低管电压扫描技术用于CT引导下冷冻消融治疗肝癌的可行性

王伟新，郭鹏德，张秋奂，李琦，李杰，刘明，彭楠

（北京中医药大学东方医院放射科，北京 100078）

肝癌是常见腹部恶性肿瘤之一，TACE为常用治疗肝癌方法，可有效缓解病情，但术后复发率较高［1］。冷冻消融治疗具有可重复性强、操作简便、安全性高、创伤轻等优点［2］，目前多以TACE联合冷冻消融治疗肝癌，以降低复发率；而实施CT引导下冷冻消融过程中需对靶部位进行多次重复CT扫描定位，术中及术后亦需以CT评估疗效，对患者造成辐射。本研究观察低管电压CT扫描技术用于CT引导下冷冻消融治疗肝癌的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2020年7月—2021年6月于北京中医药大学东方医院接受常规CT引导下冷冻消融治疗的21例肝癌患者（A组），男15例、女6例，年龄40～67岁、平均（56.0±2.3）岁；体质量指数（body mass index， BMI）17.56～27.78 kg/m2、平均（22.57±2.99）kg/m2；其中17例为单发病灶，4例存在2～5个病灶，长径2.1～8.8 cm、平均（3.5±0.8）cm。于2021年7月—2022年5月前瞻性对23例肝癌患者行低管电压CT引导下冷冻消融治疗（B组），男13例、女10例，年龄43～69岁、平均（54.0±3.6）岁，BMI 17.36～26.12 kg/m2、平均（22.21±2.70）kg/m2； 15例为单发病灶、8例存在2～4个病灶，长径3.2～9.1 cm、平均（4.1±1.0）cm。全部44例均经组织病理学证实为肝癌，且符合临床冷冻消融治疗适应证。排除无法耐受冷冻消融治疗、治疗过程中止，或影像学资料不完整、存在严重凝血功能障碍及难治性腹腔积液者。治疗前患者及家属均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 于冷冻消融前2周内行腹部增强CT或MR检查，明确肿瘤大小、数目、位置，及其与肝内大血管和周围脏器的关系；存在多发病灶时，以体积最大且与肝内大血管分支/属支和重要器官距离较远者为靶病灶。

适当选择患者体位，于体表放置定位标记格栅。采用GE Discovery 750 HD CT机进行腹部扫描，根据肿瘤位置及大小确定扫描范围。对A组进行常规扫描，管电压120 kV、自动毫安技术（50～450 mA）；对B组行低管电压扫描，管电压100 kV、自动毫安技术（50～450 mA）；2组其余参数相同：螺距0.975，转速0.6 s/rot，探测器宽度40 mm，扫描层厚、层间距均5 mm，重建层厚、层间距均1.25 mm。采用自适应统计迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction， ASIR）法重建图像，重建百分比为40%，噪声指数均为9.5。确定靶区后设置穿刺点、穿刺路径、角度及深度，并于体表标记穿刺点。行局部麻醉后，采用配备直径1.7、2.4、3.0 mm氩氦刀的Endocare-Ⅱ型4刀氩氦刀系统（美国Endocare公司）进行冷冻消融，冷、热媒分别为北京东方医用气体有限公司生产高压氩、高纯氦，高压氩压力（35.0±0.5） MPa（20℃），高纯氦压力（15.0±0.5） MPa、纯度≥99.999%；将消融针刺入靶区，调整、固定后启动冷冻消融，冷冻时间约30 min；期间间断行CT扫描，监测冰球大小、其与周围脏器的关系，必要时及时调整消融针深度、输出功率及冷冻时间；消融结束后复温5～10 min，拔出消融针；以相同方法再次扫描，观察冷冻消融效果及有无出血等并发症。

1.3 图像质量

1.3.1 主观评价 由2名具有10年以上工作经验的影像科主治医师（医师甲和乙）以双盲法、采用5分法对CT图像质量进行主观评分：5分，图像清晰，对比度好，无明显噪声，细小结构边界清楚；4分，图像较清晰，对比度较好，有少量噪声，细小结构边界较清楚；3分，图像清晰度、对比度一般，噪声增多，细小结构边界显示稍不清；2分，图像清晰度、对比度较差，噪声明显，细小结构显示不清；1分，图像清晰度、对比度差，噪声过重，细小结构无法分辨。以主观评分≥3图像为满足临床诊断要求。

1.3.2 客观评价 分别于治疗前、后轴位CT显示病灶最大层面图像中病灶（治疗前）及冰球（治疗后）密度均匀区域和同层面肝脏实质中勾画面积为30～50 mm2的ROI，测量其CT值，即CT病灶、CT冰球及CT同层肝脏，并测量同层面腹壁皮下脂肪组织CT值的标准差（standard deviation， SD）为图像噪声值（图1）；均重复测量3次，取平均值进行分析。计算图像对比噪声比（contrast-tonoise ratio， CNR）和图像信噪比（signal-noise-ratio，SNR）：CNR病灶或冰球=（CT病灶或冰球－CT同层肝脏）/SD，SNR病灶或冰球=CT病灶或冰球/SD。

