低能量成像技术在布加综合征肝内门脉系统及下腔静脉系统成像中的临床应用

吴艳，苏蕾，侯平，蒋耀军，刘杰，高剑波

郑州大学第一附属医院 放射科，河南郑州 450052

低能量成像技术在布加综合征肝内门脉系统及下腔静脉系统成像中的临床应用

吴艳，苏蕾，侯平，蒋耀军，刘杰，高剑波

郑州大学第一附属医院 放射科，河南郑州 450052

目的探讨能谱CT低能量（keV）成像技术在布加综合征肝内门脉系统及下腔静脉系统成像中的临床应用。方法选取16例布加综合征患者，在GE Discovery CT机上进行腹部门脉系统及下腔静脉系统2期动态增强CTV扫描，分别在40、50、60、70 keV单能量并联合60%迭代技术重建图像，并与140 kVp混合能量图像比较，计算两期增强图像的门静脉、肝静脉及下腔静脉的对比噪声比（CNR）、信噪比（SNR）及其图像质量评分，并采用多样本非参数分析进行比较。结果门静脉主干、肝静脉及下腔静脉的最高CNR在40和50 keV联合60%ASIR的重建图像上得到，其CNR分别为门脉主干（15.13±11.39，13.31±10.16）、肝静脉（6.79±7.40、5.27±4.74）以及下腔静脉（4.03±3.27、3.24±2.74），与140 kVp混合能量图像比较，其差异均有统计学意义（P＜0.005）。50 keV单能量联合60%ASIR重建图像的主观评分均优于其他单能量组。结论能谱CT最佳单能量技术联合迭代重建技术可以明显提高布加综合征门脉系统及下腔静脉系统CTV图像质量，推荐使用最佳单能量为50 keV并联合60%ASIR迭代技术重建图像来显示门脉及下腔系统CTV。

能谱成像；自适应统计迭代重建技术；X线计算机体层摄影术；CT门静脉成像；布加综合征

能谱成像是CT能量成像的最新发展阶段，通过单球管双能瞬时切换来实现能谱成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI），可以极大地提高对细微结构的显像。单能量成像可以选取最佳能量（keV）以达到最优化成像质量[1-2]。目前CT检查作为一种快速、方便的影像方法被越来越多的应用于临床诊断，近几年我国接受CT检查的患者次数明显增加，其相应的辐射计量也迅速增加，这引起了放射防护部门及公众的密切关注，所以在减少辐射剂量的同时保证图像质量是CT检查将来的发展趋势。而静脉系统CTV成像一直是CT血管成像的一个难题及挑战，单能量技术可以优化血管成像，提高血管相对于周围组织显示的对比噪声比，明显提高静脉系统的CT值，使得静脉系统成像的成功率有了很大的提高。通过最佳单能量（低keV）的选择来提高静脉血管与周围组织的对比，使静脉系统得以清晰的显示。最近新出现的一种重建算法ASIR（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction）是基于噪声模型的数据空间的迭代重建，它可以降低由于辐射剂量的降低而增加的噪声[3]。在最新一代的能谱CT上使用低keV单能量成像联合ASIR迭代重建技术，可以在保证静脉系统良好显示的基础上最大限度的降低图像的噪声，此项技术可以应用于布加综合征门静脉、肝静脉及下腔静脉成像中，重建门静脉系统最佳对比噪声比（Contrast-to-Noise Ratio，CNR）的单能量图像，提高门静脉与肝实质的对比度，从而提高门静脉、肝静脉及下腔静脉血管的成像质量[4]。

1 材料与方法

1.1 研究对象

搜集2015年1月至5月，因怀疑布加综合征于郑州大学第一附属医院行腹部能谱CT门静脉、肝静脉及下腔静脉血管成像检查的患者30例，男26例，女4例，年龄25～59岁。其中下腔静脉型1例，混合型（肝静脉和下腔静脉）29例。

