门脉期能谱CT技术对提高肝硬化门静脉成像质量的研究

黄瑞岁，丁 可，尹 华，韦 学，赵沁萍，何 飞

（广西医科大学第三附属医院 南宁市第二人民医院放射科，广西 南宁 530031）

◁腹部影像学▷

门脉期能谱CT技术对提高肝硬化门静脉成像质量的研究

黄瑞岁，丁 可，尹 华，韦 学，赵沁萍，何 飞

（广西医科大学第三附属医院 南宁市第二人民医院放射科，广西 南宁 530031）

目的：探讨能谱CT技术对提高肝硬化患者门静脉成像质量的应用价值。方法：对临床明确有肝硬化病史的42例患者行上腹部CT增强扫描，平扫、动脉期采用常规螺旋扫描，门静脉期使用能谱扫描模式获得门静脉期最佳对比信噪比（CNR）单能图像和传统混合能量图像（QC图像），并行门静脉容积再现（VR）和最大密度投影（MIP）重组。测量两组图像中门静脉和肝实质的CT值、图像噪声，用肝实质作为对照测量门脉主干的CNR，并由两名具有10年以上腹部影像诊断经验的医师在盲法条件下对2组重建图像进行主观图像质量评分。两组间比较采用两独立样本t检验，两名医师对重建图像质量一致性评估采用Kappa检验。结果：门静脉最佳CNR单能图像能量水平集中在50～53 keV左右。最佳CNR单能图像上门静脉和肝实质的CT 值、图像噪声和门静脉-肝实质的 CNR（分别为（300.82±33.07）HU，（147.53±22.65）HU，26.48±3.87，5.87±1.35）均高于 QC 图像（分别为（150.05±27.36） HU，（98.96±16.33） HU，16.78±3.10，3.06±0.99），两者间差异有统计学意义（P＜0.01）。 两名医师对最佳CNR单能重建图像质量评价一致性（Kappa值为0.759）高于QC重建图像（Kappa值为0.521）；两组图像质量评分分别为（4.17±0.72）分和（3.06±0.55）分，差异有统计学意义（P＜0.01）。结论：能谱CT最佳CNR单能量图像能明显提高肝硬化门静脉与肝实质的CNR，使门静脉及其分支的图像质量显著提高。

肝硬化；门静脉；体层摄影术，螺旋计算机

MSCT门静脉成像 （CT portal venography，CTPV）是目前评估门静脉的主要检查方法。肝硬化患者由于血流动力学发生改变且常合并有多种并发症，影响血液循环致进入门静脉内的对比剂浓度较低，门静脉图像质量不高。传统上主要通过增加对比剂剂量、改变扫描时间得到较高质量的CTPV图像[1]。但随着对比剂用量的增加，对比剂肾病等并发症发生率随之提高；改变扫描时间难以保证在理想时期完成扫描，甚至会增加患者接受的辐射剂量[2]。如何减少对比剂用量及不改变扫描时相的条件下获得高质量的门静脉图像，是放射科医师的工作重点。宝石CT 能谱成像（Gemstone spectral imaging，GSI）技术提供了这种可能性。目前虽已有将能谱CT技术用于门静脉成像的报道，但多数为正常门静脉成像，在病理状态下的肝硬化病例报道较少[3-4]。本文旨在通过使用能谱CT最佳单能量成像技术在提高肝硬化患者门静脉成像质量中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象

回顾性分析本院2015年1月—2016年5月42例确诊为肝硬化的患者，经病理活检证实14例，临床症状、实验室检查及影像学检查证实28例。肝功能A级19例，B级15例，C级8例，其中男29例，女 13 例，年龄 33～72 岁，平均（52.39±5.28）岁。 排除肝脏占位性病变、布-加综合征、门静脉及其分支血栓形成、脾切除及门静脉高压分流术后患者。所有患者均签署能谱CT增强扫描知情同意书。

1.2 检查设备与方法

采用GE Discovery HD750能谱CT机行上腹部CT增强扫描，扫描范围为膈顶至双肾下极水平。扫描条件：管电压为140 kVp和80 kVp 0.5 s内瞬时切换，自动管电流，螺距0.984，层厚和层间距均为5 mm，FOV 36 cm×36 cm。增强扫描采用非离子对比剂碘佛醇（300 mgI/mL），注射量 1.2 mL/kg，注射流率3 mL/s。平扫、动脉期采用常规螺旋扫描，动脉期扫描开始时间采用对比剂追踪技术监测而定，监测点位于腹主动脉起始部，于开始注射后15 s启动监测扫描，当监测阈值达到100 HU时开始扫描，门静脉期扫描开始时间为动脉期结束后30 s。门静脉期使用能谱扫描模式获得门静脉期最佳对比信噪比（CNR）单能图像和传统混合能量图像（QC图像）。

