能谱CT单能量成像在去除肝癌经导管动脉化疗栓塞术治疗后碘油硬化伪影的应用

白晨光 BAI Chenguang郭 震 GUO Zhen陆 游 LU You张秀明 ZHANG Xiuming乔 伟 QIAO Wei

作者单位江苏省肿瘤医院 江苏南京 210009

能谱CT单能量成像在去除肝癌经导管动脉化疗栓塞术治疗后碘油硬化伪影的应用

白晨光 BAI Chenguang郭 震 GUO Zhen陆 游 LU You张秀明 ZHANG Xiuming乔 伟 QIAO Wei

作者单位江苏省肿瘤医院 江苏南京 210009

Jiangsu Cancer Hospital， Nanjing 210009，China

Address Correspondence to： GUO Zhen E-mail： guozhen2002nj@sina.com

中国医学影像学杂志2016年 第24卷 第8期：585-587

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （8）： 585-587

目的 探讨能谱CT在去除肝癌经导管动脉化疗栓塞术（TACE）治疗后碘油硬化伪影的应用价值，寻求图像质量最佳的单能量成像点。资料与方法 回顾性分析23例肝癌TACE治疗后行能谱CT检查患者的图像。采用能谱软件处理后可获得Mono图像（40～140 keV，间隔10 keV）和QC图像（140 kVp）。对11组Mono图像进行主观评分，并对其结果进行优化。选取主观评分较高的Mono图像及QC图像，测量伪影最多层面感兴趣区的CT值（ROI1）、同层面无伪影或伪影较少感兴趣区的CT值（ROI2），比较两者CT值的差异。计算并比较去除伪影最佳的Mono图像及QC图像的信噪比（SNR）。结果 70～120 keV时Mono图像的主观评分较高；110 keV Mono图像的ROI1为（60.18±12.48）HU，ROI2为（60.89±12.12）HU，差异无统计学意义（P＞0.05），其余5组Mono图像及混合能量图像的ROI1、ROI2比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。110 keV Mono图像的SNR为8.47± 1.59，QC图像的SNR为7.31±1.24，两者差异无统计学意义（P＞0.05）。结论 选择能谱CT 110 keV的Mono图像可以在不影响整体图像质量的前提下有效去除肝癌TACE治疗后碘油的硬化伪影。

肝肿瘤；化学栓塞，治疗性；体层摄影术，X线计算机；碘化油；质量控制

经导管动脉化疗栓塞术（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）是不能行手术切除的原发性肝癌患者的一种确切有效的治疗手段［1-2］，但一次TACE治疗往往很难杀死所有的肿瘤细胞，因此如何准确评估其疗效尤为重要。目前最常用的影像学评估方法为CT检查，通过观察碘油的蓄积来判断疗效。这种方法受碘油硬化伪影的影响较大，不仅碘油蓄积的真实范围常显示不清，而且会妨碍对碘油缺损区及周边组织的观察，导致诊断误差。本研究拟通过对23例肝癌TACE治疗后的患者行能谱CT检查，对11组单能量（monochromatic，Mono）图像进行分析、优化，并与常规混合能量（quality control，QC）图像比较，探讨能谱CT在去除肝癌TACE治疗后碘油硬化伪影的应用价值。

1 资料与方法

1.1研究对象 回顾性分析2015年2月—8月江苏省肿瘤医院23例原发性肝癌TACE治疗后行能谱CT检查患者的CT图像，其中男20例，女3例；年龄47～75岁，平均（58.3±7.2）岁。纳入标准：经临床、病理或影像学检查确诊并自愿行TACE治疗的肝癌患者；TACE术后复查栓塞区在QC图像上表现为部分缺损型或均匀致密型。

1.2仪器与方法 使用GE Discovery CT750HDCT，对所选患者行肝脏三期扫描，扫描范围自膈顶至双肾下极。其中平扫时采用GSI模式，扫描条件：80 kVp与140 kVp瞬时高速切换扫描，电流375 mA，层厚5 mm，转速0.7 s/r，螺距1.375。然后将图像数据传送到AW 4.6工作站，利用GSI软件包进行处理，获得40～140 keV（间隔10 keV）共11组Mono图像，另重建出140 kVp的QC图像。

1.3图像分析

1.3.1对11组不同 keV的Mono图像优化 由3名主治以上医师对11组Mono图像进行分析，依据图像受硬化伪影的影响及碘油滤过比例的程度，对照碘基图像按三分法（1=差，2=良，3=优）评分。当结果不一致时，经3名医师协商后达成一致。

