双源CT双能量扫描对肝外胆管癌检查的评价

2016-04-07凃备武薛建平余坚东

中国医学计算机成像杂志 2016年6期

凃备武薛建平余坚东王磊蔡静

凃备武薛建平余坚东王磊蔡静

目的：探讨双源CT双能量扫描对肝外胆管癌显示的价值。方法：15例胆管癌。平扫和门脉期做双能量扫描，得80kVp、140kVp和加权120kVp三组图像。动脉期常规扫描。测量比较病灶与正常肝实质密度差、腹壁脂肪密度标准差(图像噪声)、信噪比（SNR）、对比度噪声比（CNR）及容积剂量指数和有效剂量。结果：平扫三组病灶与正常肝实质密度差平均为12、11.9和13.7 HU，P＞0.05。增强后平均为10.4、32.7和14.6 HU，P＜0.05。平扫图像噪声平均为14.1、18.3和13.6。SNR，7.2、6.5、7.4。CNR，1.1、0.8和1.3。增强后图像噪声平均为13.8、18.3和11.6。SNR，7.6、6.4、8.9。CNR，1.1、2.4和2.2。P＞0.05。三组容积剂量指数和有效剂量分别为11、11.1、16.8和4.3、4.4、7.2，P＜0.05。结论：80kVp图像对肝外胆管癌显示最好，图像质量下降不明显，辐射剂量明显减少。

双源；双能量；体层摄影术，X线计算机；胆管癌

肝外胆管癌是发生在肝外胆管具有腺样分化的恶性肿瘤，治疗以根治切除为主。由于肿瘤生长方式独特，局部解剖结构复杂，往往根治切除困难，预后差，早期诊断和治疗仍是提高生存率的关键[1]。CT检查是诊断的主要手段，一般采取动态增强扫描。胆管癌的CT表现多样，典型表现者不到40%，且由于周围结构干扰，不容易识别[2-3]。近年双能量扫描对腹部肿瘤病变的应用增多，特别是能够对物质成分进行分析识别，如碘，使增强扫描检查能显示病变的更多信息，国外有一些初步报道，但有关胆管癌的尚未见到。我们收集一组病例，对其在双能量扫描的表现做了研究，目的是探讨一下双能量扫描对胆管癌显示的价值。

方法

1.病例资料

本文收集2010年至今来我院检查治疗的肝外胆管癌，共31例。选择其中曾采用双能量扫描的病例，共得15例。年龄51～65岁，平均59.1岁。男性7例，女性8例。所有病灶均为手术病理证实。病灶长径最大者5.3cm，最小者2.5cm。发生于肝门区者9例，胆总管者6例。临床表现主要为黄疸，共11例；腹痛者，4例；另伴有消瘦、食欲不振等症状。

2.检查方法

扫描采用西门子64层双源CT扫描仪（Somatom Difinition，Siemens Medical Solutions，Forchheim，Germany）完成。球管A的电压为140kV，球管B为80kV，相应的球管质量标准电流时间积（quality reference tube current time products）平均为96mAs和395mAs。扫描野直径A管50cm，B管26cm。所有扫描均采用CARE Dose 4D技术，行常规平扫和增强扫描。扫描范围：从膈上至肝下缘下。扫描层厚5mm，间距5mm。层面准直，2mm×32mm×0.6mm，球管旋转时间为330ms，pitch为0.7。80kV和140kV的图像重组层厚为0.75mm，间距为0.75mm。重建核心算法为Kernel D30 Medium smooth。通过计算获得80kV和140kV的加权平均图像，二者的比例为3：7。增强扫描时，对比剂注射速率3ml/s，总量为1.5ml/ kg体重。对比剂为碘海醇，含碘300mgI/ml。采用smartpre方式动态增强扫描，扫描动脉期和门脉期，对平扫和门脉期做双能量扫描，动脉期为常规扫描。

3.图像分析

所有图像由1名工作年限在10年以上的腹部专业放射科医师阅读和评价。测量在西门子独立工作站（Syngo Multi Modelity Workplace， vesion VE31A， Siemens Medical Solution）中完成。分别对140kVp组、80kVp组和两种能量加权平均所得的图像进行测量，加权平均图像与常规120kVp图像性质基本相同，以下简称120kVp组。

