比较研究单源序列采集双能CT结肠成像容积和螺旋扫描模式

梁 丹，阿布都克尤木江·阿布力孜，刘志飞，孔德灿，李文儒，朱冬云，戎军艳，张 曦，Wenli Cai，罗明月△

(1.广东省广州市第一人民医院放射科 510180;2.新疆维吾尔自治区喀什地区第一人民医院医学影像科 844000；3.中山大学附属第六医院放射科，广州 510655；4.中国人民解放军第四军医大学生物医学工程系，西安710032；5.哈佛大学医学院麻州总医院放射科，麻州波士顿02114)

双能CT包括单源瞬时管电压切换型[1-3]、单源序列采集型[4-5]、单源双光束型[6]和双源型[7-8]，它们各有优缺点。单源序列采集双能CT 既有设备上容易实现、避免了高低能量之间的能谱重叠的优点[9]，也有相对较长的扫描时间及其可能导致的结直肠双能融合图像质量问题和较高的辐射剂量的缺点[3]。

双能CT结肠成像很有希望成为结直肠癌的筛查新技术[10-11]，虽然单源序列采集双能CT能够进行容积和螺旋2种模式扫描，但是国内外迄今较少见这2种扫描模式双能CT结肠成像的比较研究报道。因此，本文将针对上述3个可能的缺点，比较研究单源序列采集双能CT结肠成像2种扫描模式的扫描时间、辐射剂量和运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量。

1 资料与方法

1.1一般资料 纳入无影响胃肠道运动功能病史的志愿者46例，其中男21例、女25例，年龄(57.70±11.87)岁。排除标准：影响胃肠道运动功能的病史者，肝和/或肾功能不全者，甲状腺功能亢进者，活动性肺结核者，多发性骨髓瘤者，对碘过敏者，孕妇。研究方案得到本院医学伦理委员会批准，所有志愿者均知情同意本研究。

1.2结直肠内容物标记和注气扩张 CT检查前1 d志愿者低残渣饮食，早、中、晚餐后和睡觉前分别口服4.0%泛影葡胺(湖南汉森制药有限公司)60 mL标记肠内容物，餐后喝水200 mL，全天喝水2 000 mL。检查当天早餐后再口服4.0%泛影葡胺60 mL标记肠内容物，喝水200 mL。使用JS-628F灌肠机(广州今健科技有限公司)经导管部分自动向结直肠灌注空气，使其充分扩张。

1.3双能CT结肠成像扫描和图像后处理 采用Acquilion ONE 320排CT机(Toshiba Medical System，Tochiki-ken，日本)，志愿者仰卧位，扫描时身体保持不动且屏住呼吸。容积扫描：wide-volume，层厚0.5 mm，球管电压135 kVp/80 kVp，球管电流自适应球管电压的变化(sure exposure 3D low dose)，球管旋转一周的时间0.35 s，AIDR3D STD重建算法。螺旋扫描：螺距因子/螺距=0.085/6.8，层厚0.5 mm×80.0 mm，球管电压135 kVp/80 kVp，对应的球管电流为10 mA/60 mA，其他参数同容积扫描模式。在图像后处理工作站(Vitrea，Toshiba Medical System，Tochiki-ken，日本)分别对2种扫描模式的135 kVp/80 kVp图像数据进行运动校正算法体配准，获得运动校正算法体配准后的135 kVp/80 kVp图像。再对运动校正算法体配准前、后的135 kVp/80 kVp图像进行线性融合，得到运动校正算法体配准前、后的结直肠双能融合图像。

1.4记录项目 记录每例志愿者2种扫描模式的扫描时间。容积CT剂量指数、剂量长度乘积。辐射剂量以有效辐射剂量表示，有效辐射剂量=剂量长度乘积×CF，式中CF为不同部位的有效辐射剂量转化系数，腹部的CF为0.015[12]。

1.5评价运动校正算法体配准前后的结直肠双能融合图像质量 结直肠按照解剖部位分为盲肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠及直肠共6段。2位富有经验的放射科医生采用盲法分别评价运动校正算法体配准前后的结直肠双能融合图像质量。如果2位的评价有分歧，则与另1位更富经验的放射科医生讨论后达成一致性意见。图像质量分为4个等级：1级，图像质量良好，无伪影，结直肠清晰；2级，图像质量一般，轻度伪影，肠段局限性伪影，并且伪影的总层面数目小于5个；3级，图像质量差，中度伪影，伪影的范围小于或等于1/2肠段面积；4级，图像质量很差，重度伪影，伪影的范围大于1/2肠段面积。

