双源CT双能量肝脏虚拟平扫的临床应用

乐剑平,刘东华,梅 尧,文祥明,赵 君

(芜湖市中医院 CT/MR室,安徽 芜湖 241000)

随着时代的发展和人们保健意识的加强，辐射问题变得日益敏感。CT的辐射剂量问题已引起放射学界高度重视。在保证图像质量、满足诊断要求的前提下，如何降低辐射剂量成为当前研究的热点、重点之一。双源炫速CT是在西门子64层CT成熟技术基础上新开发的设备。与普通多层螺旋CT不同，其装备2个探测器及球管，进行1次扫描就可以获得高能(140 kV)及低能(100 kV)两组不同的图像。随着双源CT的普及，双能量扫描技术进一步得到应用。双能量扫描技术中的虚拟平扫(virtual non-contrast，VNC)技术又为放射剂量的控制开辟了一个新领域，该技术可通过对增强图像进行碘分离而获得平扫图像，从而取代普通平扫。作者现应用双源CT对肝脏分别行普通平扫和虚拟平扫，对比分析其在平均CT值、病灶检出率、信噪比(SNR)、图像质量、辐射剂量方面的差异，探讨虚拟平扫技术在临床肝脏CT检查中代替普通平扫的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2013年11月～2014年1月间来芜湖市中医院就诊的37例患者，均行上腹部平扫+增强。其中男26例，女11例。年龄36～84岁，平均年龄(61.0±13.5)岁。

1.2 扫描方法 采用西门子炫速进行检查。先行定位扫描，后行普通上腹部平扫，管电压为120 kV，扫描范围从横膈顶至肝脏下缘，层厚5 mm，重建间隔5 mm。平扫完成后，用双筒高压注射器经肘静脉以3.5 ml/s流率注射碘海醇70 ml，自动监测腹主动脉造影剂浓度，当CT值至100 Hu时行动脉期双能量扫描，延迟30 s后行门脉期双能量扫描。参数为：A球管电压100 kV；B球管电压140 kV。自动重组为层厚0.75 mm，间隔0.75 mm的100 kV、140 kV及混合120 kV 3组数据。

1.3 数据处理 将扫描重组数据传至西门子工作站，用DUAL-Energy后处理软件将动脉期和门脉期100 kV与140 kV数据调入，启动内置的LiverVNC程序进行处理，得到2组VNC的重组数据，并行2维重建，设置层厚(5 mm)、层距(5 mm)及窗宽、窗位(200/40 Hu)与平扫相同，分别保存动脉期和门脉期VNC图像。

1.4 图像分析 测量肝左叶、肝右叶及腹主动脉CT值。测量CT值时层面应尽量选择在肝门平面，其中ROI大小约为1 cm2，分别测量3次取其平均值。在进行CT值测量时，应尽量避开病变区、血管。SNR为器官平均CT值与CT值的标准差的比值，即ROI区域平均CT值与CT值的标准差的比值。病灶检出率则以增强后动脉期、门脉期混合图像所显示的病灶数目为标准，将普通平扫图像及动脉、门脉期VNC显示病灶的数目进行对比统计。

由两位高年资主治医师独立阅片。对普通平扫及虚拟平扫动脉期、门脉期的图像质量进行评分。在意见不同时商议共同决定。评分标准：5分，解剖细节清晰,可以简单明了地评价；4分，解剖结构和细节较清楚,能够评价,但不是非常好；3分，大部分解剖结构可以满足诊断,但少数图像不能进行评价；2分，解剖结构不清楚,细节不能被发现；1分，解剖结构模糊,不能诊断[1]。3分以上即认为能满足诊断需求。

1.5 辐射剂量评估 CT在患者检查时可自动算出辐射剂量指标。指标有容积CT剂量指数CTDI-vol(CT dose index,)、剂量长度乘积DLP(dose length product)。有效剂量ED(effective dose)则可根据公式ED=DLP×C[2]计算。其中C为换算因子，本文采用欧洲CT标准指南提出的腹部平均值0.015[3]。最后计算出有效剂量辐射减少百分比。