测量和记录病灶CT值、正常肝实质CT值以及腹壁脂肪CT值和标准差（standard deviation，SD），单位为HU。测量兴趣区的大小尽可能最大，最小不小于0.3cm，对病灶的最大径及上下两个层面进行测量，取三个相邻层面CT值的均值。正常肝实质的测量在病灶相同层面进行，避开血管和其他结构，腹壁脂肪的测量也在同一层面，以其标准差为图像噪声，测量值精确到小数点后一位。计算病灶和正常肝实质的密度差（取绝对值后计算均值）、信噪比和对比度噪声比。信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）为相同层面腹壁脂肪密度CT值/噪声（同层面腹壁脂肪密度的SD，下同），对比度噪声比CNR（contrast-to-noise，CNR）为正常肝实质密度CT值-病灶密度CT值/噪声。辐射剂量记录容积剂量指数（CT dose index volume， CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product， DLP），有效剂量（effective dose，ED）为DLP乘以腹部系数获得，系数采用0.015，单位为mSv，对比双能量扫描与常规扫描的辐射程度，常规扫描采用动脉期的数据。

4.统计学分析

统计学分析软件采用SPSS18进行统计分析。三组病灶与正常肝实质密度差，噪声、SNR和CNR的比较均采用方差分析检验。三组数据间的两两比较，采用配对的t检验。双能扫描和单能量的辐射剂量比较，也采用配对t检验。以P＜0.05为有显著统计学意义的差异。

结果

1.平扫和增强（表1）

平扫时，三组图像病灶与正常肝实质的密度差，平均以120kVp组稍大，但统计学分析显示P＞0.05，差异无显著意义（图1）。增强后，以80kVp组密度差均值最大，明显高于140kVp组和120kVp组，经统计学分析后显示P＜0.05，有显著的差异。两两比较后发现，80kVp组密度差要比140kVp和120kVp组都高，P＜0.05，有显著统计学意义。140kVp组和120kVp间P＞0.05，没有显著的差异（图2）。

图1 平扫。A.为80kVp图像；B.为140kVp图像；C.为120kVp图像。

图2 增强。A.为80kVp图像；B.为140kVp图像；C.为120kVp图像。

表1 平扫时三组密度差均值

表2 平扫和增强后图像噪声、SNR和CNR均值

表3 辐射剂量均值

2.对比度噪声比（表2）

平扫时，三组图像中噪声平均以80kVp组最大，但统计学分析显示P＞0.05，差异无显著意义。各组SNR和CNR的均值以80kVp稍小，120kVp组稍大，但相差不大，统计学分析P＞0.05，没有显著差异。

增强后，三组图像的噪声虽然以80kVp组较高，但统计分析显示P＞0.05，没有显著差异。SNR以80kVp组较小，120kVp组较大，但P＞0.05，差异不显著。80kVp组的CNR最大，其次是120kVp组，均为140kVp组的两倍以上，但经统计学分析发现三组间的差异也没有显著意义。

3.辐射剂量（表3）

比较双能量平扫、增强与常规扫描的辐射剂量，无论平扫还是增强，都以常规扫描的CTDI和ED的均值最大，平均要高出50%以上，统计学分析表明P＜0.05，有显著性差异。

讨论

肝外胆管癌的发病率近年有逐步上升的趋势，早期诊断和手术切除仍是目前最有效的诊疗手段[1]。CT扫描速度快和图像清晰使其成为常规检查手段，动态增强扫描是常规首选的检查方法。文献报道胆管癌在动态增强扫描时较多地表现为病灶在动脉期强化，门脉期和延迟期仍然强化，强化程度可比动脉期还高。但其表现多样，不同类型表现不一，尤其是病变较小的时候，往往要通过间接征象才能识别和诊断[2-4]。双能量扫描近年在腹部疾病特别是肿瘤病变的诊断应用逐步增多。采用双能量扫描，同时产生140kVp和80kVp高低能量的两组图像，通过对两组数据以不同比例融合，还可以形成第3组图像，通常以7：3的比例形成性质类似于常规120kVp的图像，三组图像可独立或者联合用于诊断[4-6]。关于双源CT双能量扫描对腹部疾病的检查国内外有初步报道，有关肝外胆管癌的专门报道尚未见到，我们收集此组病例，初步探讨一下双能量扫描对其检查的价值。

