双源CT单能量成像技术在肾动脉CTA检查中的应用

李开 邵国良 谢铁明 李升 石磊 杨永波

双源CT单能量成像技术在肾动脉CTA检查中的应用

李开 邵国良 谢铁明 李升 石磊 杨永波

目的 探讨双源CT单能量成像技术在肾动脉CT血管成像（CTA）检查中的应用价值。方法 对30例肾动脉CTA检查患者采用双能量模式扫描并将数据发送到双能量后处理软件，然后采用单能量成像技术以不同管电压所对应的平均能量进行保存图像，共得到 4 组图像[80kV（56kev）、100kV（63kev）、120kV（69kev）、140kV（76kev）]；测量并记录 4 个能级组肾动脉 CT值，并计算肾动脉对比噪声比（CNR）及信噪比（SNR）；记录不同能级下容积再现（VR）、最大密度投影（MIP）肾动脉分支显示情况。结果 肾动脉CT值随着能级增高呈下降趋势（P＜0.05），与56kev组比较，其他3组分别下降了20.38%、34.44%和45.80%。CNR、SNR随着能级增高而升高（P＜0.05），与56kev组比较，其他3组CNR分别增加了16.60%、28.70%和38.40%，SNR分别增加了24.27%、58.94%和90.37%。噪声随着能级增高而降低（P＜0.05），与56kev组比较，其他3组噪声分别降低了32.91%、51.08%和64.21%。结论 双源CT单能量成像技术可以摸拟不同管电压下肾动脉成像，为低能级扫描提供条件。

辐射剂量 低电压 计算机体层成像 血管造影术

CT血管成像（CTA）具有无创、低风险以及提供更多影像信息的特点，目前广泛应用于临床[1]；但是CTA扫描范围大，所需团注对比剂量多，易造成高辐射剂量及碘对比剂相关肾病。低剂量、低对比剂量是目前CTA研究的重点。肾动脉CTA可以无创地显示肾动脉主干及各级分支，是肾肿瘤术前判断有无肾动脉解剖变异以及肾动脉疾病的主要影像学检查方法。以往低剂量血管成像大多是分高、低管电压组进行对比研究，而本研究采用双源CT双能量扫描模式，利用单能量成像技术在同一对象上进行不同能量的显示，以达到不同条件下肾动脉图像显示的对比，从而探讨低能级条件下双源CT单能量成像技术在肾动脉CTA检查中的应用价值。

1 对象和方法

1.1 对象 选择本院2016年3至11月行肾动脉CTA检查的30例患者，其中男16例、女14例，年龄34～73（54.4±9.17）岁。排除有检查禁忌证（如碘过敏、肾功能差等）的患者。所有患者自愿签署知情同意书。

1.2 方法

1.2.1 检查仪器和方法 检查前禁食、水6h；使用德国西门子Somatom Definition Flash双源64排CT机，扫描范围从肾上极至髂脊，采用脚先进模式，深吸气后屏住扫描；使用双筒高压注射器经肘静脉注射对比剂（碘普罗胺，优维显 370，100ml：76.89g），流率 4.5ml/s，总量 1ml/kg；注射结束后加注0.9%氯化钠溶液30ml；使用智能追踪监测扫描，阈值100HU，监测位置为肾动脉起始处。双能量模式扫描参数：A球管100kV，参考电流230mA；B球管为加锡140kV，参考电流178mA；开启CARE Dose 4D模式，扫描层厚5mm，探测器32×0.6，螺距0.85，旋转时间0.5s，重建层厚1mm。图像窗宽350，窗位20。将双能量数据1mm发送双能量后处理软件，选择单能谱（monoenergetic）软件，可供选择能量范围为 40～190kev；通过调节滑块分别以不同管电压对应的平均能量进行分组保存，分别为 80kV（56kev）组、100kV（63kev）组、120kV（69kev）组、140kV（76kev）组。对不同能级下的图像进行容积再现（VR）、最大密度投影（MIP）等三维后处理。

1.2.2 图像分析 对不同能级下的图像进行图形测量评价。（1）客观评价：测量记录同一层肾动脉起始处及竖脊肌CT值和标准差，感兴趣区（ROI）大小为10mm2，计算3次测量结果的平均值，根据公式计算对比噪声比（CNR）、信噪比（SNR）。SNR=CT肾动脉/SD肾动脉，CNR=（CT肾动脉-CT竖脊肌）/SD竖脊肌；其中 CT肾动脉为肾动脉的平均CT值，SD肾动脉为肾动脉CT值的标准差，CT竖脊肌为竖脊肌的CT值，SD竖脊肌为背景噪声。（2）主观评价：由2位主治医生采用双盲5分评价法对4组患者肾动脉VR和MIP图像进行评价：肾动脉清晰显示，与周围组织界限清晰可辨，可显示肾动脉第4级属支为5分；肾动脉边缘较锐利，显示清晰，与周围组织对比明显，能显示肾动脉第3级属支为4分；肾动脉较清晰，与周围组织分辨较锐利，能显示肾动脉第2级属支为3分；肾动脉显示较差，与周围组织对比较差，仅显示肾动脉第1级属支为2分；肾动脉显示不清，仅能显示肾动脉主干为1分。

