能谱CT双低对比剂扫描联合多模型迭代重建在CT门静脉成像中的应用

摘要：目的 探讨能谱CT低用量、低浓度对比剂联合不同权重ASIR-V技术在门静脉成像中的应用效果。方法 前瞻性收集2023年11月～2024年4月在蚌埠医科大学第一附属医院做门静脉CT检查的84例患者，随机分为A、B两组，42例/组。A组行能谱CT联合前置60% ASIR-V扫描，碘佛醇320 mgI/mL，用量按1.2 mL/kg计算，按10 keV的间隔提取 40～80 keV 的单能量图像，再间隔 20%的权重重建后置ASIR-V 20%～80%重组，得到20个亚组的门静脉图像；B组行常规CT联合前置0% ASiR-Vs扫描，碘佛醇350 mgI/mL，用量按1.5 mL/kg计算，自动输出120 kV、前后置0% ASIR-V的图像。分别测量计算两组图像门静脉主干最大层面及同层面肝脏实质和竖脊肌的CT值、噪声（SD）、信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR），综合评价出A组中得分最高的亚组命名为A1组。结果 固定单能量能级时，增加后置ASIR-V的权重，图像噪声降低（Plt;0.001），SNR和CNR增加。A组图像中，60 keV联合前置60% ASIR-V，后置60% ASIR-V的图像评分最高，其背景SD为26.06±3.95 HU，高于对照组18.80±2.39HU（Plt;0.001）；A组SNR、CNR均高于B组（Plt;0.001），碘摄入量、有效辐射剂量低于B组（Plt;0.001）。A1组图像主观评分略低于B组，差异不具有统计学意义。结论 在门静脉能谱CT成像中，应用低用量、低浓度对比剂联合前、后置 ASIR-V 技术可以明显降低辐射剂量和碘摄入量。关键词：能谱CT；门静脉；ASIR-V权重水平；辐射剂量；对比剂

Application of energy spectrum CT dual low contrast scanning combined with multi

model iterative reconstruction in CT portal vein

SUN Tianyou 1， 2 ， HU Chunfeng 1

1 Department of Imaging， Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University， Xuzhou 221006， China;" 2 First Affiliated Hospital of Bengbu

Medical University， Bengbu 233000， China

Abstract： Objective To explore the application effect of low dosage and low concentration of contrast agent combined withdifferent weights of ASIR-V in portal vein spectroscopy CT examination. Methods We collected 84 patients who underwentportal vein CT enhancement examination at the First Affiliated Hospital of Bengbu Medical University from November 2023 toApril 2024 and then randomly divided into A and B group， with 42 cases in each. In group A， the patients underwent energyspectrum CT combined with 60% adaptive statistical iterative reconstruction-V （ASIR-V） scanning. The iodine contrastconcentration used was 320 mgI/mL， and the contrast agent dosage was calculated as 1.2 mL/kg. Additionally， single energyimages ranging from 40 to 80 keV were extracted from the original data at 10 keV intervals. The portal vein images of 20subgroups were reconstructed using ASIR-V with increments of 20% （ranging from 20%-80%）. Group B underwent a CT scanwith conventional CT combined with a 0% ASIR-V preposition， iodine contrast concentration of 350 mgI/mL， and a contrastagent dosage calculated at 1.5 mL/kg. Images with 120 kV were automatically output with a 0% ASIR-V preposition. The CTvalues， noise （SD）， signal-to-noise ratio （SNR）， and contrast-to-noise ratio （CNR） of the largest portal vein main layer， as well asthe liver parenchyma and erector spinal muscle of the same layer， were measured and calculated in both groups. Subsequently，the imaging diagnostic physician conducted a subjective assessment of the image quality. Objective image quality indicatorsand the amount of contrast agent were analyzed using independent sample t-test and Kruskal-Wallis H test， while subjectiveimage indicators were assessed using the Kappa consistency test. Results The increase in post-ASIR-V weight resulted in asignificant decrease in image noise （Plt; 0.001） and an increase in both SNR and CNR. In group A， the background SD of 60keV，with 60% ASIR-V preposition and 60% ASIR-V postposition， was 26.06±3.95 HU， significantly higher than that of the controlgroup （18.80±2.39 HU） （Plt;0.001）. Additionally， SNR and CNR were significantly higher than those in group B （Plt;0.001）. Theiodine intake and the effective radiation dose in group A were significantly lower than those in group B （Plt;0.001）. Althoughthe subjective score of group B was slightly higher than that of group A， the difference was not found to be statisticallysignificant. Conclusion The quality of portal vein images obtained through energy spectrum CT using low-dose and low-concentration contrast agents， combined with anterior and posterior ASIR-V， is comparable to those obtained throughconventional CT enhancement. This approach has the potential to significantly reduce radiation dose and iodine intake，making it suitable for clinical application.

