双源CT双能量非线性融合技术提高肠道图像质量的研究

李剑，石磊，郑敏文，王栋，刘豹，石明国

第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032

双源CT双能量非线性融合技术提高肠道图像质量的研究

李剑，石磊，郑敏文，王栋，刘豹，石明国

第四军医大学西京医院 放射科，陕西 西安 710032

目的探讨双源CT双能量成像非线性融合技术提高肠道图像质量的价值。方法回顾性分析进行肠道双源CT双能量成像的30例患者，采用Dual-Energy软件Optimum contrast功能，获得最佳Blending Center和Blending Width的图像，包括轴位，MPR、MIP及VR图像。将所有图像导入Viewing分析软件进行客观图像质量的测量。所有图像均选择肠道管壁增厚的部位进行测量主动脉强化CT值，增厚的肠道壁的CT值，脊柱旁的CT值以及背景的噪声，并计算信噪比和对比噪声比。所有图像主观评分均由2名具有多年影像诊断经验的主治医师采用双盲法评分。结果静脉期两组图像主动脉和肠道壁强化值没有统计学差异性。而两组图像背景噪声，信噪比和对比噪声比的比较有统计学差异，t值分别为3.8、4.6和4.2，P值均小于0.05，其中非线性融合图像质量明显优于常规100 kV图像。结论双源CT双能量非线性融合技术能够提高肠道成像的图像质量，提高图像的可诊断率和优良率，具有潜在的临床应用价值。

双源CT；双能量；肠道；体层摄影术；图像质量

引言

肠道解剖位置特殊，走形迂曲冗长，远离口腔和肛门，限制了多种手段对肠道结构的显示。近年来肠道CT检查技术不断的提高，并且CT能显示病变周围组织结构情况，因此，肠道CT检查越来越受到临床的青睐，已成为精确评估肠道病变的临床常用检查手段之一[1]。而肠道CT图像质量受到诸多因素的影响，如：肠管是否充盈扩张，肠壁是否强化，周围组织对比是否清晰，肠道内粪便是否排泄干净等，对诊断带来困难。双能量非线性融合技术可以提取不同能量数据的成像比例，同时降低图像噪声，增强组织对比，提高图像质量的目的[2]。本研究通过对比采用不同双能量融合中心和融合宽度的数值，得到最佳肠道CT的双能量图像质量。

1 材料与方法

1.1 患者资料

回顾性收集2017年6月～2017年7月期间，30例入我院拟行肠道CT增强扫描的患者资料。记录所有病人的性别、年龄、身高、体重、病史等一般资料。凡有对比剂过敏史、肾功能损害（血清肌酐水平＞1.5 mg/dL）、未经治疗的甲状腺功能亢进及无法配合闭气的患者均排除在外。

1.2 扫描技术

所有患者均采用Siemens 第二代双源CT扫描仪（Somatom Definition Flash，Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）扫描。所有患者检查前一天患者进流质饮食，晚饭后1 h用约1500 mL开水泡服番泻叶6～10 g，腹泻清肠。检查前约1.5 h内分5次口服2.5%等渗甘露醇2000 mL充盈肠道，扫描前10 min肌注山莨菪碱10～20 mg以减少肠蠕动。扫描前由护士对病人进行屏气训练，尽量使每次屏气时膈肌的运动幅度一致。扫描时患者取仰卧位，双臂上举，头侧先进，扫描范围均由膈顶至耻骨联合下缘水平。注射造影剂前预先在肘正中静脉埋置20号套管针，高压注射器采用德国欧利奇高压注射器，对比剂采用非离子低渗高浓度对比剂碘普罗胺370（iopromide 370，370 mgI/mL），总量1 mL/kg，流率3.5 mL/s，经预先植入的套管针注入，注射完立即以相同的流率注射40 mL生理盐水。应用造影剂跟踪技术，注射后延迟5 s在腹主动脉肝顶层面选择感兴趣区（Region of Interest，ROI）监测CT值，当ROI内CT值达到100 HU时，延迟5 s（为机器呼吸指令的时间）自动触发扫描动脉期，动脉期扫描结束30 s后行门静脉期扫描，以门静脉期数据和图像为研究对象。扫描参数：管电压100 /140 kV，参考管电流300 mAs，使用自动毫安控制技术（CARE Dose 4D，Siemens)，螺距（pitch）范围0.8，准直2 mm×64 mm×0.6 mm，每层厚0.75 mm，重建间隔0.4 mm，矩阵512×512，视野300 mm×300 mm～450 mm×450 mm。

