宽体探测器单源双能CT 肝脏图像质量评价

王 楠 刘爱连 刘义军 刘静红 朱姣姣 杨伟萍

多层螺旋CT 是目前临床应用最广泛的肝脏影像学检查方法。随着设备和技术的发展，在原有空间分辨率、时间分辨率的基础上，能谱CT 增加了能量分辨率及理化性质分辨率[1]，并以其特有的单能量图像、有效原子序数、基物质浓度及能谱曲线等，为临床诊断提供了更多的分析工具和定量指标[2-3]。而图像质量是放射科医师一直关注的重点，亦是正确诊断的首要条件[4]。如何在能谱成像过程中，进一步提高图像质量具有重要临床应用价值。本文将宽体探测器Revolution CT 机与HD 750CT 机进行对比，探讨能谱成像模式的肝脏图像质量。

方 法

1. 一般资料

收集2017 年10 月至11 月应用Revolution CT 机进行上腹单源双能CT 增强扫描的患者，为A 组；以及同时期应用HD 750 CT 机进行上腹单源双能CT增强扫描的患者，为B 组。记录每位患者第一肝门层面图像的长径（a）、短径（b），计算腹围（L）：L=πb+2(a-b)。入组标准：①扫描模式为能谱扫描模式；②肝内无占位性病变，无脂肪肝；③腹围介于80 ～85cm。最终入组：A 组37 例，其中男27 例，女10 例，中位年龄63 岁；B 组39 例，其中男17 例，女22 例，中位年龄58 岁。

2. 扫描方法

所 有 检 查 均 在Revolution CT 机（GE Healthcare，USA）或Discovery HD 750CT 机上进行，Revolution CT 机扫描患者为A 组，HD 750CT 机为B 组。扫描前4 小时禁食、禁水。均采用能谱成像模式（gemstone spectral imaging， GSI），管电压为高低能量（140kVp 和80kVp）瞬时切换，管电流320mA-400mA，球管转速0.6s/r。A 组：ASiR-V40%，探测器宽度80mm，螺距0.992：1；B 组：ASiR40%，探测器宽度40mm，螺距1.375：1。两组扫描层厚/层间隔5mm，矩阵512×512，扫描野L，标准图像重建。平扫后采用高压注射器于肘静脉注射碘对比剂（碘海醇300 mgI/ml）80ml，速率3.5ml/s。动脉期为注药后28s 开始扫描，门脉期为动脉期后再延迟28s，平衡期为门脉期后90s。

3.辐射剂量

记录每位患者的管电流及容积CT 剂量指数（volume CT dose index， CTDIvol）。

4. 图像分析与测量

4.1 客观评价：原始图像传至AW4.6 工作站，利用能谱分析软件（GSI viewer）分别在5mm 平扫mono 图像（40keV、50keV、70keV）及5mm 门静脉期图像（40keV、50keV、70keV）进行测量。两位医师分别于第一肝门层面肝右叶内放置3 个ROI，大小为10mm×10mm，于平扫图像同层面右侧背部皮下脂肪放置三个ROI，大小为5mm×5mm，于门静脉期图像同层面右侧放置三个ROI，大小为5mm×5mm。测量数据包括肝脏、皮下脂肪、竖脊肌的CT 值和标准差（standard deviation，SD），所测数据分别取均值。计算肝脏的对比噪声比（contrast noise ratio， CNR）：CNR=(CT肝脏-CT竖脊肌或皮下脂肪)／SD竖脊肌或皮下脂肪，计算肝脏的信噪比（signal noise ratio， SNR）：SNR=CT肝脏／SD竖脊肌或皮下脂肪。

4.2 主观评价：由两位医师（分别工作5 年，3 年）共同对两组图像进行4分制主观评价（4分好，1分差），意见不统一时协商一致，评分标准根据在合适窗宽、窗位条件下，观察肝脏边缘清晰度，肝实质的噪声及伪影以及门静脉显示是否清晰、与周边肝实质的对比情况（表1）。

5. 统计学分析

运用SPSS 22.0 统计分析软件，对两位医师所测量数据进行组内相关系数(intraclass correlation coefficient， ICC)检验，ICC ＞0.75 为一致性良好。若一致性良好，选择高年资医师测量数据进行后续统计学分析。应用Mann-Whitney U 比较两组间管电流，主观评分，平扫图像（70keV）肝脏CNR 及平扫图像（40keV）肝脏SNR 的差异性；应用独立样本t 检验比较两组间年龄，腹围，CTDIvol，平扫图像（40keV）肝脏SD 值、CNR，平扫图像（70keV）肝脏SD值、SNR，平扫图像（50keV）及门静脉期（40keV、50keV、70keV）图像肝脏SD值、CNR、SNR的差异性，P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

1.一般资料对比结果

A 组27 男，10 女，中位年龄63 岁；B 组17 男，22 女，中位年龄58 岁。两组患者年龄，腹围均无统计学差异（P＞0.05，表2）。

2.一致性检验

图1 A ～D.分别为Revolution CT 平扫（70keV）、门静脉期图像（70keV、50keV、40keV），主观评分分别为：2 分、4 分、3 分、3 分。

