能谱CT智能匹配技术联合自适应迭代重建技术在布加综合征中的应用

苏蕾，胡丽丽，吴艳，高剑波

郑州大学第一附属医院放射科，河南郑州 450052；

布加综合征（Budd-Chiari syndrome，BCS）是一种复杂的静脉血管系统疾病，目前能谱CT肝脏静脉系统成像研究主要集中在门静脉[1-4]。可以通过增加对比剂用量、浓度或增加X线剂量等获得较高质量的图像，但同时也增加了对比剂不良反应的发生率和X线辐射剂量。第二代能谱CT中的智能匹配技术可根据受检者的体型和给定噪声指数（noise index，NI）自动选择适合受检者的能谱扫描参数，从而实现个体化能谱成像，有利于减少受检者的辐射剂量。本研究拟探讨能谱 CT智能匹配技术联合自适应迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技术在提高 BCS图像质量、减少对比剂用量及优化辐射剂量中的价值，以提高 BCS的诊断正确率，为临床诊断和治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性纳入 2015年 7月—2016年12月郑州大学第一附属医院收治的因肝区疼痛、腹水、下肢水肿、色素沉着甚至下肢静脉曲张、上消化道出血等疑似BCS并行能谱CT血管成像的患者。排除标准：①患有严重心脏病、糖尿病、高血压等；②有碘过敏史患者；③18岁以下患者；④伴有甲状腺毒症者。经临床最终确诊为BCS患者120例，其中男78例，女42例；年龄25~74岁，平均（45±11）岁；体重指数（body mass index，BMI）18.74~34.81 kg/m2，平均（23.8±2.8）kg/m2。采用随机数字表法分为研究组和对照组，每组60例。两组患者性别、年龄、BMI比较，差异无统计学意义（P>0.05）；研究组有效管电流大于对照组，差异有统计学意义（P<0.01），见表1。本研究经医院伦理委员会批准，检查前所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery CT，研究组先行常规120 kVp上腹部平扫，然后采用能谱智能匹配技术（GSI~assist）进行能谱扫描，设置NI为12 HU，探测器宽度40 mm，转速0.6 s，螺距1.375∶1，层厚、层间距为5.00 cm，可智能匹配患者扫描所需的转速、管电流，对比剂采用碘海醇，用量1.6 ml/kg。对照组采用常规120 kVp扫描，自动管电流180~600 mA，转速、NI、螺距、层厚、层间距同研究组，对比剂采用碘海醇，用量1.8 ml/kg。研究组采用能谱分析软件，重组出40~60 keV的单能量图像，并分别采用滤波反投影（FBP）和ASIR技术（重组百分比为10%）获得A组和B组图像。对照组采用FBP技术重组获得C组图像。

扫描方法：扫描范围自膈顶部至肝脾下缘水平，扫描方向为头向足侧。增强扫描使用高压注射器经外周肘静脉注射对比剂碘海醇（欧乃派克，350 mgI/ml），采用双流率注射法（4.0 ml/s注入80%药量，2.0 ml/s注入20%药量，4.0 ml/s注入40 ml生理盐水）。采用智能追踪技术，监测肝门区门静脉主干，设置触发阈值为100 HU，扫描结束后延迟40 s扫描获得肝静脉及下腔静脉图像。

1.3 图像分析 扫描结束后，两种扫描方案的图像重建层厚、层间距均为1.25 mm及0.625 mm，数据测量采用1.25 mm，血管重建采用0.625 mm，在AW 4.6工作站采用GSI Volume Viewer软件对重建图像进行分析，测量并记录相关参数。所有图像的测量均采用横断面图像，测量血管时感兴趣区（ROI）尽量放置在血管的中心位置，占血管腔总面积的2/3，测量CT值时避开有栓子的管腔，每个部位在上下3个连续层面测量，取平均值。分别测量3组图像门静脉主干、肝静脉、下腔静脉、肝脏及前腹壁皮下脂肪CT值及标准差（SD），根据公式（1）计算门静脉、肝静脉、下腔静脉及肝脏的 CNR。测量前腹壁皮下脂肪及竖脊肌（双侧竖脊肌取平均值），以所测量的每个ROI CT值的SD值作为图像的噪声，分别表示为N脂肪和N竖脊肌。