1.3 统计学处理 应用SPSS 20.0统计软件。计量资料

2 结果

2.1 图像质量评分比较 不同能级的4组图像都能较好地显示肾动脉及其分支，见图 1。56kev、63kev、69kev、76kev 组图像质量评分分别为 （3.90±0.49）、（3.93±0.45）、（4.00±0.49）和（4.06±0.34）分，差异无统计学意义（F=1.27，PP＞0.05）；2位医生对图像的评分一致性较高（κ=0.79，P＜0.05）。

图1 1例患者不同能级下肾动脉VR及MIP图像[a-b：80kV（56kev）下肾动脉图像，肾动脉主干（箭头所示）、三级分支（三角形所示）显示清楚，颗粒略粗，图像质量评分4分；c-d：100kV（63kev）下肾动脉成像，肾动脉主干（箭头所示）、三级分支（三角形所示）显示清楚，边缘光滑锐利，图像质量评分4分；e-f：120kV（69kev）下肾动脉成像，肾动脉主干（箭头所示）、三级分支（三角形所示）显示清楚，对比好，边缘光滑，图像质量评分4分；g-h：140kV（76kev）下肾动脉成像，肾动脉主干（箭头所示）、4级分支（三角形所示）显示清楚，对比好，图像质量评分5分]

2.2 肾动脉CT值、CNR、SNR及噪声比较 肾动脉CT值随着能级增高呈下降趋势（P＜0.05），与56kev组比较，其他3组分别下降了20.38%、34.44%和45.80%。CNR、SNR随着能级增高而升高（P＜0.05），与56kev组比较，其他3组CNR分别增加了16.60%、28.70%和38.40%，SNR分别增加了24.27%、58.94%和90.37%。噪声随着能级增高而降低（P＜0.05），与56kev组比较，其他3组噪声分别降低了32.91%、51.08%和64.21%，见表1。

3 讨论

双源CT有2套X线球管-探测器系统，2套X线球管可以使用不同的管电压、管电流扫描，同时采集到3组不同数据，即双能量模式扫描。双源CT可以在不增加辐射剂量的情况下，将得到的数据图像重建成40～190kev连续的151组虚拟单能图像[2]。常规CT发出的X线为混合能量X线，它的能量不是单一的，不同管电压有不同的X光能量曲线。本研究根据不同管电压的平均能量分为 80kV （56kev）、100kV（63kev）、120kV（69kev）和 140kV（76kev）组，在同一个检查者上模拟重建出不同管电压下的肾动脉成像。

表1 4个能级组患者的肾动脉CT值、CNR、SNR比较

随着CT技术的临床应用越来越广泛，CT成为最主要的医源性辐射危害的来源[3]。如何降低检查过程中的辐射剂量是当前研究的热点。辐射剂量受到多因素的影响，降低辐射剂量最常用的方法是降低管电压、降低管电流、增大螺距等。其中管电压决定了X线的质（即X线的穿透能力），辐射剂量与管电压的平方呈正比，改变管电压能有效降低辐射剂量[4]，但是图像噪声随之增大，即低能量水平增加了图像噪声[5]。有研究表明管电压80kV组与120kV组、100kV组比较，噪声偏高但图像能完成诊断，辐射剂量分别降低了33.6%和46.9%[6]。然而本研究各组辐射剂量无法计算出，因为在同一条件下进行的扫描。80kV（56kev）组噪声与其他3组比较差异均有统计学意义，100kV（63kev）、120kV（69kev）、140kV（76kev）组噪声较 80kV（56kev）组分别降低了32.91%、51.08%和64.21%，但是重建后的肾动脉图像及肾动脉分支显示清楚，不影响诊断。4个能级组肾动脉 CT值分别为 681.85、542.88、446.98和369.55HU，其他3组较80kV（56kev）组分别下降了20.38%、34.44%和45.80%。不同能级水平下肾动脉CT值变化较大，低能级呈高CT值的表现。有文献报道较低的管电压（100 kV或80kV）比常规管电压（120kV）能提高碘对比剂的CT值，增加CTA血管与周围组织的对比[7-10]。姚金坤等[11]研究结果显示管电压120kV降至80kV时，动脉CT值升高71.90%，而辐射剂量下降约55%。主要由于碘对比剂边缘值（K值）的关系，低管电压所产生的X线能量更接近K值，含碘的血管发生光电效应的概率大大增加，提高了衰减系数，增加了碘对比剂的CT值。因此，应用低管电压行血管成像不仅可以大幅度降低辐射剂量，还能降低患者的对比剂量。

本研究最大特点归纳如下：（1）利用双源CT单能量成像方法，对同一例检查者一次扫描就能完成不同管电压（大致相近平均能量）下的肾动脉成像，较以往用不同条件下进行分组扫描的设计更为便利，可以减少患者二次扫描的风险；（2）可以给低能级扫描肾动脉成像提供有利的条件；（3）不足之处在于不同管电压只是用一个平均的能量来代替，并不是单一的，这样造成的误差就无法避免；缺少低对比剂量组的比较，无法明确80kV需要多少对比剂量。

综上所述，双源CT单能量成像技术可以摸拟不同管电压下肾动脉成像，为低能级扫描提供条件。

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2016-12-23）

（本文编辑：陈丹）

10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.18.2016-2182

310022 杭州，浙江省肿瘤医院放射科

邵国良，E-mail：738403817@qq.com