CT图像对病灶的显示，取决于病灶与正常实质间的密度差，二者差异越大，病灶显示越好。大多数对肝脏和胰腺的双能量扫描研究发现，双能量扫描能够明显提高病灶与正常实质间的密度差和病灶边缘清晰度[1-2]。一般以双源CT双能量扫描中的80kVp和单源CT双能量的40keV（相当于80kVp）显示效果较好，与高能量（140kVp或70keV）和常规扫描间有显著的差异[4，6]。以往报道研究的多是增强后的图像，未见平扫图像的报道[4-8]。考虑到双能量扫描可以分析识别部分原子序数相差较大的物质，另外在鉴别诊断时需要与胆结石区别，所以本组资料收集了平扫双能量图像，试图考察一下双能量在平扫时对病灶显示的价值。从本组结果看，双能量的图像对病灶的显示和120kVp图像无明显差异，即便两组双能量图像间也没有明显差异。由于双能量扫描可以产生虚拟平扫图像，如果仅仅只要观察病灶的形态、边缘和结构等，可以用虚拟平扫代替。但如果要对病灶进行化学成分分析，目前还没有可以用虚拟平扫代替的报道，则只能做传统平扫。

增强扫描时，文献报道胆管癌在动脉期部分病灶有强化，部分没有，使动脉期的增强表现多样[2]。在门脉期，病灶中度强化，延迟期强化更为明显，一般在门脉期或门脉晚期显示较好，甚至有人认为应该常规延迟10分钟进行扫描[1-2]。因此，本组选取门脉期进行双能量扫描。胆管癌呈典型表现的并不多，文献报道在30%～40%左右，大部分呈不典型表现。肝外胆管周围结构复杂，肝实质、肠道壁和周围血管结构在动态增强扫描时都可以明显强化，造成胆管癌病灶的强化不易辨认，CT值的测量也变得困难[3]。以往报道表明，双能量扫描可以分析和识别对比剂中的碘及其分布情况，能较好地显示对比剂进入的组织。因此，双能量图像明显提高了肝癌、肝内转移瘤及胰腺癌等病灶的显示率[7-8]。从本组结果看，两组双能量图像的胆管癌病灶与肝实质的密度差较大，明显优于120kVp组，其中80kVp组的密度差最大，显示效果最好，与文献有关80kVp图像对肝和胰腺病变的显示效果相同。

以往研究认为，双能量图像的噪声尤其是80kVp图像要比140kVp和120kVp图像的大。由于噪声增大，图像质量下降，影响病灶观察[8]。本组平扫，平均以80kVp图像的噪声较大，其次是140kVp，最小是120kVp，与以往结果相同，但统计分析两组双能量图像与120kVp图像的差异并不显著。增强后，图像的噪声也平均以80kVp组最高，但统计分析结果显示三组间也没有显著差异。平扫和增强后三组图像的信噪比SNR值平均以120kVp组稍高，80kVp组稍低，但三组间的差异也没有显著意义。一组胰腺癌的报道显示，对比度噪声比CNR值在80kVp较大，与120kVp间有显著差异，另一组肝内富血供病灶也有类似结果[4-5]。本组CNR值平扫时平均以120kVp组稍大，80kVp组较低。增强后的CNR值平均以80kVp的最大，较140kVp几乎高出一倍，与文献报道相仿，但三组间的差异却也并无统计学意义。因此，80kVp组图像虽然噪声较高，信噪比稍低，对比度噪声比也没有明显提高，但增强后病灶与正常肝实质的密度差显著高于其他两组，使80kVp图像对病灶的显示效果最好。从本组结果看，双能量扫描的图像质量虽比120kVp的图像有所下降，但降低并不明显，图像质量稍差却未明显影响病灶的显示。对图像质量的评价，不限于噪声、SNR、CNR等指标，还有如图像的密度差异、锐度及伪影等。如果病灶显示较好，即使图像质量稍有降低，也并不影响对病灶的观察。

