多层螺旋CT下肢动脉血管成像：容积再现及最大强度投影图像质量的影响因素

周淑琴，陈志光，李宁娜，刁换胜（通信作者）

广州中医药大学第二附属医院医学影像科 （广东广州 510020）

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2017年6－11月临床拟诊周围动脉闭塞性疾病 （peripheral arterial occlusive disease，PAOD）或术前需要进行下肢动脉CTA检查的61例患者的临床资料, 男47例，女14例；年龄19～85岁，中位年龄65岁。

1.2 方法

1.2.1 扫描设备和参数

采用Toshiba Aqulion 64层螺旋CT机。患者取仰卧位，以双侧腘动脉作为监测触发点。使用双筒高压注射器经肘正中静脉先以4.0 ml/s注入非离子型碘对比剂（ultravist 370 mgI/ml）100 ml，随即以相同流率追加40 ml 0.9%氯化钠注射液。启动对比剂智能跟踪Sure-Start技术，于开始注射对比剂后20 s对监测层面进行连续动态扫描，待观察到任意一侧腘动脉出现对比剂即启动扫描，范围覆盖腹主动脉下段至足底。

管电压采用100 kVp或120 kVp，其中部分低管电压组配合管电流调制技术（预设噪声指数10，管电流限值50～400 mA），球管旋转速度500 ms/rot，准直64 mm×0.5 mm，螺距因子0.828，C-FOV 400 mm。扫描为头足向。

1.2.2 图像重建和后处理

设定层厚1.0 mm，间隔0.8 mm，分别以卷积核FC11，FC12，FC13，FC14，FC15重建主-髂段图像，获得信号强度相同而噪声不同的5组数据，数据重建后传至工作站（Vital，Vitrea 2，V3.9）进行图像后处理。显示方法包括VR和MIP。观察VR图像的窗设置为窗宽250 HU，窗位300 HU；观察MIP图像的窗设置为窗宽600 HU，窗位400 HU。

1.2.3 数据测量

用感兴趣区（region of interest，ROI）法测量腹主动脉CT值，ROI位于血管腔内并尽可能大，同时避免容积效应的影响。测量左、右腰大肌CT值并计算平均数代表背景信号（ROI面积为10 mm2），取平均值。测量周围空气CT值的标准差（SD）代表图像噪声（noise, N），分别取左、中、右三点（ROI面积为10 mm2），取平均值。信噪比（signalto-noise ratio,SNR）=腹主动脉CT值/图像噪声；对比噪声比（contrast-to-noise ratio,CNR）=（腹主动脉CT值-背景信号）/图像噪声；对比度=腹主动脉CT值-背景信号。

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1.3 效果评价

由2名在血管影像诊断方面有经验的放射科医师采用盲法独立完成，在后处理工作站上分别对所有患者VR和MIP图像质量进行主观评价，并进行观察者间一致性分析。最后结果以取得一致意见为准。

MIP和VR图像各分为4个等级：4分（优秀）为血管清晰，对比好，血管壁光滑；3分（良好）为血管清晰，对比良好，血管壁轻度毛糙但不影响诊断；2分（中等）为血管对比不佳，小血管、边缘分支及侧支血管观察受影响或血管壁明显毛糙，但仍可诊断；1分（差）为血管观察不清，无法诊断。每例患者的总体图像质量定义为三部分血管中图像质量评分的最低值。

1.4 统计学处理

采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析。符合正态分布的计量资料两两比较采用独立样本t检验，方差不齐计量资料采用秩和检验，α=0.05作为检验水准，P＜0.05为差异有统计学意义；采用Spearman秩相关分析CNR、SNR及N与图像质量的相关性，确定VR和MIP图像质量影响因素；2名观察者对图像质量总体评价的一致性采用Kappa检验。

2 结果

61例主-髂段5种不同重建算法（FC11，FC12，FC13，FC14，FC15）共获得305组VR和MIP图像。

2.1 CNR、SNR及N与图像质量的相关性

以VR和MIP图像等级评价为标准，采用Spearman秩相关分析CNR、SNR及N与图像质量的相关性，结果发现，与VR图像相关性：CNR=0.73，SNR=0.72，N=-0.59；与MIP图像相关性：CNR=0.61，SNR=0.60，N=-0.48。

2.2 VR、MIP优秀与良好图像的CNR、SNR、N

以VR图像为评价目标，132图优秀，115图良好；优秀与良好图像的N、SNR和CNR比较，差异有统计学意义（采用两独立样本t检验，CNR：t=-11.014，P＜0.05；SNR：t=-10.673，P＜0.05；N ：t=7.455，P＜0.05）。见表1。

以MIP图像为评价目标，210图优秀，77图良好；优秀与良好图像的N、SNR和CNR比较，差异有统计学意义（采用两独立样本比较t检验，CNR：t=-11.667，P＜0.05；SNR：t=-11.239，P＜0.05；N：t=7.236，P＜0.05）。见表1。

优秀的MIP图像与优秀的VR图像CNR、SNR和N比较，差异有统计学意义（采用两独立样本比较t检验，CNR：t=-3.467，P=0.001；SNR：t=-3.397，P=0.001；N：t=3.419，P=0.001）。见表1。且VR对源图像质量的要求更高。