1.3 图像后处理

所有原始扫描数据均传至工作站（Syngo Multi-Modality Workplace, Siemens Healthcare, Forchheim,Germany），采用后处理软件Dual-Energy的Optimum Contrast功能进行图像后处理分析，获得不同融合中心70±10和融合宽度20±10的图像。

1.4 图像质量客观评价方法

分别测量所有图像均选择肠道管壁增厚的部位进行测量主动脉强化CT值，增厚的肠道壁的CT值，脊柱旁的CT值以及背景的噪声，并计算信噪比和对比噪声比。信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）计算方法为：SNR=兴趣区CT值/噪声；对比噪声比（Contrast-to-Noise Ratio，CNR）计算方法为：CNR=（兴趣区CT值-椎旁肌肉CT值）/背景噪声。

1.5 图像质量主观评价

由两位医师在不知道重建算法的前提下在工作站（syngo MMWP VE 36A，Siemens Healthcare）上盲法评估。观察的图像包括轴位和冠状位重建图像。观察所用窗宽均为300 HU，窗位均为40 HU。参照欧洲CT图像质量标准[3]，主观图像质量评价分总分为5分：1分表示图像噪声很大，或伪影很重，细小结构显示不清，整体图像无法满足诊断；2分表示图像噪声较大，或伪影较重，细小结构显示欠清，导致诊断可疑；3分表示图像噪声中等，或伪影一般，细小结构显示较清，可以满足诊断；4分表示图像噪声很少，或伪影很轻，细小结构显示清晰，可以满足诊断；5分表示图像噪声极少，没有伪影，细小结构显示非常清晰，可以满足诊断。两位阅片者意见不一致时取两者中较不满意的评价为最终结果。

1.6 统计学分析

所有统计分析均由SPSS（Version 19.0，SPSS inc，Chicago IL，USA）统计软件完成。计数资料采用Χ2检验。计量资料采用均值±标准差（）表示。

2 结果

2.1 一般资料

所有30例患者均顺利进行了非线性融合和数据测量，其年龄、性别构成、体重等一般资料，见表1。患者接受CT检查的原因包括：临床可疑消化道肿瘤（3/30）、腹痛（7/30）、肠梗阻（10/30）、肠道炎性病变（5/30）、消化道出血（5/30）。

表1 患者临床资料和基本参数

2.2 两组图像客观测量数据比较

所有患者的客观测量数据，见表2。两组患者的主动脉强化值和肠道强化值比较均无统计学差异性。而两组的背景噪声，SNR和CNR比较有统计学差异性，P值均＜0.05。

表2 患者图像客观测量数据

2.3 两组图像主观评价结果

两组患者的图像质量评分均达到诊断要求，见表3。两组图像质量评价为5分的所占比率分别为13.3%和36.7%，两组比较有统计学差异性U=16.4，P=0.03，见图1～2。

表3 患者图像质量主观评分结果（例）

图1 肠梗阻患者两种成像技术的轴位CT图像对比

图2 炎性肠病患者两种成像技术的冠状位CT图像对比

3 讨论

双源CT的出现促使了双能量CT成像技术在临床的广泛应用，目前双能量CT成像已经在头颈部血管成像[4]、肿瘤双能量成像[5]、结石成分分析[6]、虚拟平扫[7]等方面，其临床应用价值得到初步认可。双能量成像不仅能鉴别物质，其在提高图像对比度方面也有明显优势[8-9]，在临床上也得到大家的认可。肠道因其结构复杂，容易受到肠道内容物以及肠壁强化程度的影响，导致诊断产生疑惑。本研究依据双能量非线性融合技术的优势突出肠管病变和周围组织的对比度，提高肠道CT图像质量，为临床诊断带来便利。