1.2 检查方法

1.2.1 设备及增强扫描方法

30例患者均采用GE Discovery CT (能谱CT机)，GSI扫描技术进行腹部扫描，扫描范围自膈顶部至双肾下极以下水平，头向足侧方向扫描。先行常规平扫，然后进行门静脉期及下腔静脉期增强扫描，采用管电压80、140 kVp瞬时切换，机架旋转时间为0.6 s，螺距1.375，固定毫安360 mA，层厚5 mm，重建间隔5 mm。对比剂为碘海醇（350 mI/mL），剂量为1.6 mL/kg，分两次注射，分别注射剂量和流率为80%（4.0 mL/s）和20%（2.0 mL/s）。对比剂注射完毕以后，以4.0 mL/s的流率注射生理盐水40 mL。应用对比剂智能跟踪技术监测门静脉主干，触发阈值为100 HU，下腔静脉期延迟40Vs后扫描。

1.2.2 数据处理

扫描结束后，分别重建层厚及重建间隔均为1.25 mm的40、50、60、70 keV单能量联合迭代技术的图像及140 kVp混合能量图像。将上述数据传至AW4.6工作站上，应用GSI Viewer 2.0软件，进行测量分析。

1.2.3 图像测量

在所有重建图像（不同增强时期扫描）横断面像上，使用相同的窗宽、窗位（窗宽1570 HU，窗位40 HU）观察门静脉、肝静脉及下腔静脉的情况，通过计算CNR和SNR，并结合门静脉、下腔静脉CT值及其与肝实质CT值差值对各组图像门静脉、下腔静脉质量进行客观评价。分别测量各组单能量（40 keV、50 keV、60 keV、70 keV）联合60%ASIR迭代技术的重建图像第一肝门处门脉主干CT值及SD值、肝静脉（最粗的分支或副肝静脉）CT值及SD值、肝段下腔静脉及第一肝门相应水平肝实质CT值及SD值，测量肝实质CT值时应避开胆管及血管结构，计算门静脉、肝静脉及下腔静脉的CNR及SNR。CNR=（CT1-CT2）/SD2；CT1为所测量血管的CT值，CT2为邻近肝实质CT值，SD2为邻近肝实质的标准差。ROI设定在同一层面、同一部位、大小为21～28 mm2。为了尽量减少部分容积效应对测量准确性的影响，选用1.25 mm的薄层放大图像测量，ROI尽量放在血管中心。CT图像的主观评分由有经验的2名影像科高年资医生分别单独对门静脉、肝静脉及下腔静脉图像质量进行评分，方法为对所有患者的门静脉系统进行血管VRT三维重建，通过VRT图像及断层图像进行观察门静脉、肝静脉及下腔静脉的密度、边缘清晰度、血管与周围组织的对比度及图像噪声等，采用5级评分标准：5分为很好，4分为良好，3分为一般，2分为差（尚可用于诊断），1分为很差（无法诊断）。

1.3 统计学方法

采用SPSS19.0统计软件，分别对门静脉期及下腔静脉期的各组单能量联合不同的迭代技术重建图像上测得的数据进行多样本非参数分析进行比较，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

不同单能量（40～70 keV）在60%ASiR迭代重建技术下的图像中，各组单能量图像中PV、HV及IVC测得的CNR值均可见显著性差异，并均明显优于140 kVp混合图像的CNR值（表1）。另一方面，结合图像质量主观评分结果，在采用相同的对比度浓度、剂量、注射速率和延迟扫描时间的条件下，在50 keV单能量区间并联合60%ASIR重建技术时可以得到门静脉系统及下腔静脉系统的最佳图像质量，可以显示更细小的分支。