1.3 图像后处理和分析

客观评价：采用GE AW4.6工作站完成图像后处理。门静脉期图像应用能谱成像分析软件GSI viewer中的最佳CNR技术进行单能量图像的选择，门静脉ROI选择在门静脉主干，背景选择同层面内无肝脏血管解剖的肝实质区域，ROI面积不超过门静脉主干ROI的2倍，软件自动得出门静脉与肝实质的最佳CNR单能图像并保存，用于和QC图像比较。测量2组图像中门静脉和肝实质的CT值、肝实质图像噪声SD，用肝实质作为对照测量门脉主干的CNR，计算公式如下：CNR=（CT门静脉-CT肝）/SD肝。

主观评价：采用容积再现（VR）、最大密度投影（MIP）对最佳CNR单能图像、QC图像进行门静脉与侧支血管重建，将重建图像传到PACS工作站，隐藏图像信息，由两名具有10年以上腹部影像诊断经验的医师在盲法条件下对2组重建图像进行主观图像质量评价，采用5分制评分标准，根据图像上门静脉边缘锐利度、门静脉与周围肝实质对比度、显示门静脉分支级别进行综合评分[3]：5分，门静脉边缘锐利，与肝实质对比优，门静脉5级分支显示良好；4分，门静脉边缘较锐利，与肝实质对比良好，门静脉4级分支显示良好；3分，门静脉边缘较清楚，与肝实质对比中等，门静脉3级分支显示良好；2分，门静脉边缘不清楚，与肝实质对比较差，门静脉2级分支显示良好；1分，门静脉边缘模糊，与肝实质对比极差，仅肝内门脉1级分支显示良好。

1.4 统计学分析

应用SPSS 16.0软件对数据进行统计学分析，计量资料用均数±标准差（±s）表示。对2组图像中门静脉和肝实质的CT值、图像噪声、门静脉主干及肝实质的CNR、图像质量评分比较采用两独立样本t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。两名医师对重建图像质量一致性评估采用Kappa检验，Kappa值＞0.75为一致性好，0.40～0.75为一致性一般，＜0.40为一致性差。

2 结果

门静脉期能谱CT组成像可获得101组单能量点图像，其中包括最佳单能量点能谱图像。42例门静脉-肝实质的CNR曲线显示门静脉主干最佳CNR单能图像能量水平集中在50～53 keV，平均为（51.29±1.35）keV。最佳CNR单能图像门静脉和肝实质的CT值、图像噪声均高于QC图像，差异均有统计学意义 （t值分别为-22.77、-11.27、-12.72，P＜0.01）（图1）。最佳CNR单能图像上门静脉主干与肝实质的 CNR（CNR=5.87±1.35）高于 QC 图像（CNR=3.06±0.99），两者间差异有统计学意义（t=-10.88，P＜0.01）。两名医师对最佳CNR单能重建图像质量评价一致性 （Kappa值为0.759）高于QC重建图像（Kappa值为0.521）。两组图像质量评分分别为（4.17±0.72）分和（3.06±0.55）分，差异有统计学意义（t=-7.89，P＜0.01）（表 1）。 最佳 CNR 单能重建图像质量明显高于QC图像（图2a～2d）。

3 讨论

肝硬化患者后期由于易发生门静脉高压所致的侧支血管开放出现大出血而危及生命，因此，临床上如何能够无创、快速、直观地了解门静脉及其侧支循环血管的改变，对于治疗方案的选择、治疗效果的评价十分重要。CTPV是目前临床评价门静脉的主要方法，能够较清晰地显示门静脉及侧支血管的粗细、走行、范围及引流方向等，因此成为评价肝硬化门静脉高压患者门静脉主干、肝内血管分支及侧支血管开放程度的重要手段[5-6]。传统CT成像采用混合能量的X线，包含了不同能量水平的光子，X线与物体作用时在高能段以康普顿效应为主，低能段以光电吸收为主，所以当X线穿过人体时，首先会过滤掉低能量，从而产生线束硬化效应，导致CT值不准确和硬化伪影产生；同时混合能量间的平均效应也会降低不同物质间的对比度，使固有信噪比较低，影响病灶的检出。为了提高门静脉成像质量，通常采用大剂量、高浓度、快速流量静脉团注对比剂及多期动态增强扫描的方法。而肝硬化患者随着肝硬化程度不同，血流动力学改变也不同，加上常合并有多种并发症，上述这些方法不仅会增加患者肾脏负担，甚至导致对比剂肾病，同时也会增加患者接受的辐射剂量。如何能在不增加对比剂用量及不改变扫描时相的条件下，获得高质量的门静脉图像，是我们研究的重点。

