能谱CT最佳单能量成像可改善肾静脉成像质量

摘要：目的 探讨能谱CT最佳单能量在低剂量肾静脉成像中的应用价值。方法 收集2022年5月～2023年10月陕西中医药大学附属医院能谱CT肾静脉成像患者40例并随机分为A、B两组，20例/组。A组采用常规120 kVp管电压，对比剂浓度600 mgI/kg，采用40%自适应统计迭代重建技术（ASIR）重建；B组采用宝石能谱成像模式扫描，对比剂浓度450 mgI/kg，采用40% ASIR重建最佳单能量图像。分别测量左肾静脉、右肾静脉及同层面左侧竖脊肌的CT值及SD值，并计算左、右肾静脉的信噪比和对比噪声比值。由2位有经验的影像科医师采用五分法对肾静脉图像进行双盲法主观评分。记录两组患者CT容积剂量指数和剂量长度乘积，计算有效辐射剂量。结果 两组患者基本资料的差异无统计学意义（Pgt;0.05）。B组患者对比剂碘摄入量、有效辐射剂量较A组分别减少26.2%和23.5%，差异有统计学意义（Plt;0.05）。B组图像肾静脉CT值、信噪比和对比噪声比值均高于A组（Plt;0.05），SD值低于A组（Plt;0.05）。B组图像主观评分高于A组，差异有统计学意义（Plt;0.05）。结论 能谱CT最佳单能量可以显著降低肾静脉成像的对比剂碘摄入量和有效辐射剂量，并可获得优于常规120 kVp扫描的肾静脉图像。

关键词：能谱CT；最佳单能量；肾静脉成像；碘对比剂；辐射剂量；图像质量

Spectral CT with optimal monochromatic images can improve the quality of renal

venography

REN Zhanli 1 ， LEI Yuxin 1 ， ZHANG Min 1 ， HE Taiping 1， 2 ， YU Nan 1， 2

1 Department of Medical Imaging， Affiliated Hospital of Shaanxi University of Chinese Medicine， Xianyang 712000， China;" 2 College of

Medical Technology， Shaanxi University of Chinese Medicine， Xianyang 712000， China

Abstract： Objective To explore the application of optimal monochromatic images using dual-energy spectral CT in low-doserenal venography. Methods Forty patients for renal CT venography in Affiliated Hospital of Shaanxi University of ChineseMedicine from May 2022 to October 2023 were recruited and randomly divided into group A and group B， with twentypatients each. Group A was scanned with conventional 120 kVp with contrast agent dose of 600 mgI/kg and reconstructed with40% ASIR. Group B was scanned with dual-energy spectral CT mode with contrast agent dose of 450 mgI/kg and reconstructedwith 40% ASIR and the optimal monochromatic images. The CT values and standard deviation of the left renal vein， right renalvein and erector muscle at the same level were measured to calculate the signal-to-noise-ratio and contrast-to-noise ratio valuesfor the renal veins. The image quality was subjectively scored by two experienced radiologists blindly using a 5-point system.The CT volumetric dose index and dose length product were recorded for both groups and the effective radiation dose wascalculated. Results There were no significant difference in general data between the two groups （Pgt;0.05）. The contrast agentdose and effective radiation dose in group B were decreased by 26.2% and 23.5% respectively compared with group A （Plt;0.05）.The CT values， signal-to-noise-ratio values and contrast-to-noise ratio values of group B were significantly higher than those ofgroup A （Plt;0.05）， and the standard deviation values was significantly lower than that of group A （Plt;0.05）. The subjective scoreof group B was significantly higher than that of group A and the differences showed significant differences （Plt;0.05）.Conclusion Spectral CT imaging with optimal monochromatic images can significantly reduce contrast agent dose andradiation dose in renal venography， and provide better image quality than the conventional 120 kVp protocol.Keywords： spectral CT; optimal monochromatic energy; renal venography; iodine contrast agent; radiation dose; image quality