1.3.2优化后的Mono图像与QC图像分析 选取主观评分优、良的Mono图像及QC图像，选取伪影最多层面感兴趣区（ROI）的CT值测定，记为ROI1，另对同层面无伪影或伪影较少的相同组织选取ROI的CT值测定，记为ROI2。当ROI1-ROI2接近或无限接近0时，说明图像无伪影或伪影影响最小。

计算去除伪影最佳的Mono图像及QC图像的信噪比（SNR），SNR=腹主动脉的CT值/周围空气CT值的标准差。

1.4统计学方法 采用SPSS 19.0软件，对主观评分优、良的Mono图像及QC图像的ROI1、ROI2行配对t检验，对去除伪影最佳的Mono图像及QC图像的SNR行独立样本t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

11组Mono图像的主观评分见图1。当＜70 keV时，因为图像的伪影及噪声较大，评分低；当＞120 keV时，由于碘油滤过较多，评分亦不高；在70～120 keV时，图像的伪影不但相对较少，而且可以准确地反映碘油蓄积的真实范围，主观评分较高，见图2。

图1　11组Mono图像的主观评分

图2　男，63岁，原发性肝癌介入术后4个月。A为碘基图，可见肝左外叶近肝裂处肝癌病灶TACE治疗后碘油蓄积的范围；B为60 keV时的Mono图像，箭示碘油蓄积灶周围硬化伪影明显；C为110 keV时的Mono图像，图像伪影较少，其碘油蓄积范围较碘基图基本一致；D为130 keV的Mono图像，虽然图像伪影亦不明显，但箭示碘油蓄积区中心因过度滤过而形成明显的小缺损区；E为110 keV的Mono图像，F为QC图像，两者观察的窗宽、窗位相同。E对图像细节（腹腔小血管）的显示优于F（箭头），F由于碘油硬化伪影的影响，碘油蓄积区周围结构显示不清（箭）

主观评分优、良的各组Mono图像及QC图像的ROI1、ROI2见表1。110 keV时，ROI1与ROI2的差异无统计学意义（P＞0.05）；其余5组Mono图像及QC图像ROI的CT值差异均有统计学意义（P＜0.05）。110 keV时Mono图像的SNR值为8.47±1.59，QC图像的SNR值为7.31±1.24，两者差异无统计学意义（P＞0.05）。

表1　70～120 keV Mono图像及QC图像感兴趣区CT值比较（HU）

3 讨论

目前CT检查是肝癌TACE治疗后最常用的评估方法，主要通过观察肝癌病灶内部及周边碘油的蓄积情况评估治疗效果，普遍认为CT平扫上碘油蓄积致密的区域为肿瘤坏死区，碘油稀疏或缺损的区域为肿瘤活性区。然而，由于常规CT的X线束为混合能量，当它穿过CT值较大的碘油蓄积区时，可产生线束硬化伪影，表现为从碘油区域发出的星芒状阴影和之间的暗性区域［3-4］。正是因为这些伪影的存在，不仅碘油蓄积的真实范围显示不清，而且会影响对碘油缺损区域及周边组织的观察，导致诊断误差。

能谱CT成像是一种新的CT成像技术，实现了把CT成像推向多参数成像的新诊断模式，包括单能量成像、能谱曲线、物质分离与定量及有效原子序数。其中的单能量成像技术可以获得40～140 keV的101组Mono图像。由于不同组织在不同的能量条件下对X线的吸收存在差异，因此组织的CT值及不同组织间的对比将随能量的改变而变化。Zhao等［5］的研究表明，通过调整适宜的能量水平可以有效减少图像噪声、改善图像质量，为解决碘油线束硬化伪影的问题开拓了思路。

本研究从主观及客观层面对单能量成像技术能否有效去除碘油硬化伪影的影响进行探讨，对11组Mono图像主观评分发现，随着 keV的不断增高，图像伪影逐步改善，而且在40～70 keV改善尤为明显，与既往报道一致。惠萍等［6］的研究显示，在高 keV的Mono图像上可以明显降低或消除金属移植物的伪影，改善图像质量。然而，当＞120 keV时，对照碘基图［7］，一些较小的碘油蓄积区被滤过、碘油蓄积区边缘轮廓变毛糙或形成小的碘油蓄积缺损区。由此认为70及120 keV是对图像主观评价的2个节点，因此过低或过高水平的单能量图像均未被纳入下一步的客观评价中。对70～120 keV（6组）Mono图像及QC图像感兴趣区（ROI1、ROI2）的CT值定量测量发现，仅当110 keV时，两者差异无统计学意义，而其余5组Mono图像及QC图像的两组CT值均存在差异，表明110 keV水平的Mono图像可以有效去除碘油的硬化伪影，与孙亮等［8］对消除金属植入物伪影的研究相似，但并不完全一致，他们认为120 keV为最佳单能量成像点，其原因可能是由于碘油和金属两种物质成分不同，金属物质的分子结构更致密、CT值更高。其次，CT图像满足诊断需求不仅要求没有伪影的影响，更需要有良好的SNR，因为SNR是CT显示解剖结构及病变的基础。在进一步比较110 keV Mono图像和QC图像的SNR时，尽管两者并无显著差异，但110 keV Mono图像的SNR值（8.47±1.59）略高于QC图像（7.31±1.24），结合对两组图像的主观印象，认为前者有更好的SNR。