表1 42例肝硬化患者最佳CNR单能图像客观和主观评价结果比较（±s）

表1 42例肝硬化患者最佳CNR单能图像客观和主观评价结果比较（±s）

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能谱CT成像除了能够获得传统的混合能量图像外，较常规多层螺旋CT的一个最大的优势是可以生成40～140 keV能量段的多组单能量图像，从而为我们提供更多的信息，产生更大的临床价值。单能量图像在不同能量水平具有不同特征，低能量图像可增加组织的对比度，但噪声增高；高能量图像中图像硬化伪影少，但组织对比度减小。所以在低能量图像上可以更好地观察组织细节，增加病灶、血管与周围组织的CNR，因此能够更加清晰地显示门静脉及其分支。在某一能量水平，对比与噪声间达到了一个最好的平衡，病灶与实质脏器之间的衰减差异可以达到最大和噪声最低，即最佳CNR，这一能量水平就是该病灶的最佳keV值[7-9]。能谱CT技术在肝脏结节性病变的诊断及鉴别诊断、肝静脉的显示等相继有报道，并逐渐展现出它的优越性[10-11]。

本研究结果显示，通过对门静脉最佳CNR单能图像的选择，确定门静脉成像的最佳keV值在50～53 keV左右，从而获得了门静脉与肝实质最佳CNR单能图像，使门静脉与肝实质对比差异更明显，对比度与噪声达到了一个最好的平衡，更好地显示了门静脉血管及其分支。CNR在CT血管成像中是至关重要的因素，即使是在肝硬化患者血流动力学发生改变的情况下，最佳CNR单能图像中门静脉-肝实质的CNR仍明显高于QC图像。因此，可以看到VR及MIP重建图像的质量明显高于QC图像，能更清晰地显示肝硬化门脉高压患者的门静脉主干扩张程度、肝内血管分支及侧支血管开放情况。同时，两名医师对最佳CNR单能重建图像质量评价一致性明显高于QC重建图像，说明最佳CNR单能重建图像的客观性及可靠性，观察者间存在的偏倚较小，更少受到观察者自身的经验、水平等因素的干扰。值得一提的是，在最佳单能图像中，对比度与噪声达到一个平衡，已经能够很好地显示门静脉血管，如果一味选择更低能量的单能图像，虽然门静脉的CT值会有所增高，但相应地，图像噪声也会增加更为明显，图像清晰度随之大幅下降，反而无法获得优质的门静脉图像[12]。

本研究有一定局限性。本次研究采用的是常规肝脏增强扫描参数，是在标准对比剂浓度、剂量、注射速度及扫描时间条件下进行的能谱CT门静脉成像。如何在进一步降低对比剂浓度及辐射剂量的前提下，保持相似的图像噪声，提高门静脉和肝实质的CNR，从而还能获得高质量的门静脉图像，是我们下一步研究的重点。

综上所述，在肝硬化患者情况较差、增加对比剂效果不佳、扫描时机难以把握的情况下，应用能谱CT技术最佳CNR单能图像的选择进行门静脉成像，明显提高了肝硬化门静脉与肝实质的CNR，使门静脉及其分支的图像质量显著提高。

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Study on using spectral CT technology for improving imaging quality of portal venography in cirrhosis

HUANG Rui-sui,DING Ke,YIN Hua,WEI Xue,ZHAO Qin-ping,HE Fei
(Department of Radiology,Nanning Second People’s Hospital,Nanning 530031,China)

Objective:To investigate the effect of spectral CT technology for improving imaging quality of portal venography in cirrhosis patients.Methods:42 patients with cirrhosis underwent enhanced CT scans spectral CT mode in the portal phase and conventional helical mode in other phase.The best contrast-to-noise ratio(CNR)for main portal veins,as well as the conventional polychromatic images were obtained in the portal phase,and volume rendering and maximum intensity projection were created to show the portal veins.CT value of the main portal vein,liver parenchyma and image noise were measured.Overall imaging quality were assessed by two radiologists with more than 10 years’experience of abdominal imaging diagnosis.Comparison between the two groups by using independent-samples t test.Inter-observer agreement in subjective image quality was assessed by Kappa statistics.Results:The monochromatic images at 50～53 keV were found to have the best CNR for portal veins.CT value of the main portal vein and liver parenchyma,the image noise and the CNR of optimal monchromatic images were statistically significantly higher than that of polychromatic images,respectively(P＜0.01).In the comparison of image quality,the optimal monochromatic reconstructed images(Kappa value=0.759)were higher than polychromatic reconstructed images(Kappa value=0.521).The image quality scores of two groups were 4.17±0.72 and 3.06±0.55.There were significant differences between the image quality scores of two groups(P＜0.01).Conclusion:Monochromatic images of spectral CT could improve CNR for display portal veins and improve the image quality.

Liver cirrhosis;Portal vein;Tomography,spiral computed

R657.31；R814.42

A

1008－1062（2017）05－0341－04

2016-08-09；

2016-09-05

黄瑞岁（1987-），女，广西百色人，住院医师。 E-mail：huangruisui.yy@163.com

黄瑞岁，广西医科大学第三附属医院 南宁市第二人民医院放射科，530031。E-mail：huangruisui.yy@163.com