近年，CT扫描所产生的辐射对人体影响被关注的程度越来越高，甚至有文献估计辐射具有一定程度的致癌作用。一般情况下，CT图像的质量与扫描条件成正比关系，即电流越大，图像质量越高。但条件越高，辐射剂量越大，对人体影响越大[2-3]。对于CT扫描而言，一般遵守ALARA（as low as reasonably achievable）原则，剂量越小越好[3]。文献报道显示，双能量扫描的辐射剂量较常规扫描要小[5-8]。从本组结果看，情况与文献报道相同。无论平扫还是增强，容积剂量指数CTDL和有效剂量ED都比常规扫描要低，差异显著。采用双能量扫描，能够有效降低病人接受的辐射，尤其对于需要进行多期增强扫描的病例而言，是十分有益的。当然，降低扫描条件会伴随图像质量下降。不过，从本组以上结果看，图像质量的下降并未产生显著的影响。

总之，本组结果表明，双能量图像，尤其80kVp图像，可以显著提高增强后胆管癌病灶的密度对比差异，从而提高病灶的显示能力，图像质量的降低却不明显，而且双能量扫描的辐射明显减少，其积极意义是显著的。双能量扫描不仅可以提高病灶的显示能力，还应能提供病灶更多的特征信息，需要进一步探讨。另外，本组由高低能量加权形成的120kVp图像是否与真实120kVp的完全一样，以及是否会对结果产生影响，也有待进一步研究。

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Evaluation of the Extrahepatic Cholangiocarcinoma by Dual-source CT with Dual-energy Scan

TU Bei-wu, XUE Jian-ping, YU Jian-dong, WANG Lei, CAI Jing

Purpose：To evaluated the value of dual source CT with dual energy scan (DSDECT) in detection of the cholangiocarcinoma.Methods:Fifteen cases of cholangiocarcinoma were collected. They were all scanned with DSDECT. Dual-energy mode was used for the plain scan and portal venous phase scan. Three image sets were obtained, including a pure 80 kVp set, a pure 140 kVp set, and a 120 kVp set which was reconstructed as a weighted average of the 140 and 80 kVp acquisitions. The arterial phase was scanned in conventional mode. The attenuation difference between the tumor and normal hepatic parenchyma, the standard deviation (SD, Noise) of fat in the abdominal wall, the signal-to-noise ratio (SNR), the contrast-to-noise ratio (CNR), the CT dose index volume (CTDI) and effective dose (ED) were measured and compared.Results:In plain scan images, the attenuation differences of 140 kVp, 80 kVp, and 120 kVp were 12, 11.9, 13.7 HU in average, P＞0.05. In portal venous phase images, the attenuation difference of three groups were 10.4, 32.7, 14.6 HU in average, P＜0.05. In plain scan image, the SD of the three groups was 13.8, 18.3 and 11.6 in average, the SNR were 7.2, 6.5 and 7.4, and the CNR were 1.1, 0.8 and 1.3. In portal venous phase images, the SD were 14.3, 18.3 and 13.6 in average, the SNR were 7.6, 6.4 and 8.9, the CNR were 1.1, 2.4 and 2.2, P＞0.05. CTDI of three groups were 11, 11.1 and 16.8, and ED were 4.3, 4.4 and 7.2, P＜0.05.Conclusion:The images of 80 kVp were the best for the detection of the cholangiocarcinoma. The quality of image was not declined and the radiation was reduced signifcantly.

Dual-source； Dual-energy； Tomography, X-ray computed； Cholangiocarcinoma

R445.3

1006-5741（2016）-06-0511-05

2015.12.14;修回时间：2016.01.05)

中国医学计算机成像杂志，2016，22：511-515

上海交通大学医学院附属新华医院放射科

通信地址：上海市杨浦区控江路1665号，上海200292

凃备武（电子邮箱：tubeiwu@163.com）

上海市卫生局面上项目No.20124168

Chin Comput Med Imag，2016，22：511-515

Department of Radiology, Xinhua Hospital, Shanghai Jiaotong University

Address: 1665 Kongjiang Rd., Shanghai 200092, P.R.C.