图1 于治疗前（A）及治疗后（B）轴位CT图中勾画病灶或冰球（长箭）及腹壁皮下脂肪组织（短箭）ROI的示意图

1.4 治疗效果及辐射剂量 比较组间治疗前病灶CT值、治疗后冰球CT值，以及治疗前后肿瘤组织及冰球的CT值变化，评估治疗效果。记录CT设备提供的每次扫描的容积CT剂量指数（volume CT dose index， CTDIvol）。

1.5 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。以-x±s表示符合正态分布的计量资料，行两独立样本t检验或配对样本t检验。采用中位数（上下四分位数）表示等级资料，以Mann-WhitneyU检验比较。采用Kappa检验分析观察者间主观评分的一致性：Kappa＞0.75为一致性好，0.40～0.75为一致性一般，＜0.40为一致性差。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

组间患者BMI差异无统计学意义（t=－0.41，P＞0.05）。

2.1 图像质量

2.1.1 主观评分 2组治疗前、后图像主观评分均＞3，均满足临床诊断要求。组间治疗前、后CT图像主观评分差异均无统计学意义（P均＞0.05，表1）。观察者间对于A组治疗前、后（Kappa=0.78、0.78）及B组治疗前、后（Kappa=0.77、0.75）图像主观评分结果的一致性均好（P均＜0.05）。

表1 2名医师对2组治疗前、后CT图像的主观评分

2.1.2 客观评价 治疗前、后2组CT图像质量客观评价结果差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表2。

表2 治疗前、后组间CT图像质量客观评价比较

2.2 治疗效果 治疗后2组消融区CT值变化均大于30 HU，消融后病灶范围、边界均较前清晰。组间治疗前、后病灶CT值，以及治疗前后消融区CT值变化差异均无统计学意义（P均＞0.05）。见表3。

表3 2组治疗前、后病灶CT值及CT值变化比较（HU）

2.3 辐射剂量 2组治疗前、后CTDIvol差异均无统计学意义（P均＞0.05）；治疗前、后A组CTDIvol均大于B组（P均＜0.001）。见表4。

表4 组内及组间辐射剂量CTDIvol比较（mGy）

3 讨论

随着CT的广泛应用，其所带来的辐射剂量问题越来越受到重视［3］。多次CT检查累积效应可增加成人患癌风险、提高患癌致死率［4］，使得低剂量扫描技术获得广泛关注［5-7］。冷冻消融通过造成温度梯度变化而破坏肿瘤细胞［8］。冷冻消融后，CT图像中，肿瘤组织表现为密度降低并形成“冰球”，其范围、边界均较前清晰。CT引导下冷冻消融是治疗恶性肿瘤的重要方法［9］，治疗中及治疗后需对靶区多次重复扫描，以进行定位或评估疗效，且图像应支持准确穿刺定位和清晰显示冰冻范围［10］，导致辐射剂量上升。因此，在保证CT图像质量能够满足指导顺利完成治疗和不影响评估疗效要求的前提下，通过低剂量扫描降低辐射剂量十分必要。

降低CT辐射剂量方法包括增大扫描螺距、降低管电压、降低管电流及应用自动管电流调节技术等［11-13］。增大扫描螺距可降低图像Z轴分辨率，影响治疗过程中观察消融针针尖位置，可致邻近器官、组织损伤或部分肿瘤组织残留。管电流与辐射剂量成正比，但管电流调节技术需操作人员主观选择管电流和噪声指数，后者主要取决于受检者体型、年龄、性别及临床需要等，而在临床实践中难以完全实现个体化扫描。降低管电压可有效降低辐射剂量、减低X线穿透力、增加图像噪声、降低图像SNR而增加CNR［14］。

本研究分别采用常规及低管电压方法于冷冻消融治疗肝癌前、后进行CT扫描，并以ASIR重建图像，结果显示2组治疗前、后图像主观评分均满足临床诊断要求，治疗前、后CT图像主、客观评价结果组间均无统计学差异，提示ASIR用于低管电压扫描图像降噪能力较好［15］，低管电压扫描联合40% ASIR重建可满足观察病灶和评估疗效需要。本研究治疗后病灶消融区CT值均较治疗前降低＞30 HU，达到破坏肿瘤细胞要求（CT值下降30～40 HU）［16］；CT所示消融区范围、边界较前清晰，组间治疗前与治疗中及治疗后消融区CT值变化无统计学差异，而A组治疗前、后CTDIvol均大于B组，提示低管电压CT扫描联合ASIR重建可在不影响评估疗效的前提下降低辐射剂量。

综上，低管电压扫描技术可用于CT引导下冷冻消融治疗肝癌；联合ASIR算法可在保证图像质量和不影响评估冷冻消融效果的同时降低辐射剂量。但本研究未对比不同迭代水平图像质量及其对于评估疗效的影响，且未与传统滤波反投影等重建方式进行对比，有待后续进一步完善。