其中，CT1为所测量血管的CT值，CT2为皮下脂肪CT值，SD2为皮下脂肪的标准差。

1.4 图像质量主观评价标准 CT图像的主观评分由2名有经验的影像科副主任医师采用盲法对各组图像进行评分，采用5级评分标准[5]：5分为总体图像质量优良，4分为总体图像质量高于平均水平，3分为总体图像质量处于平均水平，2分为总体图像质量欠佳，1分为总体图像质量不能接受。

1.5 扫描剂量 记录所有受检者扫描对应的 CT容积剂量指数（CT dose index volume，CTDIvol）及扫描长度（L），根据公式（2）、（3）计算剂量长度乘积（dose-length product，DLP）及有效剂量（effective dose，ED）。

其中，K为不同部位的转换系数，欧盟委员会CT质量标准指南[5]中腹部的K值取0.034 mSv/（mGy·cm）。1.6 统计学方法 采用SPSS 21.0软件，计量资料以x±s表示，方差齐时采用单因素方差分析，方差不齐时采用DunnettT3检验，组间比较采用Bonferroni法。BMI与CTDIvol的相关性采用Pearson相关分析。3组图像的总体图像质量评分采用Kruskal-WallisH检验。P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射剂量 研究组与对照组辐射剂量差异无统计学意义（P>0.05）；研究组有效管电流高于对照组，差异有统计学意义（P<0.01），见表1。

表1 两组BCS患者的一般资料及辐射剂量比较（±s）

表1 两组BCS患者的一般资料及辐射剂量比较（±s）

注：BMI：体重指数；CTDIvol：CT容积剂量指数；DLP：剂量长度乘积

分组例数 年龄（岁） 性别（男/女，例）BMI（kg/m2）有效管电流（mA）CTDIvol（mGy）DLP（mGy·cm）研究组60 43±1 3 36/24 24.39±2.80 287±64 9.88±2.23 344.82±42.42对照组60 44±7 42/18 23.31±2.73 198±69 9.01±2.23 312.43±51.23 t/χ2值P值1.402>0.05 3.197>0.05 2.013>0.05 6.71 9<0.0 1 0.056>0.05 0.049>0.05

2.2 图像质量主观评价 在40 keV水平，B组门静脉、肝静脉、下腔静脉及肝脏的 CNR均高于 A、C组，3组间差异有统计学意义（P<0.01）；在50 keV水平，B组门静脉CNR高于A组，肝静脉、下腔静脉及肝脏的CNR均高于A、C组，3组间差异有统计学意义（P<0.01）；在60 keV水平，B组肝脏CNR高于A组，门静脉、肝静脉及下腔静脉的CNR均高于A、C组，3组间差异有统计学意义（P<0.01）。两两比较结果显示：在40 keV水平，除A、C组门静脉、肝静脉、下腔静脉及肝脏的CNR差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各组间CNR差异均有统计学意义（q=5.019~23.129，P<0.05）；在50 keV水平，除 B组与 A组门静脉 CNR差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各组间CNR差异均有统计学意义（q=4.675~19.652，P<0.05）；在60 keV水平，除A组与B组间肝脏CNR差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各组间差异均有统计学意义（q=4.981~11.542，P<0.05）。见图1。

图1 3组BCS血管扫描图像CNR比较。A、B、C分别为40 keV、50 keV、60 keV单能量扫描

2.3 图像噪声 B组脂肪和竖脊肌图像噪声最低（图2），3组差异有统计学意义（P<0.001）。两两比较结果显示：B组分别与A、C组比较，脂肪和竖脊肌图像噪声差异有统计学意义（P<0.05），C组脂肪和竖脊肌图像噪声高于B组，但差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

图2 3组腹壁皮下脂肪、竖脊肌的图像噪声。A、B为C组，男，51岁，腹壁皮下脂肪、竖脊肌的图像噪声分别为13.5 HU、12.1 HU；C、D为B组，男，43岁，腹壁皮下脂肪、竖脊肌的图像噪声分别为13.3 HU、12.8 HU；E、F为A组，男，46岁，腹壁皮下脂肪、竖脊肌的图像噪声分别为16.4 HU、14.5 HU