Keywords： energy spectrum CT; portal vein; ASIR-V weight level; radiation dose; contrast agent

我国原发性肝癌的发生率较高，以肝细胞肝癌最为常见。其中CT门静脉成像（CTPV）具备相对无创性，并对小血管分支显示良好，质量较高的门静脉图像对外科肝脏肿瘤的手术、诊断门静脉有无血栓以及肿瘤癌栓都具有重要意义［1， 2］ 。肝脏血管系统非常复杂，如何得到质量较好、符合临床要求的门静脉图像尤为重要。由于门静脉的血供特点，目前CTPV的检查多采用高千伏联合使用大剂量、高浓度对比剂。高管电压带来的高辐射剂量会增加患者总体癌症的发病率［3， 4］ ；过多地使用高浓度碘对比剂不仅会增加肾脏疾病的危险性［5］，还会增加患者的经济负担。因此在CTPV检查中，如何在降低辐射剂量，减少造影剂用量的条件下保证图像质量仍然是目前临床关注的热点。既往有研究能谱扫描门静脉最佳单能量成像［6］ 、低浓度对比剂联合能谱扫描、自适应多模型迭代重建在门静脉成像中的应用［7］，但较少有报道在门静脉成像中，采用能谱CT低剂量对比剂联合多模型迭代重建技术。多模型自适应迭代重建（ASIR-V）技术有2种重建模式［8， 9］ ：前置ASIR-V模式，是在CT扫描前对光电流进行智能调节，降低辐射剂量；后置ASIR-V模式，通过特定方式重建图像的噪声，随后置ASIR-V权重水平的升高，噪声减低，改善图像质量［10］。本试验拟计划探究门静脉能谱CT检查中低用量、低浓度对比剂联合不同权重的多模型自适应迭代重建技术的应用，并评估其辐射剂量和造影剂用量水平。

1 资料与方法

1.1 一般资料

前瞻性收集2023年11月～2024年4月在蚌埠医科大学第一附属医院行门静脉CT增强检查的84例患者。纳入标准：临床考虑肝硬化、食管胃底静脉曲张、肿瘤性病变治疗前后评估；成年患者且自愿参与本研究。排除标准：碘造影剂过敏；患有重症甲状腺疾病及心肝肾功能衰竭；患者躁动，不能配合检查进行正常屏气。将84例患者随机分为 A、B 两组（n=42），A组男23例，女19例；B组男22例，女20例。采集患者性别、年龄以及BMI，两组患者年龄及BMI符合正态分布，两组年龄、BMI的差异无统计学意义。本研究经我院伦理委员会批准（审批号：伦科批次［2023］441号），所有患者在CT增强扫描说明单上签字知情同意。

1.2 检查方法

本研究选用Revolution CT扫描仪（GE）。拟行肝门静脉成像的患者，检查前禁食6 h，患者仰卧位，头朝外，脚先进，双手举过头顶，检查过程中屏气呼吸，从膈顶扫描到髂嵴水平。采用对比剂智能跟踪技术（SmartPrep），在肝脏下界水平扫描一帧横断面图像，于腹主动脉内放监测点，注射造影剂10 s后开始监测，达到阈值120 HU扫描动脉期，25 s后扫描门静脉期，再间隔10 s补扫一期门静脉，选择图像质量好的一期作为试验分析数据。