CT静脉成像（CTV）作为临床无创性评价静脉系统的标准诊断方法［1］，可以准确评价深、浅静脉系统及其与周围解剖结构的关系［2］ 。CT肾静脉成像（CTRV）作为评价肾静脉系统的无创性影像方法，其在显示肾静脉解剖及变异［3］ 、观察左肾静脉压迫综合征 ［4］ 、术前评价肾脏恶性肿瘤是否引起肾静脉瘤栓及程度范围［5］ 、肾移植前血管评估［6］ 、检测肾病综合征患者肾静脉血栓情况 ［7］ 等方面具有重要作用。目前临床对于肾静脉成像研究集中在采用常规CT血管成像观察左肾静脉压迫综合征［8］ ，但临床通常采用增加对比剂浓度和用量来提升静脉血管成像质量，但会带来对比剂相关性肾损伤［9］、辐射剂量增加和辐射相关性损伤［10］等一系列临床关注问题。能谱CT采用80 kVp和140 kVp瞬时管电压切换技术可以生成40～140 keV单能量图像［11］ ，其中最佳单能量图像可以平衡血管的对比度和噪声［12］ ，利用最佳单能量水平进行成像可以提升目标血管的对比噪声比（CNR）并获得更好的图像质量［13］ ，其在全身多部位血管成像中已经展开应用［14， 15］ ，同时能谱CT独特具有的自适应统计迭代重建技术（ASIR）可以在确保临床可诊断图像质量条件下减少患者辐射剂量［16］ 。然而对于肾静脉能谱CT低剂量研究尚缺乏报道。本研究旨在探讨能谱CT最佳单能量成像在低剂量肾静脉成像中改善图像质量和降低对比剂及辐射剂量的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性收集2022年5月～2023年10月在陕西中医药大学附属医院医学影像科拟行肾静脉成像患者的资料。纳入标准：临床怀疑肾静脉病变需行CTRV者，年龄≥18岁，自愿参与本研究者。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，肾静脉病变影响数据测量及图像评价者，对比剂外溢致检查失败者。本研究收集病例42例，排除2例肾静脉病变者（1例肾癌引起肾静脉栓塞者，1例肾癌侵犯肾静脉者），最终纳入CTRV患者40例，随机分为A组、B组，20例/组。A组男性14例，女性6例，年龄59.40±9.80岁，BMI 21.11±4.09 kg/m 2 ；B组男性13例，女性7例，年龄60.89±12.58岁，BMI为20.95±3.40 kg/m 2 。本研究获得参与者知情同意，符合世界医学协会《赫尔辛基宣言》。

1.2 检查设备与方法

所有检查均采用GE Discovery CT 750HD扫描设备。检查前去除身体扫描范围内金属饰品，所有患者选取仰卧位足先进方式，双上肢上举并置于颅脑两侧，对患者甲状腺及盆腔生殖腺采用铅制品进行放射防护。A组采用常规120 kVp管电压，B组采用宝石能谱成像（GSI）模式扫描，扫描范围自双侧肋膈角至双侧髂骨上缘水平。A组对比剂用量600 mgI/kg，B组对比剂用量450 mgI/kg，两组患者均选取非离子型对比剂碘海醇（350 mgI/mL），通过双管高压注射器经肘正中静脉注入，注射流速5 mL/s，在注射对比剂前后分别注射20 mL、30 mL生理盐水冲洗管道。动脉期采用阈值监测触发技术扫描，在肾门水平腹主动脉管腔内放置感兴趣区（ROI），当腹主动脉管腔CT值达200 HU时触发动脉期扫描，动脉期扫描结束后延迟35 s扫描肾静脉成像，扫描层厚5 mm，图像窗宽350 HU，窗位40 HU。

1.3 图像重建及数据测量

将肾静脉图像分别进行重建，将A、B两组原始扫描图像分别采用40% ASIR重建层厚1.25 mm图像并传入AW4.6工作站，对B组图像使用AW4.6工作站中能谱Optimal CNR分析软件，在左侧肾静脉及左侧竖脊肌分别放置ROI生成Optimal CNR曲线（图1），根据曲线确定肾静脉最佳单能量水平，并根据最佳单能量水平生成肾静脉最佳单能量图像。在A、B两组肾静脉图像上进行数据测量，分别在左肾静脉（LRV）、右肾静脉（RRV）血管腔内及同层面左侧竖脊肌放置3个ROI，记录每个ROI的CT值及SD值，取3个ROI平均值为肾静脉CT值和SD值。

1.4 图像评价

在图像客观评价方面，根据肾静脉及竖脊肌的CT值及SD值，分别计算两组图像左肾静脉、右肾静脉的信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR），SNR=肾静脉CT值/肾静脉SD值，CNR=（肾静脉CT值-竖脊肌CT值）/竖脊肌SD值。

在图像主观评价方面，由2位有经验的影像科医师采用五分法对肾静脉图像进行主观评分，当评分不一致时通过商议获得最终评分。具体五分法评分标准如下：5分，图像质量最好，肾静脉管腔非常清晰、对比度非常好；4分，图像质量较好，肾静脉管腔较清晰、对比度较好；3分，图像质量一般，肾静脉管腔显示尚可、对比度尚可；2分，图像质量较差，肾静脉管腔显示不佳、对比度较差；1分，图像质量最差，肾静脉管腔显示不清、对比度模糊。3分及以上可以用于临床肾静脉评价。

1.5 对比剂碘摄入量和辐射剂量

根据两组患者体质量（kg）分别计算两组患者对比剂碘摄入量（g），对比剂碘摄入量=对比剂用量（mgI/kg）×体质量（kg）×0.001。记录两组患者辐射剂量报告中CT容积剂量指数（CTDI vol ）和剂量长度乘积（DLP），根据DLP计算有效辐射剂量（ED），其中ED=DLP×K，其中K为腹部剂量转换因子且取值约为0.015 mSv/ （mGy·cm）。