图1 A ～D.分别为HD750 CT 平扫（70keV）、门静脉期图像（70keV、50keV、40keV），主观评分分别为3 分、3分、2 分、2 分。

表1 主观评分表

表2 两组患者年龄对比结果

表3 两位医师测量数据一致性检验

表4 两组主观评分比较结果

表5 两组间各参数比较

表6 两组辐射剂量对比

两位医师测量数据一致性良好（组内相关系数“*”所示数据应用Mann-Whitney U 检验，代表Z值ICC＞0.8，表3）。

3.主观评分

A 组40keV、50keV、70keV 门静脉期图像主观评分高于B 组，差异有统计学意义(P＜0.05)，两组平扫图像主观评分差异无统计学意义（P＞0.05，表4，图2）。

4.客观评价

两组平扫图像肝脏CNR 及SNR 均有统计学差异(P＜0.05)，A 组CNR 及SNR 均 高 于B 组。40keV、50keV、70keV 门静脉期图像，两组SD 值，CNR 和SNR 均有统计学差异(P＜0.05，表5)，A 组SD 值低于B 组，CNR 和SNR 均高于B 组。

5.管电流及辐射剂量对比结果

两组管电流无统计学差异（P＞0.05）。两组CTDIvol 具有统计学差异（P＜0.05）。A 组CTDIvol低于B 组。结果见表6。

讨 论

常规多层螺旋CT因其成像速度快、密度分辨率高、避免器官重叠、价格适中等优点，成为临床工作中诊断肝脏疾病的首选影像学检查方法。但常规CT 成像通常采用120kVp 条件进行扫描，获得混合能量图像，产生硬化伪影[5]。而能谱CT 的高压发生器在亚毫秒内完成瞬时140 ～80kVp 高低能量的周期切换，可同时同角度进行两个能量的采样[6]，去除硬化伪影，获得单能量CT 值，能谱曲线，多种物质分析图像及相应密度值和有效原子序数，其优势越来越被学界认可[7-8]。实现能谱成像，探测器需具备以下特点：①初始速度快；②余晖效应低；③发射光谱和光电二极管良好的匹配性；④良好的通透性和稳定性[6]。因肝脏为双重血供器官，以门静脉供血为主，占70%～80%[9]，故肝脏增强图像选取门静脉期进行数据测量。

扫描条件分析：①管电流（mA）：X 射线管曝光时单位时间内由阴极发出轰击阳极靶面的电子流，管电流越大，所获取图像的SNR 越高[10]。本研究中Revolution CT 机与HD 750 CT 机管电流均在同一范围内（320 ～400mA）。②自适应统计迭代重建技术（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）首先建立噪声性质和被扫描物体的模型，并利用迭代的方法对噪声加以校正和抑制，得到清晰的图像。通过迭代重建技术，可以保证低剂量和图像质量的平衡[6]。全模型实时迭代重建技术（adaptive statistical iterative reconstruction-V， ASIR-V）是在基于模型的迭代重建（model-based iterative reconstruction， MBIR）基础上开发的一种新的迭代重建技术，MBIR 与ASIR 相比，较好保留了图像质量并降低图像噪声，缺点在于重建费时[11-12]。前置ASIR-V 通过调节管电流的模式改变辐射剂量，后置ASIR-V 重建时放弃MBIR 最为费时的系统光学模型，缩短了重建时间，进一步优化图像处理[13]。因随着迭代重建权重增加，噪声值逐渐下降[14]，故本研究两台CT 机控制在同等权重（40%），并均采用前置迭代重建，尽量保证可控因素一致。③探测器：探测器越宽，成像速度越快，图像质量越好。Revolution CT 机探测器采用新一代宝石材质，Z 轴16cm，具有优秀的初始速度和余晖效应性能。④螺距：增大螺距，扫描范围内任何一点暴露在X 线束下的时间将减少，辐射剂量随之下降，图像噪声增加。

研究结果显示：两组入组患者年龄、腹围及两台CT 机管电流无统计学差异(P＞0.05)，本次研究两组间图像质量及辐射剂量的差异不受其影响。主要分析参数包括平扫及门静脉期图像肝脏的SD 值、信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）。SD 值即噪声值，SD 值越小，图像离散程度越低，图像均匀度更好。CNR、SNR 是衡量图像免受干扰的能力，数值越大，图像质量越好。A 组平扫图像（40keV、50keV）肝脏SD 值低于B 组，肝脏CNR 和SNR 高于B 组（P＜0.05）。A 组平扫图像（70keV）肝脏CNR 及SNR 高于B 组（P＜0.05）。A 组门静脉期图像（40keV、50keV、70keV）肝脏SD值低于B 组，CNR 和SNR 高于B 组（P＜0.05）。A组图像主观评分均高于B 组，其中平扫图像（40keV、50keV）及门静脉期图像（40keV、50keV、70keV）两组主观评分差异均有统计学意义（P＜0.05），证明Revolution CT 机肝脏图像噪声低于HD 750CT 机，图像均匀度更好；RevolutionCT 机肝脏图像信噪比和对比噪声比更高，图像质量更优。A 组CTDIvol 低于B 组，差异具有统计学差异（P＜0.05），证明该研究中Revolution CT 机辐射剂量低于HD 750CT 机。

本研究不足之处：①入组病例的体质指数(BMI)以腹围替代，未分组讨论；②病例数相对较少，仍需进一步收集病例，细化分组，深入研究。

综上所述，宽体探测器Revolution CT 机与HD 750 CT机相比，具有更好的图像质量，且辐射剂量更低，具有一定优势。