肝脏能谱CT与常规CT辐射剂量和图像质量对比研究

霍丙胜 姬国敏 杨海庆

CT能谱成像是目前临床上的一项新技术，与常规CT相比较，提供了多参数的成像方式及多种定量分析方法。能谱CT应用时间较短，却是CT研究的热点，但其辐射剂量及图像质量一直备受医患的关注。本文对比研究肝脏能谱CT扫描和常规CT扫描，通过分析两者的辐射剂量与图像质量，以期有助于能谱CT的科学研究和临床应用。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取河北省故城县医院2014年10月至2015年3月临床需要肝脏CT检查且体重指数(BMI)在20～25 kg/m2的患者60例。其中男37例，女23例;年龄26～79岁，平均年龄54.4岁。患者随机分为能谱扫描组和常规扫描组，每组30例。

1.2 成像设备及参数 采用西门子公司SIEMENS SOMATOM Perspective能谱CT进行扫描。能谱扫描参数:低能管电压80 kV，高能管电压130 kV，螺距

1.2，其他参数与常规扫描相同。常规扫描参数:管电压130 kV，自动毫安秒，机架旋转速度0.48 s/周，准直器宽度0.625 mm×64，螺距:1.0，层厚及层距均为5 mm。造影剂为非离子型碘对比剂80～100 ml，碘含量350 mg/100 ml，经肘正中静脉注射，速率5.0 ml/s，采用造影剂自动触发，阈值为100 Hu。扫描范围自膈顶至肝下缘。

1.3 数据分析 获得数据传至syngo.via工作站进行后处理。因肝脏能谱单能图像对比噪声比(CNR)一般在60～70 kV能量段最高，噪声较低，因此本次研究采用65 kV能量图像作为最佳单能图像。常规扫描图像分别采用滤波反投影(FBP)重建和Siemens迭代技术(SAFIRE)进行重建(等级为我院常规应用3)。选择静脉期肝实质同一层面的图像(门静脉左支层面)进行CT值测量，每幅图像选择三个感兴趣区(ROI)，ROI面积为100 mm，取其平均值。以肝实质CT值的标准差(SD)作为图像的噪声;运用公式CNR=(ROI肝脏-ROI肌肉)/SD背景计算图像的对比噪声比(CNR)，其中ROI肝脏为肝实质CT值平均值，ROI肌肉为竖脊肌CT值平均值，SD背景为前腹壁皮下脂肪SD平均值［1］。

1.4 统计学分析 应用SPSS 11.50统计软件，计量资料以±s表示，采用独立样本的t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 2组扫描辐射剂量比较 能谱成像组CT容积剂量指标(CTDI)、剂量长度乘积(DLP)与常规扫描组比较差异均无统计学意义(P＞0.05)。见表1。

表1 2组扫描辐射剂量 n=30，±s

表1 2组扫描辐射剂量 n=30，±s

项目 能谱扫描组 常规扫描组 t值 P值CTDI(mGy)14±4 14±7 0.169 0.247 DLP(mGy×cm)684±385 692±274 0.248 0.361

2.2 肝脏能谱CT扫描与常规CT扫描的辐射剂量和图像质量的比较 见图1～3。

2.3 2组扫描噪声及对比噪声比 能谱扫描组CT图像噪声和CNR与常规扫描组FBP重建图像比较差异有统计学意义(t值分别为6.437和6.721，P＜0.01)。常规扫描组SAFIRE重建图像(等级3)噪声和CNR与能谱扫描组比较，差异无统计学意义(t值分别为0.279和0.314，P＞0.05)。见表2。

图1 65 kV单能成像，SD:8.6 Hu，CNR: 7.7，图像细腻，门静脉及其分支显示清晰

图2 常规扫描SAFIRE重建图像，SD: 7.9 Hu，CNR:8.1，图像质量较好，结构显示清晰

图3 常规扫描FBP重建图像，SD: 12.4 Hu，CNR:3.81，图像颗粒较粗，总体质量略差

表2 2组扫描噪声及对比噪声比 n=30，±s

表2 2组扫描噪声及对比噪声比 n=30，±s

注:与能谱扫描组比较，*P＜0.05

项目 能谱扫描组 常规扫描组FBP重建 SAFIRE 重建SD(Hu) 8.9±1.2 12.6±2.8*7.7±1.0 CNR(mGy)7.6±2.5 3.8±1.7 7.8±2.6