1.6 统计方法 应用SPSS 18.0软件对各组数据进行统计分析，肝左叶、肝右叶、腹主动脉CT值及SNR值采用F检验，多组间两两比较采用SNK法(q检验)。对3组图像中肝脏病变检出率进行χ2检验。取P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 平均CT值及SNR 动脉期虚拟平扫及门脉期虚拟平扫图像的肝左、右叶、腹主动脉CT值均高于普通平扫，其差异具有统计学意义(P<0.05)；而动脉期、门脉期虚拟平扫图像之间CT平均值差异无统计学意义(P>0.05，表1)。动脉期及门脉期肝左、右叶、腹主动脉虚拟平扫图像的SNR值均高于普通平扫，差异有统计学意义(P<0.05)；而动脉期、门脉期VNC图像之间SNR差异无统计学意义(P>0.05，表2)。

表1 虚拟平扫与普通平扫平均CT值对比

表2 虚拟平扫与普通平扫SNR对比

2.2 病灶检出率 本组病例共37例,其中肝脏单纯囊肿13例；肝脏血管瘤2例；肝脏血管瘤伴囊肿1例；肝脏转移瘤1例；肝脏转移瘤伴囊肿1例；原发性肝癌伴肝内转移1例；肝脏未见病灶18例。增强扫描共检出肝脏病灶122个，其中囊肿75个，血管瘤3个，转移瘤43个，原发性肝癌1个；普通平扫检出病变95个，检出囊肿62个，血管瘤3个，转移瘤29个，原发性肝癌1个，检出率为77.87%；动脉期虚拟平扫检出病灶87个，检出囊肿58个，血管瘤3个，转移瘤25个，原发性肝癌1个，检出率为71.31%；门脉期虚拟平扫检出病灶91个，检出囊肿61个，血管瘤3个，转移瘤26个，原发性肝癌1个；检出率为74.59%。统计学上没有差别(χ2=1.384，P>0.05)。

2.3 图像质量 普通平扫图像评分为(4.3±0.4)分；动脉期虚拟平扫图像评分为(3.5±0.2)分；门脉期虚拟平扫图像评分为(3.7±0.5)分。虚拟平扫的图像评分均大于3分，可以认为满足临床诊断需求(图1～2)。部分病例虚拟平扫图像动脉期虚拟平扫心脏内残留造影剂，而门脉期去除相对完全(图3)。

2.4 辐射剂量 表3结果显示，动脉期、门脉期患者的CTDIvol与普通平扫比较，有明显下降，且差异有统计学意义(P<0.05)，动脉期、门脉期患者的DLP、DE与普通平扫比较，略有下降，但差异无统计学意义(P>0.05)。通过取消普通平扫，虚拟平扫可减少有效剂量(DE)34%。

表3 虚拟平扫与普通平扫辐射剂量对比

3 讨论

自从1971年CT发明以来，其辐射剂量问题一直受到普遍关注。而放射性损伤与辐射剂量具有正相关性。随着人们健康意识的加强及辐射危害的认识提高，现在对这一问题更加重视。根据美国辐射防护和测量委员会提出的电离辐射防护中应尽可能遵循防护水平最优化原则[4]，辐射剂量应当尽量降低。现在低剂量扫描逐渐成为人们关注的对象及CT未来的发展方向。传统降低剂量的方法有降低管电压、管电流等。可是这些方法会增加图像的噪声，使图像质量大为降低。

双源CT在机架内安置了2套独立的球管和探测器，2个X线球管能以各自的电压和电流运行，从而可收集双能量数据。根据不同物质能谱的不同，将双能量数据进行后处理后可自动分离出碘对比剂，再通过减影去除碘得到虚拟平扫图像[5]。