1.3 试验组扫描参数

评估前置、后置ASIR-V技术在CTPV成像中降低辐射剂量、改善图像质量的应用情况，A组患者采用能谱联合前置60% ASIR-V权重对患者进行CT增强扫描，管电压80/140 kV瞬切，球管转速0.5 s/r，mA模式设置为GSI Assist，噪声指数（NI）：10，螺距0。使用低浓度对比剂碘佛醇（320 mgI/mL）的同时，降低对比剂的总量，按1.2 mL/kg计算用量，注射速率为3.5 mL/s，以相同流速注射40 mL NaCl溶液。按10 keV的间隔提取40～80 keV的单能量图像，再间隔20%的权重重建后置ASIR-V 20%～80%重组，得到20个亚组的门静脉图像。

1.4 对照组扫描参数

B组患者为常规组，采用常规CT扫描联合前置0%ASiR-V权重行CT增强扫描，管电压为120 kV，自动管电流调制技术开启，NI：10，螺距0。为获得高质量的门静脉图像，需要注射大剂量且高浓度对比剂，使用碘佛醇（350 mgI/mL）按1.5 mL/kg计算用量，注射速率3.5mL/s，以相同流速注射40 mL NaCl溶液。

1.5 图像质量评价

A、B两组图像扫描层厚、层间距为5 mm，重建层厚、层间距为0.625 mm，图像传至ADW4.7工作站进行数据处理分析。客观评价标准：在第一肝门水平测量门静脉主干的CT值及其标准差，ROI大小为门静脉主干管腔横截面积的2/3，测量同层面肝脏及竖脊肌的CT值及标准差（SD），以竖脊肌的SD值表示图像噪声。对比噪声比（CNR）及信噪比（SNR）的计算公式为：CNR=（CT 门静脉 -CT 肝实质 ）/SD 竖脊肌 、SNR=CT 门静脉 /SD 门静脉 。

主观评价：在ADW4.7工作站分析处理数据，使用容积再现及最大密度投影等技术对门静脉进行三维重建，2位高年资医师分别独立地对图像质量进行主观评估，随后将各自给出的评分进行汇总并计算平均值，该评分过程遵循五分制评分标准。5分：门静脉主干及细小分支显示良好；4分：门静脉主干及细小分支显示较好；3分：门静脉主干及细小分支显示一般；2分：门静脉主干及细小分支显示较差；1分：门静脉主干及末梢分支显示非常差。

1.6 辐射剂量和碘对比剂量

记录患者门静脉期的剂量长度乘积（DLP）、CT容积剂量指数（CTDIvol）、有效辐射剂量（ED），ED=DLP×0.015。记录患者对比剂用量，碘摄入量=对比剂用量×对比剂浓度×0.001。

1.7 统计学分析

采用SPSS软件版本27.0进行数据处理，对两组受试者的性别差异进行卡方检验，采用独立样本t检验或Wilcoxon秩和检验对年龄、BMI、造影剂用量、碘摄入量、辐射剂量及主观与客观指标进行统计分析，结果以均数±标准差表示。多组图像间客观指标差异用Kruskal-wallis H检验。采用Kappa检验2位医师主观评分的一致性，Kappa值gt;0.75为一致性好。通过综合评价，得到A组中图像质量评分最高的组合，定义为A1组，然后再与B组进行比较。以Plt;0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 A组图像质量主客观比较

2.1.1 A组图像的客观评价 当单能量水平一定时，各亚组图像背景SD随着后置ASIR-V 迭代比例的增加而减小，但门静脉主干的SNR和CNR升高，各组间差异均具有统计学意义（Plt;0.001），后置80% ASIR-V时，SD值最小，SNR和CNR值最大。当迭代重建的比例一定时，图像背景SD、SNR和 CNR 值均随着能级水平升高而降低（Plt;0.001），能级水平为80 keV时，SD、SNR和CNR值最小（表1～3）。

2.1.2 A组图像的主观评价 2位诊断医师的一致性较高（Kappa=0.83），当单能量水平一定时，随着后置ASIR-V迭代比例的增加，主观评分先增大再减小，后置60% ASIR-V时，图像的主观评分最高。当后置迭代重建的比例一定时，不同单能级图像质量主观评分差异具有统计学意义（Plt;0.001），能级水平在40～60 keV时，随着能级水平增大，主观评分升高；能级水平在60～80 keV时，随着能级水平增大，主观评分降低，单能量水平为60 keV时图像的主观评分最高（表4）。