表2 3组图像噪声SD值比较（±s，HU）

表2 3组图像噪声SD值比较（±s，HU）

分组N 脂肪N 竖脊肌A组14.55±2.07 16.21±2.01 B组11.13±1.19 12.49±1.60 C组12.33±1.92 13.24±1.91 F值8.748 9.917 P值<0.001<0.00 1

2.4 主观评分 在40~60 keV单能量水平，3组主观评分差异均有统计学意义（P<0.01）。两两比较结果显示：在40 keV水平，除A、B组差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各组间差异均有统计学意义（P<0.05）；在50 keV水平，除B、C组间差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各组间差异均有统计学意义（P<0.05）；在60 keV水平，除A、C组间差异无统计学意义（P>0.05）外，其余各组间差异均有统计学意义（P<0.05）。见表3。

表3 各组图像主观评分比较（±s，分）

表3 各组图像主观评分比较（±s，分）

分组例数40 keV 50 keV 60 keV A组60 2.97±0.46 3.45±0.56 3.68±0.59 60 B组3.12±0.49 3.67±0.61 3.91±0.66 C组60 3.61±0.53 3.61±0.53 3.61±0.53 Z值43.065 15.439 23.156 P值<0.01<0.01<0.01

3 讨论

3.1 低对比剂量在BCS中的应用价值 BCS是由于肝静脉或下腔静脉狭窄或闭塞，导致肝后性门静脉高压或下腔静脉高压，是一个慢性发展的过程，长期压力增高可继发肝内外侧支循环形成。既往对于肝脏静脉血管成像的研究对门静脉的报道较多，张龙敏等[6]研究发现，在降低对比剂浓度的前提下，GSI最佳CNR单能量图像能够很好地显示门静脉及其分支。Zhao等[4]研究发现，能谱CT单能量成像在降低对比剂用量的同时可以获得满意的门静脉图像。因此，能谱CT扫描模式的单能量成像可以应用于BCS血管成像。

由于对比剂到达门静脉的时间比较长，门静脉内对比剂的浓度经体循环血液的稀释而降低，尤其对于BCS患者，增宽静脉扫描的时间窗及增加对比剂浓度或剂量是获得理想的静脉系统血管图像的主要影响因素，这样增加了患者的辐射剂量，加重其经济负担，还可能引起或加重对比剂肾病[7]。本研究采用能谱扫描模式结合1.6 ml/kg进行对比研究，在不降低图像质量的基础上减少对比剂的用量，同时采用双流量对比剂注射法，在低对比剂用量的条件下保证了门静脉内对比剂的浓度。

3.2 低扫描剂量在 BCS中的应用价值 在能谱 CT应用的初期，大多数研究认为其剂量高于常规CT扫描[8]，随着能谱技术的发展，能谱CT成像与常规CT扫描成像可以达到相似的辐射剂量。与常规腹部扫描序列图像相比，能谱CT 65 keV单能量图像在空间分辨率、图像噪声及CNR方面所获取的图像与其相当[8]。林晓珠等[9]、吕培杰等[10]的研究表明，65 keV单能量图像的噪声低于常规 120 kVp图像，本研究结果发现，能谱智能匹配技术产生的单能量图像的噪声略低于常规120 kVp扫描，与该研究结论一致。

能谱CT是采用单源瞬时双kVp切换技术，无法降低管电压，仅能通过调整管电流降低辐射剂量[11]。吕培杰等[10]的研究发现，能谱智能匹配技术与能谱手动选择模式及常规120 kVp扫描的辐射剂量无显著差异。本研究发现，在相同的NI条件下，能谱智能匹配扫描模式与常规120 kVp扫描模式辐射剂量相当，两者差异无统计学意义（P>0.05）。因此推测与常规CT扫描相比，可以通过降低能谱CT管电流减少辐射剂量，并通过联合迭代重建弥补升高的图像噪声。

总之，能谱CT扫描模式较常规CT扫描减少了对比剂的用量，不但可以获得较常规CT扫描更佳的图像，而且通过能谱智能匹配技术的应用降低了患者的辐射剂量。然而，本研究仅对图像质量进行了评估，未涉及 BCS的诊断能力及临床应用，有待后续研究深入探讨。

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