能谱CT最佳单能量成像显示正常肾上腺动脉解剖

尹永芳 YIN Yongfang梁 研 LIANG Yan李 斌 LI Bin

作者单位吉林省人民医院放射科 吉林长春 130000

能谱CT最佳单能量成像显示正常肾上腺动脉解剖

尹永芳 YIN Yongfang梁 研 LIANG Yan李 斌 LI Bin

作者单位吉林省人民医院放射科 吉林长春 130000

Department of Radiology， the People's Hospital of Jilin Province， Changchun 130000， China

Address Correspondence to： YIN Yongfang E-mail： xiaoniao_yong@126.com

中国医学影像学杂志2016年 第24卷 第8期：612-615

Chinese Journal of Medical Imaging 2016 Volume 24 （8）： 612-615

目的 了解正常肾上腺动脉的解剖，有助于判断病变供血动脉，进一步明确来源及制订治疗方案，所以探讨能谱CT最佳单能量成像对正常肾上腺动脉解剖的显示能力有着重要的临床意义。资料与方法 选取60例腹部肿瘤且肾上腺正常患者，采用能谱扫描模式行动态增强扫描，生成40～140 keV单能量图像，以1 keV为间距进行重建得到101组不同水平单能量图像。研究共分A、B两组，A组为最佳单能量组［肾动脉与竖脊肌之间具有最佳对比噪声比（CNR）的单能量图像］，B组为对照组（系统默认选择的70 keV单能量图像，相当于140 kVp混合能量质量控制模式的平均能量），由2名影像科副主任医师采用双盲法以5分法对两组动脉期重建血管容积再现（VR）及薄层最大密度投影（MIP）进行主观评分，对两组图像质量进行比较，并记录肾上腺上、中及下动脉的显示率，评价两组对血管的显示能力。结果（51±3）keV单能量图像具有最佳CNR，A组主观评分高于B组，差异有统计学意义（P＜0.05）；A组及B组对肾上腺上、中、下动脉显示率分别为61.67%、55.00%、88.33%和 51.67%、48.33%、70.00%，差异有统计学意义（P＜0.05），且A组中肾上腺下动脉显示率均高于肾上腺上、中动脉（P＜0.05）。结论 能谱CT最佳单能量技术提高了肾上腺动脉成像的图像质量，能更好地显示正常肾上腺各分支血管。

腹部肿瘤；肾上腺动脉；体层摄影术，X线计算机；解剖学，局部

肾上腺区病变因其供血动脉不同而来源不同，所以了解正常肾上腺动脉各分支及变异有助于判断病变来源及制订治疗方案。以往血管造影已经证实肾上腺动脉主要为上、中、下3支细小动脉，但目前关于肾上腺动脉CT成像的研究相对较少［1］。能谱CT的单能量图像能够优化图像质量和对比噪声比（CNR）［2］。已有体外实验研究表明，血管最佳单能量成像图像质量优于混合能量图像［3］。这一特性使得CT成像在显示细小血管方面具有一定优势。本研究探讨能谱CT单能量成像显示正常肾上腺各动脉的效果，为临床诊断和治疗提供更多信息。

1 资料与方法

1.1研究对象 选择2013年5月—2015年9月吉林省人民医院收治的腹部肿瘤且肾上腺正常、行能谱CT增强扫描的患者共60例，其中男31例，女29例；年龄35～75岁，平均（49±4）岁。其中肾上腺腺瘤21例，肾上腺转移瘤5例，肾囊肿10例，肾癌4例，原发性肝癌5例，胃癌6例，结肠癌9例。

1.2仪器与方法 采用宝石能谱成像CT（GE Discovery 750 HDCT，美国），患者取仰卧位，扫描范围为上下腹部或全腹部。患者空腹4～6 h，扫描前20 min饮水800～1000 ml。使用高压注射器经肘前静脉注射对比剂欧乃派克（350 mgI/ml），流速4 ml/s，剂量1.5 ml//kg；监测腹主动脉内CT值，达200 HU时触发动脉期扫描，于对比剂注射后60 s行门脉期扫描。扫描参数：管电压为40和140 kV（0.5 ms瞬时切换），固定电流为600 mA，层厚及层间距均为5 mm，螺距0.984，转速0.8 s/r；重建层厚及层间距均为0.625 mm，选用自适应统计迭代重组技术30%重建。

1.3图像后处理和分析 单能量及混合能量原始数据传至GE ADW 4.5工作站，以1 keV为间距在40～140 keV能量范围内进行101种不同单能量图像重建，分A、B两组，A组为最佳单能量组（利用能谱分析软件重建单能量图像，获得双侧肾动脉与背部肌肉竖脊肌之间具有最佳CNR的单能量图像），B组为对照组（系统默认选择的70 keV单能量图像，相当于140 kVp混合能量质量控制模式的平均能量），分别在左、右肾动脉开口处勾画感兴趣区（ROI），测量两组的CT值和噪声，使ROI包含整个管腔（2～3 mm2），避开管壁钙化；于同一层面背部竖脊肌间取同样面积ROI，尽量避开血管、脂肪，每个部位测量3次，取平均值。分别以CNR作为图像质量的客观评价指标，并依据以下公式：CNR=（CT1-CT2）/SD［4］，计算肾动脉平均CT值与背部竖脊肌间的CNR，其中CT1为肾动脉的平均CT值，CT2为同层面背部竖脊肌间的平均CT值，SD为图像噪声值。