2.1.3 A组图像的综合评价 当单能量能级为60 keV联合前置60% ASIR-V、后置60% ASIR-V时，门静脉的图像质量评分最高，门静脉主干及细小分支清晰锐利，显影良好，血管与肝脏实质对比度较高。将此亚组门静脉图像定义为A1组（图1）。

2.2 两组患者间数据比较

A1组图像质量主观评分略低于B组，但差异无统计学意义（P=0.638）。A1组图像背景噪声小于B组（Plt;0.001）；A1组图像SNR及CNR高于B组，（Plt;0.001）。A1组对比剂总量、碘摄入量较B组减少分别约20.95%、28.05%；A1组与B组辐射剂量比较，CTDL、DLP、ED均降低（Plt;0.001，表5）。

3 讨论

近年来，无论是CT设备还是检查技术的发展都有了质的飞跃，因CT血管成像（CTA）技术具有无创性，所以在检查血管疾病方面有着独特优势［11］ 。其中，门静脉血管图像对于肝硬化、需行TIPS手术的肝硬化及肝癌患者具有重要意义［12， 13］ 。血管强化程度会随着对比剂浓度稀释而降低，所以难确定门静脉显影的最佳时间窗［14］ ，同时患者的心功能、使用的设备，影像技术人员的操作等均会影响门静脉的强化程度，所以要想获得高质量门静脉图像的难度较大。因此，本研究的目的旨在利用美国GE Revolution CT门静脉能谱扫描确定低用量、低浓度对比剂联合不同权重ASIR-V的技术，从而获得高质量，低剂量的门静脉图像。

GE Revolution CT能谱成像已经是目前较为成熟的CT成像技术，尤其是多模型迭代重建算法的应用，不仅可以有效地降低患者在检查过程中的辐射剂量，还可以改善图像的质量。Revolution CT具有80 kVp和140 kVp两种能量的瞬时切换技术，能同时同角度得到匹配的高、低能量数据，实现数据空间的能谱解析［15］ ，并获得不同物质的单能量图。一次GSI扫描能够获得40～140 keV共101种单能量图像，可以调节keV的高低，得到符合临床需要的单能量图像，也可以选择病灶最佳CNR的单能量图像。相关研究表明［16］ ，能谱CT门静脉最佳单能量水平在40～75 keV，组织对比度随着能量水平的降低而增大，但噪声增加。综合评价此次研究中的图像质量发现，当迭代比例一定时，能谱门静脉的最佳单能量60 keV，与既往研究［17］ 为61 keV基本无差。是因为人体组织和X线主要发生光电效应的能量水平存在60 keV左右，此时可以有效地消除硬化伪影，增大门静脉主干及其分支与肝组织的对比度，得到综合评价分数较高的图像［18， 19］。

本研究使用了固定前置60% ASIR-V。相关研究报道采用前置40% ASIR-V联合后置60% ASiR-V在小儿腹部常规CT扫描中，获得的图像质量良好，组织对比较高，但增强的最佳前、后置组合则是前置60% ASIR-V联合后置60% ASIR-V［20］ 。以往学者用能谱CT对QSP体模进行研究，发现前置ASiR-V的权重水平为50%时达到能谱扫描最低毫安秒［21］，相关研究报道若前置迭代重建权重水平过高，扫描的电流会降低，出现 权重水平增加时，门静脉图像背景噪声减小，但图像SNR、CNR增大［22， 23］ ，这与国内外研究者在人体其他部位血管检查报道的结果相吻合［24， 25］ 。此次研究的图像主观评分随后置ASIR-V权重水平的变化呈现的是一种先增大再减小的趋势，后置ASIR-V 60%时得分最高，这与有关学者［26］ 的报道结果一致，噪声频率受迭代强度的影响，权重增大，引起噪声频率的漂移，图像会过度平滑，呈现蜡状，图像的质量降低，影响了诊断医师的主观评分。

