能谱CT 最佳单能量肠系膜上动脉成像的价值

任占丽 雷雨欣 张敏 陈晓侠 张喜荣 贾永军 于楠 于勇 贺太平

肠系膜上动脉病变可引发急腹症，导致肠系膜缺血而危及生命。早期精确诊断肠系膜上动脉异常有助于临床及时治疗且显著提高患者生存质量［1］。CT 血管成像（computed tomography angiography，CTA）作为临床评价各类血管性疾病的常用手段［2］，常规肠系膜上动脉CTA 需要增加对比剂用量和对比剂浓度提升图像质量，但其会增加患者辐射损伤和对比剂相关性肾病的风险［3,4］。随着影像技术的不断发展和设备革新，能谱CT 成像在传统CT 基本功能的基础上随之应运而生，其在一次扫描中可提供多组单能量成像，且血管衰减特性随着X 线束能量水平的改变而不同，其中较低水平的单能量成像可提高图像的组织对比度和密度分辨率［5］。因此，本研究旨在探讨能谱CT 最佳单能量在肠系膜上动脉成像中降低对比剂用量和提升图像质量的可行性。

资料与方法

1.研究对象

收集陕西中医药大学附属医院2019 年10 月～2020 年3 月行肠系膜上动脉CTA 检查者。纳入标准：年龄大于等于18岁，自愿参与本研究，临床疾病需要行肠系膜上动脉CTA 检查。排除标准：心、肝、肾功能不全者，甲状腺功能亢进者，碘对比剂过敏者，继发性肠系膜上动脉病变者。根据纳排标准，最终纳入肠系膜上动脉CTA 40 例并随机分为A 组和B 组，各20 例。A 组男14 例，女6 例，平均（60.25±12.3）岁，体重指数（body mass index，BMI）20.56±3.45；B 组男13 例，女7 例，平均（58.71±10.47）岁，BMI 21.46±3.70。本研究通过医院伦理委员会批准且所有研究对象在检查前均签署知情同意书。

2.图像采集

采用宝石能谱GE Discovery 750HD 成像设备，所有受检者均采取足先进仰卧位，双上肢上举置于头颅两侧，对患者甲状腺及盆腔进行防护。A 组采用能谱CT 成像模式，对比剂用量450 mg I/kg；B 组行常规120 kVp 增强扫描，对比剂用量600 mg I/kg。两组均采用非离子型对比剂优维显（370 mg I/ml），通过双筒高压注射器经右侧肘正中静脉注入，流率5.0 ml/s，在注射对比剂前后分别以5.5 ml/s 流率注入20 ml 生理盐水。采用动脉阈值触发技术进行CTA扫描，在肠系膜上动脉开口层面腹主动脉管腔中央放置兴趣区（region of interest，ROI），当腹主动脉腔内CT 值达200 HU 时触发扫描，图像采集层厚和层间距均为5 mm。原始数据采集完成后两组均重组40%ASIR 图像，重组层厚和层间距均为1.25 mm。

3.图像评价

将A、B 两组重组1.25 mm 图像传送至AW 4.6 工作站进行分析。A 组图像采用GSI Viewer 能谱分析软件，选用“Optimal CNR”功能，在肠系膜上动脉距离腹主动脉开口1～2 cm 管腔及同层面右侧竖脊肌放置ROI，通过最佳单能量曲线分析获取肠系膜上动脉最佳对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）对应的最佳单能量keV 值，同时生成最佳单能量图像（图1）。在A 组最佳单能量图像、B 组图像中肠系膜上动脉及同层面右侧竖脊肌分别放置3 个ROI，记录每个ROI 的CT 值和标准差（standard deviation，SD），取3 个ROI 平均值为CT 值及SD 值，分别计算肠系膜上动脉信噪比（signal to noise ratio，SNR）和对比噪声比，其中：

图1 肠系膜上动脉最佳CNR 图，对应最佳单能量65 keV

对A 组最佳单能量图像、B 组图像分别进行容积再现（volume rendering，VR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重组（multi-planar reconstruction，MPR）和曲面重组（curved-planar reconstruction，CPR）。由两名具有十年以上影像诊断工作经验的放射科医师在轴位重组图像、VR、MIP、MPR、CPR 图像上采用5 分制法对图像进行双盲法综合主观评价，取两名医师平均分为肠系膜上动脉CTA 最终主观评分（图2、3）：5 分，图像质量最佳；4 分，图像质量较好；3分，图像质量一般；2 分，图像质量较差；1 分，图像质量最差。在5 分制法评分标准中，3 分及以上可以用于诊断，2 分及以下不能用于临床诊断。