采用容积再现（VR）及薄层最大密度投影（MIP）技术，分别对两组双侧肾上腺上、中、下动脉进行重建，保证每次VR重建的阈值、窗宽、窗位及视野相同，MIP重建的层面、层厚亦相同，由2位影像科副主任医师采用双盲法对每例患者的双侧肾上腺3支动脉的显示情况分别进行主观评分（表1），取平均值作为最终评分。根据两组单能量图像VR及MIP，对双侧肾上腺上、中、下各支动脉进行显示率的比较。

表1　根据血管密度、血管边缘清晰度进行双侧肾上腺3支动脉主观评分标准

1.4 统计学方法 采用SPSS 17.0软件，计数资料采用χ2检验进行组间率的比较。计量资料当满足正态分布和方差齐时，两组间比较采用独立样本t检验；数据不满足正态分布和方差不齐时，采用Wilcoxon秩和检验或Kruskal-Wallis H检验。2名观察者间一致性采用Kappa检验，Kappa值＜0.20为一致性很差，0.20～＜0.40为一致性较差，0.40～＜0.60为一致性一般，0.60～＜0.80为一致性较好，0.80～1.00为一致性很好。P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1两组单能量图像客观指标比较 应用GSI Viewer 2.0软件获得最佳CNR的最佳单能量为（51±3）keV（图1、2），A组双侧肾动脉的CT值明显高于B组，差异有统计学意义（P＜0.001）；A组的噪声值同时也高于B组，差异有统计学意义（P＜0.001）；噪声值升高幅度低于CT值，故肾动脉的CNR显著高于B组，提高了73.61%，差异有统计学意义（P＜0.001）。见表2。

2.2两组单能量图像主观评分 两组双侧肾上腺上、中、下动脉的主观评分，A组总体评分优于B组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

2.3两组单能量图像对肾上腺各动脉显示率的比较A组与B组对肾上腺上、中及下动脉显示率见表4，两组对3支动脉的检出情况差异有统计学意义（χ2=6.2502， P ＜0.05），A组的显示率高于B组；在A组范围下，肾上腺下动脉显示率均高于肾上腺上、中动脉（P＜0.05），而后两者显示率差异无统计学意义（P＞0.05）。

表2　两组双侧肾动脉图像质量客观评价比较

3 讨论

图1　男，52岁，左肾囊肿。层厚0.625 mm、FOV 18.2 mm×17.6 mm的薄层放大图像，标示了ROI放置的部位与面积，分别测量右侧肾动脉开口断面CT值、同层面背部竖脊肌间的平均CT值和图像噪声值，据此计算CNR（A）；最佳keV与CNR的曲线图，显示53 keV最佳单能量值时肾动脉的CNR最佳（B）；70 keV能量组动脉期CTA，右侧肾上腺上动脉起自右侧膈上动脉（箭 ，C）、左侧肾上腺下动脉起自左侧副肾动脉（箭头，D）；53 keV能量组动脉期CTA，双侧肾上腺上动脉起自双侧膈上动脉（箭，E）、左侧肾上腺中动脉起自腹主动脉（箭头），左侧肾上腺下动脉起自副肾动脉（箭），但血管壁不锐利（F）；CTA图像，主观评分2分，血管显影浅淡，仅能分辨右侧肾上腺下动脉走行（G）；CTA图像，右侧肾上腺下动脉主观评分4分，主干血管显影清晰，选端模糊，左侧肾上腺下动脉主观评分3分，血管显影较淡

表3　A组与B 组双侧肾上腺动脉成像主观评分比较

表4　 60例患者双侧肾上腺各支动脉显示率［n（%）］

肾上腺的供血动脉为细小动脉，主要为上、中、下3支主干血管及其分支，肾上腺上动脉是膈下动脉行经肾上腺内侧和上缘时，发出的数条短而细的血管，至肾上腺内侧和上缘；肾上腺中动脉大多数发自腹主动脉，少数发自隔下动脉或腹腔动脉；肾上腺下动脉通常发自肾动脉或其分支的上壁［1］。肾上腺动脉的显示对肾上腺及周围其他疾病发生、发展及转归有重要意义，然而传统CT采用混合能量X线束，固有CNR较低，且易产生线束硬化效应导致CT值“漂移”和硬化伪影，从而影响图像质量，导致细小动脉显示不佳［5-6］，因此目前关于肾上腺动脉CT成像的研究相对较少。

