师对各组图像质量的主观评价结果（例）

图1～3 同一病例髂静脉MSCTV图像（WW=400HU、WL=40HU）。图1a：50 keV单能量横断位图像测得髂静脉平均CT值为253．95HU，图像噪声为25．08；图1b：50 keV单能量CPR重建图像示右侧髂静脉内对比剂浓度较高，与背景组织对比强烈，显示清晰。图2a：70 keV单能量横断位图像测得髂静脉平均CT值为127．63HU，图像噪声为12．36；图2b：70 keV单能量CPR重建图像示右侧髂静脉内对比剂浓度较低。图3a：混合能量横断位图像测得髂静脉平均CT值为132．02HU，图像噪声为16．49；图3b：混合能量CPR重建图像示右侧髂静脉内对比剂浓度较低。

Figure 1～3．Iliac vein CTV image of the same case(WW=400HU，WL=40HU）．Figure 1a:The average CT value is 253．95 HU and the image noise is 25．08 of the 50 keV single energy transverse images in the iliac vein．Figure 1b: The 50 keV single energy CPR reconstructed image shows that the contrast agent concentration in the right iliac vein is relatively high，which is strongly associated with the background tissue．Figure 2a:The average CT value is 127．63 HU and the image noise is 12．36 of the 70 keV single energy transverse images in the iliac vein．Figure 2b:The 70 keV single energy CPR reconstructed image shows that the contrast agent concentration in the right iliac vein is relatively low．Figure 3a:The average CT value is 132．02 HU and the image noise is 16．49 of the mixing energy transverse images in the iliac vein．Figure 3b:The mixing energy CPR reconstructed image shows that the contrast agent concentration in the right iliac vein is relatively low．

能谱CT的出现能很好地弥补以上的不足。能谱CT的成像模式有别于传统CT设备，GE Discovery 750 HDCT采用单球管瞬时双kVp切换为核心的同向采集技术，获取的两组数据在投影数据空间完成双能量解析，使得能谱CT成像一次扫描可同时获得混合能量图像、40～140 keV的101个不同keV单能量图像[6]。不同单能量水平下X线穿透物质后的衰减不同，致使不同物质间图像对比不同，随着能量的降低，CT图像的背景噪声会增加，而不同组织器官间的对比会相对提高，在某一个单能量水平可以使目标血管与背景组织间的衰减差异最大而噪声最低，目标血管能在这一能量点下得到最好的显示，增大血管与背景组织之间的对比度，从而改善图像质量。有研究表明[7]，单能量在50 keV时可明显提高肝静脉成像的图像质量。因为CT图像中组织的CT值取决于X线光子的能量水平和组织密度，对于一定浓度的含碘对比剂，其CT值取决于X线的能量，当X线光子能量接近碘的K缘值33．2 keV时，碘的CT值达到最大，从而提高了含碘血管与其周围组织的对比程度[8]。陈盈等[9]研究发现，尽管70keV单能量图像的图像噪声较小，但其CNR及图像噪声远比不上最佳单能量图像，最佳单能量为48～51 keV时门静脉成像质量最好，并且说明最佳单能量图像并非最低单能量图像。本研究结果显示，50 keV单能量图像能显著提高髂静脉内碘对比剂的CT值，分别与70 keV单能量和混合能量图像比较，CT值提高了将近一倍。虽然50 keV单能量图像增加了噪声，图像的清晰度有所降低，但是在低能量水平下血管内碘的CT值明显增加，而周围软组织CT值随能量降低变化不大，因此低能量状态下碘对比剂充盈的髂静脉与周围软组织对比增加更为明显，对比度与噪声达到了一个较好的平衡，使髂静脉血管更好地显示，所以50 keV单能量图像中髂静脉的CNR、图像的主观评分均明显优于70 keV单能量和混合能量图像。

综上所述，利用能谱CT成像序列行间接法髂静脉MSCTV检查时，其单能量技术可以明显提高低能量（50 keV）状态下髂静脉的CT值，增加髂静脉与背景组织之间的对比，获得最佳图像CNR，明显改善髂静脉MSCTV成像质量，为临床进行高质量的髂静脉MSCTV成像另辟了一条新径。

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《中国临床医学影像杂志》编辑部

The feasibility study on optim ization of image quality of iliac vein M SCTV by gemstone spectral CT imaging technique

ZHU Hua-yong,PAN Jing-li,ZHU Wei-ping,DING Jian-rong,LI Yang-fei,JIWen-bin,FAN Shu-feng
(Department of Radiology,Taizhou Hospital Affiliated to Wenzhou Medical University,Linhai Zhejiang 317000,China)

Objective:To investigate the application value of gemstone spectral CT single energy imaging technique to improve the image quality of indirect iliac vein MSCTV．Methods:Forty-four patients underwent iliac vein CT enhanced scanning by the GSI technique．50 keV，70 keV monochromatic images and the mixed energy images，and reconstructed images of iliac vein MPR，CPR，MIP were obtained．CT value，image noise and CNR of iliac vein were measured，and subjective scores of the original data and the image quality were evaluated by two senior radiologists at double-blinded．One-way ANOVA was used for statistical analysis．Kappa test was used for the consistency of subjective scores．Results:The CT value，image noise，CNR and subjective score of iliac vein of 50 keV monochromatic images were statistically higher than those of 70 keV images and the mixed energy images．The CT values of iliac vein were(220．72±27．90)HU，(112．76±13．42)HU and(115．55±12．80)HU，respectively．The values of image noise were (29．83±5．15)，(15．25±2．73)and (18．46±3．05)，respectively．The values of CNR were(4．55±1．74)，(3．63±1．60)and(2．68±1．22)，respectively．The differences of CT value，image noise and CNR were statistically significant among three groups(F=445．404，178．996 and 16．356，P＜0．01)．The consistency of subjective scores for three groups among radiologists was good(Kappa=0．806，P＜0．001)．Conclusion:The gemstone spectral CT single energy imaging technique can significantly improve the image quality of indirect iliac vein MSCTV．

Iliac vein;Tomography，spiral computed;Angiography

R322．123；R814．42；R814．43

A

1008-1062（2015）12-0886-04

2015-06-09；眼

2015-07-08

朱华勇（1977-），男，浙江温岭人，副主任技师。

樊树峰，温州医科大学附属台州医院放射科，317000。

浙江省医药卫生科技计划A类项目（编号：2013KYA223）。