表1 不同单能量分别在60%ASiR迭代重建技术图像中PV、HV及IVC的CNR值及SD值

3 讨论

目前诊断布加综合征的检查方法包括超声、磁共振及多层螺旋CTPV。多层螺旋CTPV是临床诊断门静脉系统疾病的最常用、最有效的技术，其成像效果主要取决于门静脉的强化程度以及与肝脏实质的对比度。想要获得较好的质量的CTPV图像，以往的研究中常常通过增加造影剂剂量、浓度或增加X线剂量等扫描条件来实现，但是会同时增加对比剂的不良反应及X线辐射剂量。另外常规的CT扫描是从80～140 kVp范围内选取某一管电压获取相应的混合能量X射线，通过人体后衰减，计算该混合能量X射线的混合衰减系数，从而获得相应固定的混合能量图像。而能谱CT成像是通过单球管双能瞬时切换同向采集技术来获得40～140 keV范围内的101个单能量图像及140 kVp混合能量图像，它通过计算各个能量点的组织对X线的吸收衰减系数得到相应的CT值，从而能得到相应的能谱曲线[1]。根据物理特性，物质间的能谱曲线差异在低能量段更加显著，因此在低能量段的单能量图像中的不同物质的CT值差异最大。在某一能量水平所观察物质与邻近实质器官之间的衰减差异达到最高而图像噪声最小，这一能量水平便是该物质的最佳keV值。而通过最佳对比噪声比（CNR）单能量曲线获得的最佳单能量图像不仅能够提供高对比度，又能兼顾图像的最小噪声的同时而获得了清晰、精确的门静脉系统图像，已有相关腹部能谱CT扫描研究表明最佳CNR单能量图像可以提高门静脉的图像质量[5-9]。

CT图像自适应迭代（ASIR）重建技术是最新一代已经应用于临床的重建方法，它可以在降低患者的辐射剂量的同时又不损失图像质量。联合ASIR重建技术应用于能谱CT最佳单能量图像上可以进一步提高图像质量，降低噪声[3,4,10]。

本研究结果显示，结合图像质量主观评分，在能谱CT最佳单能量50 keV联合迭代60%ASIR重建技术的门静脉、肝静脉及下腔静脉CTV成像质量及对比噪声比（CNR）明显优于其他各组。

综上所述，采用能谱CT最佳单能量联合迭代（ASIR）重建技术可以明显提高布加综合征患者的门静脉、肝静脉及下腔静脉的图像质量，还能明显减少对比剂的剂量，此外在较低能量水平的最佳keV单能量图像上观察门、静脉血管，一方面可以提高所观察血管的CT值，另一方面又可以使该血管与周围组织间的对比度提高，从而改善图像质量。如何通过进一步优化扫描参数来更好地提高血管图像质量，值得进一步深入探讨研究。

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Clinical Application of Monochromatic Spectral CT Imaging for Portal Vein and Inferior Vena Cava Image Improvement in Patients with Budd-Chiari Syndrome

WU Yan, SU Lei, HOU Ping, JIANG Yao-jun, LIU Jie, GAO Jian-bo
Department of Radiology, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou Henan 450052, China

ObjectiveTo investigate the clinical effectiveness of application of monochromatic spectral CT imaging for portal vein and inferior vena cava image improvement in patients with buddchiarissyndrome.MethodsAltogether 16 patients with budd-chiari syndrome were selected and scanned by using GE Discovery CT machine to achieve the spectral CT images of the portal venous phase (PVP) and the hepatic venous phase (HVP). Spectral CT images of 4 monochromatic energy level ( 40, 50, 60, 70 keV) with 60% ASIR were reconstructed for comparison. Regions-of-interest (ROIs) were placed in the portal vein (PV), hepatic vein (HV), inferior vena cava (IVC) to measure CT value and image noise (SD). Signal-to-noise ratio (SNR), contrast-to-noise ratio (CNR) and quantitative measurements of vessels were calculated. Image quality for all groups was statistically compared.ResultsCNR of PV, HV and IVC in 40 keV and 50 keV data sets were (15.13±11.39, 13.31±10.16), (6.79±7.40, 5.27±4.74) and (4.03±3.27, 3.24±2.74), respectively. It was found that CNR of vessels in 40 keV and 50 keV was higher than those of other keV data sets. There was statistical difference for CNR of vessels between monochromatic images and 140 kVp images. Image quality of 50 keV with 60% ASIR was better than other lower monochromatic energy images.ConclusionMonochromatic images of lower energy associated with ASIR reconstruction from spectral CT imaging demonstrated the best vascular contrast for the portal vein (PV) and inferior vena cava (IVC) in the patients with budd-chiari syndrome. 50 keV monochromatic images with 60% ASIR improved the diagnostic ability of CTV (PV and IVC) in budd-chiari syndrome.

spectral imaging; adaptive statistical iterative reconstruction technique; X-ray computed tomography; CT portal venography; Budd-Chiari syndrome

R575

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.005

1674-1633(2016)07-0016-03

2015-12-28

高剑波，教授。

通讯作者邮箱：cjr.gaojianbo@vip.163.com