能谱CT克服传统CT的不足，在血管成像特别在细小动脉显示方面有一定优势，能谱CT通过80、140 kVp瞬时切换，能够得到40～140 keV的多组单能量图像，去除线束硬化带来的CT值“漂移”的影响。而通过最佳CNR单能量曲线获得的最佳单能量图像，本研究发现显示肾上腺动脉的最佳单能量范围是（51±3）keV，与高能图像比较，低能量图像能够获得更高的CT值及CNR，邻近组织CT值的升高，也就是低能量水平X线穿透力较低，可能增加图像的CT值与组织的对比，有利于显示小血管［7］，但随着射线能量的降低，图像噪声也会增加，本研究结果显示，最佳单能量组的CT值和噪声均较对照组70 keV高，而40～50 keV图像的噪声明显增加，影响了图像的观察，所以40～50 keV VR图像中部分肾动脉及肾上腺动脉受邻近组织的遮挡显示不清 ，然而宝石能谱CT最佳CNR技术可自动计算ROI与背景的CNR，筛选出既能提供较高的对比又能兼顾图像噪声的最佳单能量图像；另外高能量图像软组织对比度小，而低能量图像中软组织对比度高，故低能量图像更利于观察组织细节，与以往研究结果［8-9］一致。

本研究之所以选择70 keV单能量图像作为对照，根据Matsu- moto等［9］研究显示，特定射线剂量下，能谱扫描所得70 keV图像和传统120 kVp图像相比具有相对低的噪声和相对高的CNR和信噪比，所以相对传统120 kVp图像，最佳单能量成像可更加提高图像的CNR，与Zhao等［8］研究结果相符。另外，研究中选取左或右肾动脉开口处（而不是某支肾上腺动脉）与竖脊肌间具有最佳CNR的单能量图像，是因为肾上腺各支动脉细小，ROI放置于肾上腺动脉，其面积较小，可能增加误差。

A组图像的肾上腺动脉评分及显示率明显高于B组，差异有统计学意义（P＜0.05），说明最佳单能量成像技术可提高对肾上腺动脉的显示能力。48～54 keV最佳单能量范围内，肾上腺下动脉显示率均高于肾上腺上、中动脉（P＜0.05），而后两者显示率差异无统计学意义（P＞0.05），这可能与肾上腺解剖学密切相关。肾上腺下动脉大部分起自肾动脉或其分支，有相当的长度和直径，而肾上腺上及中动脉位置过深，其中肾上腺中动脉通常都穿腹腔神经节，穿出腹腔神经节后至腺体的一段甚短［10-11］。

本研究的不足：①因腹部正常患者行能谱CT检查者数量较少，入组者均为腹部肿瘤患者，致使本研究有一定的局限性；②本研究未分析肾上腺疾病对肾上腺动脉显示的影响；③本研究未与数字减影血管造影（DSA）成像结果进行比较来分析两种显示方法的差异程度；④研究结果显示，肾上腺各动脉的显示率较低。

总之，能谱CT单能量成像技术较传统CT进一步有效、直观地显示了肾上腺动脉的解剖，运用CT最新技术提高对细小血管的显示，可作为判断肾上腺及周围疾病来源的依据，可作为手术、介入治疗术前评估个体血管情况的有效方法。此次为初步探讨，存在部分不足，有待下一步继续研究。

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（本文编辑 周立波）

Optimal Energy in Spectral CT Imaging for Displaying Normal Anatomy of Adrenal Artery

Purpose Understanding of the anatomy of normal adrenal artery could help to determine the feeding artery of the lesion， thus would help make treatment options. It is important to evaluate the monochromatic dual-energy spectral CT imaging in displaying the anatomy of normal adrenal artery. Materials and Methods Sixty patients with abdominal tumors underwent contrast-enhanced spectral CT scan. All the patients showed normal adrenal glands. 101 sets of monochromatic images with photon energies of 40-140 keV were acquired which were reconstructed with 1 keV interval. All the images were divided into two groups. Group A used the optimal energy level and group B used 70 keV. Image quality and display rates were compared between the two groups. A 5-score system was used to evaluate the maximum intensity projection and volume rendering reconstruction images by two observers blindly. Display rates of the adrenal arteries（superior， middle and inferior suprarenal artery） were recorded. Results Images of monochromatic energy with （51±3） keV showed best CNR. The score of group A was higher than that of group B （P＜0.05）. The display rates of superior， middle and inferior adrenal artery between group A and B were 61.67%， 55.00%， 88.33% and 51.67%， 48.33%，70.00% （P＜0.05）. The display rates of inferior artery were higher than those of the middle and superior suprarenal artery in group A （P＜0.05）. Conclusion The optimal energy of spectral CT imaging may improve the image quality of displaying adrenal artery.

Abdominal neoplasms； Adrenal artery； Tomography， X-ray computed；Anatomy， regional

尹永芳

R322.1；R445.3

2016-01-27

2016-03-24

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.08.015