全模型迭代重建用于CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者低剂量CT门静脉成像

梁志梅，夏振元，莫欣鑫，黄卫庆，李伟雄

(广西医科大学第二附属医院放射科，广西 南宁 530007)

低管电压CT门静脉成像(CT portal venography, CTPV)可明显降低辐射剂量，但同时无效光子数增加，导致图像噪声和伪影增多，常规CT重建技术难以解决此类问题[1]。全模型迭代重建(iterative model reconstruction， IMR)技术是全新CT数据重建技术，可显著提高图像质量[2]。本研究探讨采用IMR技术联合80 kV管电压对肝硬化CT分级Ⅲ、Ⅳ级患者进行低剂量CTPV的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 纳入2018年10月—2019年4月80例于广西医科大学第二附属医院接受CTPV检查的CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者，男63例，女17例，年龄29～77岁，平均(55.1±11.5)岁。肝硬化CT分级标准[3]：Ⅲ级，肝脏缩小，形态失常，密度不均，呈结节状，肝裂增宽<2 cm，肝缘毛糙，存在3～4项门静脉高压征表现；Ⅳ级，肝脏明显缩小，密度不均，呈明显结节状，肝裂增宽≥2 cm，肝缘呈锯齿状，存在4项以上门静脉高压征表现，伴大量腹腔积液。排除标准：①对比剂过敏；②因严重甲状腺功能亢进、心脏或肾衰竭等疾病而无法接受检查；③合并巨型肝癌或其他严重影响CTPV检查的非肝硬化疾病。将患者随机分为试验组和对照组，各40例。检查前患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance iCT 128排螺旋CT仪自右膈顶至髂前上棘平面进行扫描，矩阵 512×512，层厚1.0 mm，层间距1.0 mm；对比剂为碘海醇 (350 mgI/ml)，流率4.0 ml/s，剂量1.2 ml/kg体质量。试验组管电压 80 kV，管电流373 mA，DRI 17，采用IMR技术重建图像；对照组管电压100 kV，管电流242 mA，剂量指数(dose right index， DRI)19，采用iDose4算法(level 5)进行重建。动脉期采用对比剂监测自动触发技术，监测点为腹主动脉起始段，阈值120 HU，动脉期结束后28 s，启动静脉期扫描。将静脉期数据传入Philips IntelliSpace Portal V6处理工作站，采用系统自动显示的静脉期轴位图像测量相关评估指标；之后进入血管重建界面，针对门静脉进行最大密度投影(maximal intensity projection， MIP)和容积再现(volume rendering， VR)。

1.3 图像评价 客观评价：由1名具有10年以上工作经验的放射科医师于门静脉主干及左右支近侧段、中段和远侧段各择充盈均匀部位勾画ROI，ROI面积：S门静脉约为横断面的1/2～2/3，S肝脏约为S门静脉的2倍，腹壁皮下脂肪ROI直径约为1/2～2/3脂肪厚度；测量各ROI的CT值及其标准差(standard deviation， SD)，即噪声值；同时测量同层面、同深度且距肝表面2 cm以内肝实质的CT值、SD值及前腹壁皮下脂肪SD值，并计算门静脉及肝实质信噪比(signal noise ratio， SNR)和门静脉主干及分支对比噪声比(contrast noise ratio， CNR)，重复3次，取均值作为结果。计算公式[4]：SNR=CT值/SD值；CNR门静脉=(CT值门静脉-CT值肝实质)/SD腹壁脂肪。

主观评分：由2名具有10年以上工作经验的放射科医师评价图像，意见不一时协商达成共识。观察MIP及VR图，评价门静脉显影效果[5]：血管对比度及分支显示好，边缘清晰、表面光滑，可完全满足临床诊断需要为5分；血管对比度及分支显示较好，边缘较清晰、表面欠光滑，可满足临床诊断为4分；血管对比度及分支显示尚可，边缘尚清楚，表面颗粒感较强，可满足临床诊断为3分；血管对比度差，分支显示不清，边缘较模糊、表面颗粒感强，不能满足临床诊断为2分；边缘模糊不清，组织对比度极差，不能满足临床诊断为1分。观察静脉期轴位图像，评价肝实质[6]：解剖细节清晰，图像无失真，对诊断信心无影响为5分；解剖细节较清晰，图像稍轻度失真，诊断信心稍下降为4分；解剖细节基本清晰，图像中度失真，诊断信心明显下降为3分；解剖细节模糊，图像重度失真，诊断信心严重不足为2分；解剖细节无法分辨，图像极度失真，无诊断信心为1分。

1.4 评价辐射剂量 于辐射剂量报表中查询获取容积CT剂量指数(volume CT dose index， CTDIVOL)、扫描长度及剂量长度乘积(dose length product， DLP)，通过计算公式得出有效剂量(effective dose， ED)，ED=DLP×0.017 mSv/(mGy·cm)[4]。CTDIVOL、DLP及ED减低率计算公式：减低率=(试验组均值-对照组均值)/对照组均值×100%。

表1 80例CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者一般资料

表2 CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者CTPV图像质量客观评价(±s)

表2 CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者CTPV图像质量客观评价(±s)