对于肝硬化患者，临床常见的并发症是食管静脉曲张，此并发症易出血，致死率较高［27， 28］。CTPV检查可以直接清楚地观察有无侧支循环及食管周围的静脉。血管强化程度与碘浓度高低呈正相关，以往要想获得质量较好的门静脉图像，则需要使用大剂量高浓度对比剂。既往学者研究在门静脉成像中使用低浓度对比剂联合能谱CT单能量技术［29］ ，本研究不仅使用低浓度对比剂，还降低了造影剂的总量，图像门静脉主干及细小分支清晰锐利，血管与肝脏实质对比度较高。试验组SNR 及CNR 值高于对照组，但图像质量的主观评分差异无统计学意义。这说明在门静脉能谱成像中，应用最佳单能量结合多模型迭代重建技术，不仅可以使用低浓度的对比剂，还可以适当减少造影剂的总量，这样可以降低对比剂不良反应的危害性及医疗成本。试验组中辐射剂量明显低于对照组，这与研究者［30］报道的结果不一致，其研究未设置前置ASIR-V技术，而本研究中采用了固定前置60% ASIR-V，在自动管电流调节下有效降低患者的辐射剂量；同时又在扫描结束后联合后置ASIR-V降低图像噪声，改善图像质量，这与以往学者［31］研究结果一致。

本研究没有按照一定的间隔设置不同权重的前置ASIR-V扫描图像，并比较图像的主客观指标及辐射剂量差异；本次研究中未对BMIgt;30 kg/m²的患者进行研究，BMI过大的患者，需要更高的扫描管电压，造影剂的用量也要增多，后续应加以完善；患者的样本量较少，后续可进一步收集相关患者数量，扩大样本量。

综上所述，在门静脉能谱CT成像中，低用量、低浓度对比剂联合前、后置 ASIR-V 技术得到的门静脉图像符合临床诊断要求，而且可以降低辐射剂量和碘摄入量。

参考文献：

[1] 王 乐， 郭晓钟， 祁兴顺. 肝硬化门静脉血栓的临床评估与治疗： 当前观点[J]. 解放军医学杂志， 2023， 48（1）： 18-26.

[2] Cortese S， Morales J， Martín L， et al. Hepatic resection withthrombectomy in the treatment of hepatocellular carcinomaassociated with macrovascular invasion[J]. Cir Esp， 2020， 98（1）：9-17.

[3] 邓小琴， 喻崇容， 彭 燕， 等. 胸部CT扫描技术与辐射防护的协同关系[J]. 中华肺部疾病杂志： 电子版， 2020， 13（2）： 253-5.

[4] 王 强， 付 强， 林 琳. 胸部CT扫描所致儿童癌症风险估算研究[J].中华放射医学与防护杂志， 2018， 38（8）： 607-11.

[5] 李培杰， 苏 蕾， 郭和合， 等. 宽体能谱CT结合高浓度碘对比剂对布加综合征的诊断价值[J]. 中华放射学杂志， 2020， 54（5）： 408-12.

[6] 殷小平， 王佳宁， 田 笑， 等. 能谱CT最佳单能量成像优化肝脏血管图像质量的研究[J]. 放射学实践， 2017， 32（9）： 942-6.

[7] 夏远舰， 刘海静， 吴国华， 等. 能谱CT单能量成像及自适应统计迭代重建技术对肝硬化门静脉高压侧支循环的临床研究[J]. 河北医药，2019， 41（6）： 851-4.

[8] Wen LJ， Zuo MF， Bai T， et al. Quantitative evaluation of smallintestinal hemorrhage using energy spectrum CT iodine-water map[J]. Comput Math Methods Med， 2022， 2022： 9234579.

[9] Yu DN， Zou MZ， Li M， et al. Using energy spectrum CT to evaluatethe characteristics of adult abdominal fat distribution and analyze itsinfluencing factors[J]. Chin J Epidemiol， 2021， 42（5）： 909-13.

[10]宋婷妮， 李万江， 李 雳， 等. ASiR-V结合低管电流技术在头颅能谱CT血管成像扫描中的临床应用[J]. 实用放射学杂志， 2020， 36（7）：1141-5.

[11]傅孙亚， 陈达巍， 张忠伟， 等. 能谱CT参数在肝硬化食管静脉曲张严重程度评估中的价值[J]. 现代实用医学， 2022， 34（4）： 507-9.

[12]Wee D， Izard S， Grimaldi G， et al. EUS assessment for intermediaterisk of choledocholithiasis after a negative magnetic resonancecholangiopancreatography[J]. Endosc Ultrasound， 2020， 9（5）：337-44.