总之，能谱CT单能量成像技术可以有效去除肝癌TACE治疗后碘油硬化伪影的影响，而且可以兼顾整体图像的质量，其中110 keV为其最佳单能量成像点。这将有助于以后更好地观察碘油缺损区或周边组织是否存在肿瘤活性，进一步提高了诊断的精度。

［1］ Parkin DM， Bray F， Ferlay J， et al. Global cancer statistics，2002. CA Cancer J Clin， 2005， 55（2）： 74-108.

［2］ Cormier JN， Thomas KT， Chari RS， et al. Management of hepatocellular carcinoma. J Gastrointest Surg， 2006， 10（5）：761-780.

［3］ Barrett JF， Keat N. Artifacts in CT： recognition and avoidance. Radiographics， 2004， 24（6）： 1679-1691.

［4］ 周泽俊， 胡永胜， 高斌， 等. 多层螺旋CT图像伪影的分析.中国CT和MRI杂志， 2008， 6（4）： 72-73.

［5］ Zhao LQ， He W， Li JY， et al. Improving image quality in portal venography with spectral CT imaging. Eur J Radiol， 2012，81（8）： 1677-1681.

［6］ 惠萍， 王新江， 崔志鹏， 等. CT能谱成像在消除金属移植物伪影中的应用价值. 中华放射学杂志， 2011， 45（8）： 740-742.

［7］ 王乐， 刘斌， 汪洁， 等. 能谱CT对碘含量测量准确性的实验研究. 放射学实践， 2012， 27（3）： 264-267.

［8］ 孙亮， 李美爱， 刘吉华， 等. 探讨宝石CT能谱成像技术减除脊柱金属植入物伪影的最佳单能量. 中国医学影像技术，2011， 27（9）： 1918-1921.

（本文编辑 张建军）

Monochromatic Imaging of Spectral CT for Reducing the Artifacts from Lipiodol After Transcatheter Arterial Chemoembolization of Hepatocellular Carcinoma

Purpose To investigate the application of spectral CT in reducing the artifacts of lipiodol in hepatocellular carcinoma after transcatheter arterial chemoembolization（TACE） treatment， and to find the best monochromatic imaging parameters. Materials and Methods The images of 23 patients with hepatocellular carcinoma treated by TACE who

GSI examination were analyzed retrospectively. The spectral analysis was used to obtain monochromatic images （with energy ranging from 40 keV to 140 keV in 10 keV increments） and quality controlled images （with 140 kVp）. The subjective score of 11 groups of Mono images and the results were optimized. The Mono images with higher subjective scores and the QC images were selected. The CT value of the region of interest in the measurement of the level with the most artifacts was marked as ROI1. The CT value of the same image with no or less artifacts was also measured and marked as ROI2. Paired t test was used to determine the CT value. The signal-to-noise ratio of the best Mono images and the QC images were measured. The result was compared using independent sample t test. Results The Mono images with 70-120 keV had a higher score. In the Mono images with 110 keV， there was no significant difference between the CT value of ROI1 and ROI2 ［（60.18±12.48） HU vs. （60.89±12.12） HU， t=-2.67， P＞0.05］. The CT value of ROI1 and ROI2 in the other 5 groups of Mono images and the QC images were significantly different （P＜0.05）. The signal-to-noise ratio of Mono images with 110 keV was 8.47±1.59. The SNR of QC images was 7.31±1.24. There was no significant difference between the two groups （P＞0.05）. Conclusion The Mono images with 110 keV can effectively reduce the artifacts of lipiodol after treatment with TACE without image quality loss.

Liver neoplasms； Chemoembolization， therapeutic； Tomography， X-ray computed； Iodized oil； Quality control

郭 震

R445.3；R735.7

2015-12-23

2016-03-15

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.08.007