部位组别SDSNRCNR门静脉主干试验组(n=40)11.36±2.7322.45±5.8818.99±7.18对照组(n=40)14.86±2.8713.25±3.029.26±3.82t值5.59-8.80-7.57P值<0.01<0.01<0.01门静脉左支试验组(n=40)9.78±1.8126.47±6.6817.77±6.67对照组(n=40)13.93±2.7414.14±3.788.76±3.26t值7.98-10.16-7.68P值<0.01<0.01<0.01门静脉右支试验组(n=40)10.34±2.0724.91±6.2518.95±6.78对照组(n=40)14.91±2.5912.92±2.438.24±2.59t值8.70-11.32-9.33P值<0.01<0.01<0.01肝实质试验组(n=40)7.93±1.7916.28±4.71-对照组(n=40)12.66±2.078.57±2.04-t值10.96-9.50-P值<0.01<0.01-

表3 CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者CTPV图像质量主观评分(±s)

表3 CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者CTPV图像质量主观评分(±s)

部位组别主观评分医师1医师2最终评分Kappa值P值肝实质试验组(n=40)4.28±0.724.38±0.634.30±0.720.83<0.01对照组(n=40)4.33±0.694.35±0.664.33±0.690.79<0.01t值--0.16--P值--0.86--门静脉试验组(n=40)4.13±0.564.13±0.614.10±0.590.80<0.01对照组(n=40)3.78±0.533.73±0.513.75±0.490.78<0.01t值---2.88--P值--<0.01--

表4 辐射剂量指标对比(±s)

表4 辐射剂量指标对比(±s)

组别CTDIVOL(mGy)DLP(mGy·cm)ED(mSv)扫描长度(cm)试验组6.28±1.38134.48±34.792.29±0.5920.9±2.93对照组8.66±1.58186.38±47.633.17±0.8121.4±2.64t值7.915.565.560.73P值<0.01<0.01<0.010.47

1.5 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。以频数及百分率表示计数资料，采用χ2检验比较2组患者性别及肝硬化CT分级；以±s表示计量资料，采用独立样本t检验或Satterthwaite近似t检验比较2组患者年龄、体质量指数(body mass index， BMI)、CTPV图像质量客观评价指标和主观评分、CTDIVOL、扫描长度、DLP及ED。采用Kappa检验评估2名医师图像质量主观评分的一致性，Kappa>0.75为一致性良好。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 一般资料 2组患者年龄、性别、BMI及肝硬化CT分级构成差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。

2.2 图像质量评价 试验组 CTPV图像SD值均低于对照组(P均<0.01)，SNR及CNR均高于对照组(P均<0.01)，见表2。2名医师对图像质量的主观评分一致性良好(表3)。试验组门静脉(图1A、1B、2A、2B)主观评分高于对照组(P<0.01)，而2组肝实质CTPV图像(图1C、2C)主观评分间差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

2.3 辐射剂量比较 试验组CTDIVOL、DLP及ED分别较对照组减低27.5%、27.8%及27.8%(P均<0.01)；组间CT扫描长度差异无统计学意义(P>0.05)，见表4。

3 讨论

CT-Ⅲ、Ⅳ肝硬化患者肝实质萎缩，密度不均，加之门静脉肝内属支不同程度受压，血流动力学发生改变，导致门静脉系统成像难度增加。IMR技术以丰富的结构化知识模型为基础，不含反滤波投影成分，结合多个先进的、具备一定CT系统特性的统计学模型，依托具有强化自身特点及突出病灶特征的优化功能平台，可显著缓解有效光子率下降带来的噪声及各种低光子伪影增加[7]，强化器官本身和目标病变的固有特性，提高图像SNR及密度分辨率[2，8-9]。

图1 患者男，63岁，肝硬化CT-Ⅳ级(试验组) A、B.MIP图(A)和VR图(B)显示血管显影好，边缘清晰、表面光滑，完全满足临床诊断，主观评分5分； C.轴位图肝实质解剖细节显示清晰，主观评分5分

图2 患者男，59岁，肝硬化CT-Ⅳ级(对照组) A、B.MIP图(A)和VR图(B)显示血管显影较好，边缘较清晰、表面欠光滑，可满足临床诊断，主观评分4分； C.轴位图肝实质解剖细节显示清晰，主观评分5分

本研究试验组CTDIVOL为(6.28±1.38)mGy，ED为(2.29±0.59)mSv，辐射剂量与既往[10-11]采用其他重建技术联合降低管电压所行CTPV相仿，分别较对照组减低27.5%、27.8%及27.8%(P均<0.01)，且肝实质与门静脉SD值明显低于对照组(P<0.01)，SNR及CNR明显高于对照组(P<0.01)，与既往研究[12-13]结果相符，表明IMR可明显提高低辐射剂量条件下CT-Ⅲ、Ⅳ肝硬化患者门静脉CTPV图像质量。本研究中试验组 CTPV图像主观评分明显高于对照组(P<0.01)，而2组肝实质主观评分差异无统计学意义(P>0.05)，可能与本组患者肝实质多无结节灶，组织对比良好，对诊断信心影响较小相关。

本研究局限性：①CTPV常规采用100 kV管电压，故本研究对照组采用此条件，而未增设120 kV进一步观察；②肝硬化伴明显增生结节病例较少，可能导致结果产生一定偏倚。

总之，IMR技术联合80 kV管电压可明显提高CT-Ⅲ、Ⅳ级肝硬化患者CTPV图像质量，同时降低ED。