1.6 统计学分析

采用SPSS22.0统计学分析软件，计数资料以n（%）表示，组间比较采用卡方检验；计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；等级变量采用非参数Mann-Whitney U检验。以Plt;0.05为差异有统计学意义。

2 结果

两组患者性别、年龄、身高、体质量、BMI的差异无统计学意义（Pgt;0.05），对比剂碘摄入量和有效辐射剂量的差异有统计学意义，其中B组对比剂碘摄入量、有效辐射剂量较A组分别减少约26.2%和23.5%（Plt;0.05，表1）。

图像客观评价方面，B组肾静脉图像最佳单能量水平60～65 keV。B组肾静脉CT值、SNR值和CNR值均高于A组（Plt;0.05），SD值低于A组（Plt;0.05，表2）。

在主观评分方面，两组肾静脉图像评分均高于3分且满足临床诊断，B组图像主观评分高于A组，差异具有统计学意义（Plt;0.05，表2、图2～4）。

3 讨论

CT肾静脉成像作为临床无创性评价肾静脉的主要成像方法，其在评估肾静脉的正常解剖及变异［17］ 、观察左肾静脉压迫综合征［18］ 、肾移植前血管评价 ［19］ 、肿瘤患者术前评价静脉是否受累及有无瘤栓形成、肾病综合征患者静脉是否形成栓子等方面具有重要作用。临床观察肾静脉血管成像通常存在图像质量差、对比剂用量多等问题，而影响肾静脉图像质量的重要因素是肾静脉血管内的碘浓度［20］ ，而对比剂用量、浓度及注射速度均与血管内碘含量密切相关［21］ ，通常需采用高浓度对比剂或增加对比剂用量来提升图像质量，但会带来一系列临床关注的对比剂肾病［22］ 和辐射损伤性问题 ［10］ 。本研究对两组患者采用常规管电压和能谱CT最佳单能量成像模式进行研究，结果发现能谱CT肾静脉成像最佳单能量水平为60～65 keV，表明采用较低水平单能量成像可以更好的显示肾静脉，为临床进行CT肾静脉成像提供了较好图像［23］。能谱CT最佳单能量肾静脉成像患者的对比剂碘摄入量、有效辐射剂量较常规120 kVp成像减少约26.2%和23.5%，降低肾静脉成像患者对比剂肾病和辐射相关性损伤的风险，提升了肾静脉血管成像的安全性。有学者对肝细胞肝癌采用最佳单能量成像进行研究，结果发现最佳单能量成像可减少16.3%碘对比剂用量和13.5%辐射剂量［24］ 。本研究采用最佳单能量减少对比剂用量和辐射剂量能力显著提升，可能与研究方案存在差异有关，但研究结果的相同进一步验证了最佳单能量可以为临床提供低剂量成像［25］ 。 能谱CT具有的最佳单能量成像工具平台和ASIR可以改善图像质量和降低辐射剂量及对比剂用量［26］ ，ASIR技术采用迭代重建的方法来抑制图像噪声从而实现低剂量条件下的高清图像质量［27］。本研究中B组肾静脉成像患者采用最佳单能量进行成像，其CT值、SNR值、CNR值、主观评分均高于常规120 kVp成像（Plt;0.05），而最佳单能量肾静脉成像SD值低于常规120 kVp成像（Plt;0.05），进一步验证了能谱CT最佳单能量成像提升图像质量的可能性，同时为临床肾静脉成像患者提供较好的肾静脉图像，这与既往研究［28］ 结果存在相似之处，表明能谱 CT通过最佳CNR 曲线获取的最佳单能量图像可以提升靶血管信噪比和对比噪声比，从而清晰显示靶血管和提升图像质量，这也与常规CT成像采用120 kVp所产生的线束硬化效应以及其固有信噪比较低会影响图像质量，而单能量图像避免了成像过程中的平均衰减效应，并有效去除混合能量扫描中线束硬化效应导致的CT值“漂移”所带来的影响来提升图像质量有关［29］。

本研究尚存在不足之处：本研究样本量较小，仅选取正常肾静脉成像患者作为研究对象。因此，有待在以后研究中进一步扩大研究样本量，将肾静脉血管性疾病患者逐步纳入本研究进行分析，同时运用能谱CT最佳单能量成像进一步探索更低对比剂成像方案在肾静脉成像中的应用。

综上所述，能谱CT最佳单能量（60～65 keV）成像可以显著降低肾静脉成像患者对比剂碘摄入量（26.2%）和有效辐射剂量（23.5%），且可获得优于常规120 kVp成像方案的肾静脉图像质量，既降低了对比剂肾病和辐射相关性损伤的风险，又提升了肾静脉血管成像的安全性，为临床精确评估肾静脉血管提供可行方法，并为临床实现低剂量肾静脉血管成像提供理论支撑依据。

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