[13]杨文义， 武利萍， 闫 春， 等. 术前MRI T2WI及MRCP诊断胆总管结石的临床价值[J]. 中国CT和MRI杂志， 2019， 17（4）： 89-91， 129.

[14]康 洁， 崔雷雷， 路 萌， 等. MSCT后处理技术、MRCP与B超对胆系结石的诊断价值[J]. 河北医药， 2020， 42（1）： 102-5.

[15]陈克敏. 能谱CT的基本原理与临床应用

[M]. 北京： 科学出版社，2012： 21-7.

[16]Hu D， Yu T， Duan XM， et al. Determination of the optimal energylevel in spectral CT imaging for displaying abdominal vessels inpediatric patients[J]. Eur J Radiol， 2014， 83（3）： 589-94.

[17]高 璐， 吕 艺， 金莹莹， 等. 能谱CT在肝脏血管成像中的应用研究[J]. 中国医学计算机成像杂志， 2020， 26（3）： 247-51.

[18]邓建涛， 范小萍， 黄 倩， 等. Revolution CT自由呼吸和心率联合低管电压对胸痛三联征的检查价值[J]. 实用放射学杂志， 2021， 37（3）：484-7， 510.

[19]刘 芸， 何昌银， 严高武.低管电压、低浓度碘对比剂联合多模型迭代重建在Stanford B型主动脉夹层腔内修复术后随访复查中的价值[J].分子影像学杂志， 2021， 44（1）： 13-21

[20]Zhao XY， Li LL， Song J， et al. Effects of adaptive statistical iterativereconstruction-V technology on the image quality and radiation doseof unenhanced and enhanced CT scans of the piglet abdomen[J].Radiat Res， 2022， 197（2）： 157-65.

[21]孙 杰， 马俊丽， 杨建平， 等. ASiR-V 权重自动控制能谱 CT 图像质量与辐射剂量的可行性： 体模研究[J]. 中国医学影像学杂志， 2022，30（10）： 1062-7.

[22]Zhao YX， Li DX， Liu ZC， et al. Comparison of image quality andradiation dose using different pre-ASiR-V and post-ASiR-V levelsin coronary computed tomography angiography[J]. J Xray SciTechnol， 2021， 29（1）： 125-34.

[23]So A， Nicolaou S. Spectral computed tomography： fundamentalprinciples and recent developments[J]. Korean J Radiol， 2021， 22（1）： 86-96.

[24]杨炎炎， 黄予欣， 黄福灵， 等. 不同ASIR-Ⅴ重建级别重建低剂量上腹部CT图像的研究[J]. 临床放射学杂志， 2019， 38（1）： 177-82.

[25]Pontone G， Muscogiuri G， Andreini D， et al. Impact of a newadaptive statistical iterative reconstruction （ASIR）-V algorithm onimage quality in coronary computed tomography angiography[J].Acad Radiol， 2018， 25（10）： 1305-13.

[26]李 莹， 吕培杰， 郭 英， 等. 优化前后置全模型迭代重建技术低剂量腹部CT扫描[J]. 中国医学影像技术， 2018， 34（4）： 605-9.

[27]Kim YD. Management of acute variceal bleeding[J]. Clin Endosc，2014， 47（4）： 308-14.

[28]Ding HG， Xu XY， Linghu EQ， et al. Guidelines for the preventionand treatment of esophageal and gastric varicose veins with portalhypertension in cirrhosis[J]. J Clin Hepatol， 2016， 32（2）： 220-2.

[29]周泽旺， 张昌政， 郑瑛琪， 等. 能谱CT单能量成像结合低浓度对比剂在门静脉成像的应用价值[J]. 中国医疗设备， 2017， 32（5）： 87-90.

[30]邓建涛， 严高武， 马 婷， 等. 能谱CT联合ASIR-V及双低对比剂在肝硬化门静脉成像中应用价值研究[J]. 中国医疗设备， 2022， 37（9）：69-75.

[31]罗 昆， 董 仟， 杨 明， 等. 双低对比剂联合能谱CT成像技术在门静脉成像中的应用研究[J]. 临床放射学杂志， 2016， 35（11）： 1759-63.（编辑：熊一凡）