4.碘对比剂和辐射剂量

分别记录两组患者体重（kg），根据体重、对比剂用量计算对比剂碘摄入量（g）：

根据两组患者辐射剂量报告，记录容积CT 剂量指数（volume CT dose index，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose length product，DLP），并计算有效辐射剂量（effective dose，ED），其中：

k 为腹部剂量因子且取值约0.015 mSv/（mGy·cm）。

5.统计学方法

采用SPSS 22.0 统计学分析软件，分类变量采用计数方式表示，连续变量和等级变量采用均数±标准差表示。两组间分类变量使用χ2检验，连续变量使用独立样本t 检验，等级变量使用Mann-Whitney U 检验，P＜0.05 具有显著统计学意义。

结果

两组受检者一般资料间差异无统计学意义（P＞0.05）。两组辐射剂量CTDIvol、DLP、ED 间差异无显著统计学意义（P＞0.05），但A 组ED 低于B组。A 组和B 组对比剂碘摄入量间差异具有显著统计学意义（P＜0.05），且A 组碘摄入量［（25.47±3.43）g］较B 组［（35.80±6.18）g］减少约26.6%（P<0.05）（表1）。

A 组肠系膜上动脉最佳单能量水平约（65.19±1.89）keV，A 组肠系膜上动脉CT 值、SNR 值、CNR值均显著高于B 组（P＜0.05），A 组、B 组肠系膜上动脉SD 值无显著统计学差异（P＞0.05）。两名医师对肠系膜上动脉主观评分间差异具有统计学意义（P<0.05），且A 组最佳单能量图像主观评分（4.65±0.59）高于B 组（3.86±0.57）（P<0.05）（表2）。

讨论

CTA 作为快速且无创的评价腹部血管病变的成像手段［6］，其能清楚显示肠系膜上动脉的解剖结构，为肠系膜上动脉综合征和急性肠系膜缺血性疾病等提供诊断依据［7］。随着能谱CT 技术的不断发展和在临床应用，能谱CT 最佳单能量成像可增加靶血管与周围组织对比，并提高血管显示能力和图像质量［8］。

通过对B 组采用常规120 kVp 和600 mg I/kg作为对照组，A 组采用最佳单能量成像作为实验组，但A 组和B 组辐射剂量无统计学差异，而A组对比剂碘摄入量较B 组减少约26.6%。在肠系膜上动脉血管成像中，能谱CT 最佳单能量成像在不增加患者辐射剂量情况下可显著降低对比剂碘摄入量［9］。

图2 对比剂450 mg I/kg、65 keV 单能量VR 图（a）和MIP 图（b），绿色血管为肠系膜上动脉，图像主观评分为4 分；图3 对比剂600 mg I/kg、120 kVp 常规VR 图（a）和MIP 图（b），绿色血管为肠系膜上动脉，图像主观评分为4 分（请参见封面彩图）

表1 两组一般资料、辐射剂量和对比剂碘摄入量的比较

表2 两组图像质量客观评价及主观评分的比较

对A 组采用最佳CNR 能谱分析获取肠系膜上动脉最佳单能量约65 keV，表明在低keV 水平下可以更好显示肠系膜上动脉血管，且能获取更好的肠系膜上动脉CNR 和CTA 图像质量。殷小平等［10］采用能谱CT 单能量对肠系膜血管进行研究发现肠系膜上动脉最佳单能量在55～64 keV，He 等［11］采用最佳CNR 能谱分析对肠系膜上动脉的研究发现其最佳单能量在50 keV，本研究结果与殷小平等、He 等对肠系膜上动脉最佳单能量研究结果存在差异，可能与研究对象个体差异、对比剂种类和注射方案不同有关。但本研究结果中肠系膜上动脉最佳单能量倾向于低keV 水平与上述学者存在相似之处，表明选用低keV 能量水平有利于肠系膜上动脉显示。

本研究中肠系膜上动脉最佳单能量约65 keV，其获取的肠系膜上动脉CT 值显著增加，与物质密度会伴随着单能量能级的增加而降低，碘作为对比剂的主要成分在低能量水平下其CT 衰减会增加有关［12］。A 组能谱CT 最佳单能量肠系膜上动脉SNR 值、CNR 值显著提高，且与尹永芳等［13］对 肾上腺动脉的能谱研究结果一致，表明能谱CT 血管成像时通过最佳CNR 获取的靶血管最佳单能量图像可提升靶血管SNR 和CNR，从而提升靶血管显示能力和获得高质量的CTA 图像［14］。两位医师对A 组能谱最佳单能量肠系膜上动脉成像的主观评分高于B 组常规120 kVp 成像，进一步说明最佳单能量图像可提升血管CTA 图像质量。

本研究存在一些局限性：（1）本研究样本量较小；（2）选取对象为肠系膜上动脉正常受检者；（3）仅对肠系膜上动脉主干及大分支进行研究。

综上，在相似辐射剂量的肠系膜上动脉成像中，能谱CT 最佳单能量（65 keV）成像可降低四分之一的对比剂碘摄入量，且可获得更好的肠系膜上动脉CTA 图像质量。