传统肝脏CT扫描一般采用三期扫描的方式，即平扫、动脉期和门脉期。双源CT双能量虚拟平扫可代替普通平扫，这样患者就会减少1次扫描接受的剂量，其接受的总有效剂量明显小于普通三期扫描患者接受的总有效剂量。本组资料的研究结果表明用虚拟平扫代替普通平扫后患者接受的射线有效剂量(DE)将减少34%。因此利用双能量扫描经过后处理得出的虚拟平扫代替普通平扫，患者接受的辐射剂量及损害将会明显减少。

我们研究本组数据得出VNC图像肝脏、腹主动脉的CT值均高于普通平扫，两者CT值差异有统计学意义。另外我们还发现一些病人的动脉期虚拟平扫对碘剂去除不如门脉期去除完全，如部分病例虚拟平扫图像动脉期虚拟平扫心脏内残留造影剂；而门脉期碘去除明显更完全。虚拟平扫图像CT值高于普通平扫可能与双能量射线能谱存在交叉有关，这造成少量碘成分未能完全去除，从而使虚拟平扫图像CT值偏高，同时这也说明双能量扫描去除碘的方法仍需要改进。

本组研究表明虚拟平扫的SNR值高于普通平扫。虚拟平扫SNR高于普通平扫的原因与虚拟平扫软件的平滑处理使背景噪声减低[6]及其图像偏高的CT值有关。

虚拟平扫图像质量虽然相对普通平扫有所降低，但并不影响诊断及病灶的检出，本组病例动脉期、门脉期虚拟平扫的病变检出率与普通平扫的区别主要是囊肿灶与转移灶数量上的轻微差别；而对病变定性诊断没有影响，且统计学上病变检出率与普通平扫间无显著差异。这与其他学者的研究结果一致[7-8]。

双源CT双能量虚拟平扫的最主要优势在于达到诊断要求的同时，又能明显降低普通平扫的辐射剂量，从而减少患者所受剂量伤害。此外，平扫与增强在同一层面对位观察，排除了图像位移影响，减少了误差。

双能量虚拟平扫仍有其不足之处,主要有:①双源CT其中一个探测器(B球管)扫描视野有限(孔径33 cm),有时无法将肥胖患者的整个上腹部横截面包括在内,不能完成虚拟平扫。②VNC图像粗糙,边缘及细节对比相对普通平扫较差，部分图像碘去除不完全，图像质量仍需进一步改善。

同时本组研究也存在不足之处：①没有将病人的体质量指数(BMI)因素考虑在内。②本组研究的样本量较小，需要进一步积累病例，从而扩大样本量，使研究更具说服力。

综上所述，双源CT双能量腹部虚拟平扫可以在保证图像质量的前提下去除普通平扫，降低辐射剂量及球管的损耗降低成本，其应用前景良好。

【参考文献】

[1] BEHRENDT FF,SCHMIDT B,PLUMHANS C,etal.Image fusion in dual energy computed tomography:effect on contrast enhancement,signal-to-noise ratio and image quality in computed tomography angiography[J].Investigative Radiology,2009,44(1):1-6.

[2] NAKAYAMA Y.Low tube voltage reduces contrast material and radiation doses on 16-MDCT aortography[J].AJR,2006,187(5):490-497.

[3] GRASER A,JOHNSON T R,CHANDARANA H，etal.Dual energy CT:preliminary observations and potential clinical applications in the abdomen[J].Eur Radiol,2009,19(1):13-23．

[4] SLOVIS TL．The ALARA concept in pediatric CT：myth or reality[J]？Radiology，2002，223(1)：5-6．

[5] PETERSILKA M,BRUDER H,KRUSS B,etal.Technical principles of dual source CT[J].Eur J Radiol，2008,68(3):362-368.

[6] 石磊,张欢,潘自来,等.双能量CT在胃癌虚拟平扫应用的初步探讨[J].中国医学计算机成像杂志,2013,19(1):33-37.

[7] 钱玉娥,胡红杰,张峭巍,等.新双源CT虚拟平扫技术在肝脏检查中的应用[J].中华放射学杂志,2011,45(2):120-123.

[8] 汪田田,李剑,任静,等.双源CT双能量虚拟平扫在腹部应用的可行性研究[J].实用放射学杂志,2013,29(3):446-465.