表1 VR与MIP优秀及良好图像CNR、SNR、N比较（±s）

表1 VR与MIP优秀及良好图像CNR、SNR、N比较（±s）

注：与良好图像比较，aP＜0.05；与MIP优秀图像比较，bP＜0.05

VR优秀 132 86.86±39.72ab 97.11±44.37ab 7.54±3.99ab良好 115 43.61±19.96 49.85±23.24 12.89±6.72 MIP优秀 210 71.69±39.16a 80.52±43.72a 9.26±5.27a良好 77 31.94±18.21 37.02±21.28 17.02±8.85

2.3 VR、MIP图像与5个参数的相关性

以FC11为标准处理，Spearman秩相关分析结果显示，主-髂段VR、MIP图像与5个参数（血管平均增强CT值、对比度、CNR、SNR和N）均存在相关性，与血管平均增强CT值、CNR、SNR以及对比度正相关，与N负相关；VR、MIP图像质量与CNR相关性最高，其次为SNR，而N对图像质量的影响最小。见表2。

表2 主-髂段VR、MIP图像与5个参数的相关性

以VR图像为评价目标，38例优秀，16例良好，7例中等。图像优秀与良好的5个参数比较，差异有统计学意义（血管平均增强CT值、对比度及N比较因方差不齐采用秩和检验，统计值 =-3.82，P＜0.001；统计值=-3.949，P＜0.001；统计值=2.609，P=0.017。SNR和CNR比较均采用两独立样本t检验，t=-4.534，P＜0.001；t=-4.727，P＜0.001），CNR对图像质量影响最大，其次为SNR，N对图像的影响最小。见表3。

以MIP图像为评价目标，48例优秀，11例良好，2例中等。图像优秀与良好的5个参数比较，差异有统计学意义（血管平均增强CT值、CNR、SNR及N值比较因方差不齐采用秩和检验，统计值=-4.39，P＜0.001；统计值=-6.126，P＜0.001；统计值=-5.861，P＜0.001；统计值=2.617，P=0.023。对比度比较采用两独立样本t检验，t=-3.479，P＜0.001）。CNR对图像质量影响最大，其次为SNR，N对图像的影响最小。见表3。

表3 VR与MIP优秀及良好CTA图像参数比较（±s）

表3 VR与MIP优秀及良好CTA图像参数比较（±s）

注：与良好图像比较，aP＜0.05

图像 例数（HU） SNR CNR VR优秀 38575.92±94.15a515.52±95.33a4.92±2.23a133.86±45.55a119.63±40.96a良好 16486.11±71.51 423.23±70.09 7.48±3.64 77.47±30.35 67.15±25.98 MIP优秀 48 558.89±96.20a497.53±97.89a5.20±2.34a124.41±46.20a110.64±41.79a良好 11 452.35±66.02389.56±64.02 8.39±3.88 63.55±26.39 54.54±22.85平均增强CT值（HU）对比度（HU）N

2.4 2名观察者对图像质量的评价一致性

2名观察者对图像质量总体评价具有较高的一致性（VR：Kappa=0.719，P＜0.05；MIP：Kappa=0.678，P＜0.05)。

3 讨论

现代CT技术的快速发展在带来更精确诊断的同时也伴随着更海量图像信息的产生。对于现在广泛应用的64层螺旋CT机，一次下肢动脉增强扫描所产生的容积数据图像约1 500幅（重建层厚1 mm，重建间隔0.8 mm），给传统横断面阅片模式带来了极大的挑战。现代影像诊断新模式要求能更直观综合地观察图像，对于血管成像更是如此，各种三维成像技术由此顺应而生并迅速发展起来。Fishman等[8]认为CTA的显示技术首先是VR，然后是MIP补充；联合VR与MIP并结合横断图像可充分反映CTA结果。Suzuki等[9]、Addis等[10]也验证了VR的显示优势，并且同时反映了VR定量血管管径优于其他技术。Suzuki等[9]研究还发现血管内造影剂密度和合理的重建卷积核都是影响图像的重要参数，也就是血管强化CT值是CTA的重要影响因素，而图像的N也是图像质量的重要构成部分。

本研究从CTA VR及MIP图像质量角度研究其与图像N、SNR和CNR的相关性，得出结论CTA三维MIP和VR图像质量的最主要影响因素是CNR，其次是SNR，与N相关性最低。说明较高的血管对比强化值是保障CTA三维图像质量优秀的最主要因素，与于红等[11]报道优秀的强化效果成就良好的CTA图像质量相似。并且VR图像质量对数据要求高于MIP。

本研究同时显示N对CTA图像质量的影响力不如血管强化对比度的影响力，说明保障CTA质量的关键是保证良好的目标血管强化值和对比度，在此前提下，可以通过各种技术合理降低X线辐射，虽然会增加N，但对CTA三维重建图像（VR、MIP）质量影响较小，因此低剂量CTA也有足够的发展空间。

本研究的缺陷之一是仅纳入下肢动脉主-髂段进行分析，原因在于主-髂段血管位于盆腔，体层较厚，图像N更明显，利用主-髂段的图像数据可以基本体现整个下肢动脉的图像分析结果。