3 讨论

能谱CT是近年来临床上应用的一项新技术，是单能量成像。以往的CT是一组由不同的单光子能量组成的光线混合而成，是混合能量成像。X线与物体作用时在高能段以康普顿效应为主，低能段以光电子吸收为主，所以当X线束穿过人体时，会优先滤掉低能量，从而产生线束硬化伪影，同时混合能量间的平均效应也会降低不同物质间的对比度。据文献报道，单能量图像能够提高图像的对比噪声比，优化图像质量［2］;单能量图像是指处于某一能量水平的X线穿过物质后产生的衰减图像，对于同一能量水平的单能量图像，物质的衰减系数取决于其本身密度，从而保证了同一物质衰减系数的恒定，避免了硬化效应的产生，图像质量得到改善。单能量图像在不同能量水平具有不同特征，低能量水平的X线穿透力低，图像上组织的对比度增强，但噪声增高，高能量水平的X线穿透力高，图像上硬化伪影减少，但组织的对比减弱，因此选择合适的能量水平对提高单能量图像上病灶的检出很重要。由于同一物质在不同能量水平的造成不同的X线衰减，在某一能量水平病灶与实质脏器之间的衰减差异可以达到最大而噪声值最低，这一能量水平就是该病灶的最佳kV值。最佳kV单能量图像既提供较高的对比度，又能够兼顾图像噪声，在对比度与噪声之间达到一个最好的平衡，具有最高的CNR。因此选择处于较低能量水平的最佳kV单能量图像，一方面可以提供物质的CT值，另一方面又可以使该物质与周围组织之间的对比明显提高，从而改善图像质量。腹部是能谱CT应用最广泛的部位［3-8］，早期有研究显示能谱CT较常规CT辐射剂量略高［9］，但随着技术的不断发展，近期研究显示，能谱成像与常规成像在辐射剂量上基本相似，且在空间分辨率、噪声及对比噪声比方面与常规图像质量相似［10］。

本研究采用SIEMENS SOMATOM Perspective能谱CT，对能谱扫描与常规扫描在辐射剂量和图像质量两方面进行对比分析。图像质量以噪声及对比噪声比作为指标，在单能图像中，图像的噪声随着能量的变化而变化。利用CNR曲线，在60～70 kV能量段显示CNR信号最高而图像噪声较低，并且在此能量段测得的CT值与常规扫描图像CT值最接近，因此笔者取65 kV能量单能图像作为最佳单能量图像与常规扫描进行对比研究。经统计，在辐射剂量方面，能谱扫描与常规扫描差异无统计学意义;在图像质量方面，65 kV单能量图像噪声及对比噪声比均优于常规扫描FBP重建图像，与常规扫描SAFIRE重建图像噪声及对比噪声比相当(SAFIRE重建具有1～5个等级，笔者医院常规腹部检查采用等级3)。据笔者观察分析，在肝脏小结节性病灶检出及门静脉细小分支的显示上，单能量图像更加清晰、细腻，优于常规扫描FBP重建图像，与迭代重建(等级3)图像基本相似。目前国内外有学者研究显示，能谱单能量图像噪声低于混合能量图像，对比噪声比高于混合能量图像。在腹部成像中单能量图像质量优于混合能量图像，能够提高肝脏肿瘤的检出率，尤其是小肿瘤检出率，有望替代常规120 kV图像用于临床常规诊断［11-13］，这与我们的研究结果基本相似。

能谱CT成像能够生成不同能量段的多组单能量图像(不同机型因采用能量不同形成图像的数量不等)，大量单能量图像能够为临床提供更多的参考信息，产生更大的临床价值。一般高能量图像中组织的对比度较小，低能量图像中组织的对比度较大，因此，低能量阶段的图像可以更好的显示图像的细节情况。

综上所述，本研究认为，能谱扫描在辐射剂量上与常规扫描相似，图像质量优于常规扫描的FBP图像，与SAFIRE 3级重建的图像质量基本相当，能够为临床提供更多的有价值的信息，可以在临床工作中作为肝脏检查技术推广应用。

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