双能量模式扫描机器会自动生成低能量80/100 kV图像和高能量140 kV图像，两组图像各有所长，其中低能量图像具有较高的强化值，但噪声较高；高能量图像具有低的噪声，而强化程度降低。非线性融合是一种S型融合，是根据低能量图像上兴趣区内的CT值，融合中心及融合宽度来决定该图像的融合比例，达到最佳对比的效果。其在其它部位的研究也取得一定的效果。有多位学者对双能量非线性融合技术提高血管的显示方面做了一定的研究，结果显示非线性融合技术可以提高门静脉的强化CT值和对比噪声比，明显提高了门静脉与肝脏实质的对比度[10-12]。利用非线性融合技术提高血管的强化值和对比度这一优势，在扫描时可以降低患者的对比剂使用量，从而达到一致强化的目的。刘杰等[13]将非线性融合技术应用于主动脉成像的检查中，发现通过较低的对比剂使用量进行双能量扫描后，再经过非线性融合技术进行图像处理可以达到跟常规扫描一致的强化值。而在肿瘤的研究方面，双能量非线性融合技术可以增加胰腺病变的对比度，提高病变大小，数目及边缘的对比情况，提高了胰腺病变的检出率[14-16]。

本研究结果显示在非线性融合图像中，血管的强化值可以与常规扫描的100 kV图像相当，与此同时图像的噪声明显降低，这样图像的信噪比和对比噪声比就明显提高，图像质量显著上升。通过主观评价，非线性融合图像比常规图像具有更高的主观评分结果。由于所观察的组织不同，非线性融合图像的融合中心和融合宽度有一定的差异，王琦等[10]提出显示门静脉的最佳非线性融合参数为将所测的门静脉和肝实质的平均CT值作为融合中心，融合宽度为0～20 HU。由于图像的强化程度跟很多因素有关，肠道的强化值会有一定的差异，根据本组数据每位患者不同能量肠道的平均强化值为（68±11.9）HU，根据CT值得变化范围融合宽度定为10～20 HU。同时发现应用较窄的融合宽度的非线性融合图像具有最佳对比度。

本研究存在着一些局限性，首先本组数据病例较少，今后将进一步增加数据量。其次对病变的显示诊断准确率没有手术及病理对照。在今后的工作中我们将继续跟踪患者，验证其诊断效能。

综上所述，双能量肠道非线性融合技术可以提高肠道强化CT值和对比度，肠道最佳融合中心为70 HU最佳融合宽度为10～20 HU。

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Study of Clinical Value of Dual Energy CT Imaging Nonlinear Fusion Technology in Improvmeng of the Intestinal Image Quality

LI Jian, SHI Lei, ZHENG Minwen, WANG Dong, LIU Bao, SHI Mingguo
Department of Radiology, Xijing Hospital, The Fourth Military Medical University, Xi’an Shaanxi 710032, China

ObjectiveTo investigate the clinical value of dual energy CT imaging nonlinear fusion technology in improvement of the value of intestinal image quality.MethodsA retrospective analysis was conducted on 30 patients who underwent the intestinal dual energy CT imaging. The optimal Blending Center and Blending Width (including axial, MPR, MIP and VR) images were obtained by Optimum contrast function in Dual-Energy software. Then we imported all the viewing images into Viewing software for measurement of objective image quality. The intestinal wall thickening sites of all images were selected to measure CT values and the background noise of aorta, intestinal wall thickening, and spinal column. The signal-to-noise ratio and contrast to noise ratio were also calculated. All of the image quality was scored by 2 diagnostic imaging physicians with rich experience through double blind method.ResultsThere was no statistical difference between the two groups of images of aortic and intestinal wall enhancement in the venous phase. The two groups of image background noise, signal-to-noise ratio and contrast to noise ratio is statistically significant, t values were 3.8, 4.6, 4.2, respectively, all P values were less than 0.05, in which the nonlinear fusion image quality is superior to conventional 100 kV image.ConclusionDual energy CT nonlinear fusion technology can improve the image quality of intestinal imaging, improve the image diagnosis rate and excellent rate, with potential clinical application value.

dual-source computed tomography; dual-energy; intestinal; tomography; image quality

R730.44

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.004

1674-1633(2017)11-0012-03

2017-08-16

2017-09-14

国家自然科学基金（81000648）。

石明国，教授，主要研究方向为医学影像技术。

通讯作者邮箱：smg2002@163.com