1.7统计学处理 采用SPSS20.0软件进行数据统计及分析。采用配对t检验，统计分析2种扫描模式的扫描时间、辐射剂量；采用两标本率比较的U检验，统计分析2种扫描模式运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量；以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1扫描时间 容积和螺旋扫描模式的扫描时间分别为(12.31±2.32)、(39.55±3.08)s，两者比较差异有统计学意义(t=47.912 4，P<0.01)。

2.2辐射剂量 2种扫描模式的有效辐射剂量分别为(4.14±1.51)、(4.71±0.91)mSv，两者比较差异有统计学意义(t=2.193 0,P<0.05)。

表1 容积扫描模式运动校正算法体配准后的结直肠融合图像质量(n)

表2 螺旋扫描模式运动校正算法体配准后的结直肠融合图像质量(n)

A：运动校正算法体配准前横结肠双能量融合图像质量2级，图像质量一般，轻度、局限性伪影；B：运动校正算法体配准后横结肠双能量融合图像质量1级，图像质量良好，无伪影，结直肠清晰

图1运动校正算法体配准对容积扫描模式的数据有效

A：运动校正算法体配准前横结肠双能量融合图像；B：运动校正算法体配准后横结肠双能量融合图像。图像质量均为3级，质量差，中度伪影

图2运动校正算法体配准对螺旋扫描模式的数据无效

2.3运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量 2种扫描模式运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量分别见表1、2。2种扫描模式运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量1级分别为96.7%、62.6%，两者比较差异有统计学意义(U=9.959 0，P<0.01)。运动校正算法体配准对容积扫描模式的数据有效(图1)，对螺旋扫描模式的数据无效，见图2。

3 讨 论

单源序列采集双能CT在具有优点的同时，不足之处是相对较长的扫描时间、可能引起的双能融合图像质量容易受被检查器官运动影响、较高的辐射剂量[3,9]。双能CT结肠成像的扫描范围大，包括整个结直肠区域，上起自膈肌顶部，下止于耻骨联合下缘，因为结直肠运动的影响，对扫描时间的要求更高。本文是国内外较早比较单源序列采集双能CT结肠成像的容积和螺旋扫描模式的试验研究，发现容积扫描模式的扫描时间只有(12.31±2.32)s，有效辐射剂量为(4.14±1.51)mSv，运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量1级达96.7%。

运动校正算法体配准是在层(slice)配准的基础上进行的体(volume)配准，容积扫描模式的扫描时间短、速度快，螺旋扫描模式的扫描时间长、速度慢。因此运动校正算法体配准对容积扫描模式的数据有效,对螺旋扫描模式的数据无效。本研究容积和螺旋扫描模式运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量1级分别为96.7%、62.6%，两者比较差异有统计学意义(U=9.959 0，P<0.01)。

以常规CT为对照标准，利用配准算法校正高低能量序列图像数据之间潜在的运动影响后，Acquilion ONE单源序列采集容积扫描双能CT检测痛风性关节炎尿酸沉积的灵敏度和特异度均较高[13]；以关节吸引术为标准，它可能替代双源双能CT诊断急性痛风性关节炎[14]；晶体性关节病的试验模型研究还提示，它可以检测并表征出现在软组织中的相对低浓度晶体沉积物，但是还需要临床病例研究进一步验证其诊断晶体性关节病和监测疗效的益处，及其与双源双能CT比较的差异[15]。此外，它对骨髓水肿的评价较MRI不容易受金属伪影的影响，可以改善融合椎体附近椎体骨髓水肿的显示[16]；以1.5T的MRI为标准，它可以有效显示骨髓水肿，检测椎体压缩性骨折有相当好的灵敏度和特异度，但是图像质量还需要进一步研究改善[17]。

采用Siemens Healthcare 单源序列采集双能CT实验研究35枚尿路结石的结果提示，经过运动校正算法体配准140 kVp/80 kVp图像后，它能够准确表征尿路结石的成分[18]；经过三维形变空间上配准34例患者共469枚肾结石的140 kVp/80 kVp图像后，它可以准确地鉴别尿酸性与非尿酸性肾结石[19]。

本试验仅为比较研究，尚具有下列局限性。(1)研究标本量较小。(2)容积扫描模式运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量1级为96.7%，没有达到临床应用需要的100.0%。(3)没有与其他厂商单源序列采集容积扫描双能CT结肠成像进行比较。(4)没有与单源瞬时管电压切换型、单源双光束型和双源型双能CT结肠成像进行比较。上述局限性需要在未来的研究工作中进一步完善。

综上所述，与螺旋扫描模式相比较，单源序列采集双能CT结肠成像容积扫描模式不仅扫描时间短、辐射剂量低，而且运动校正算法体配准后的结直肠双能融合图像质量好，单源序列采集双能CT结肠成像容积扫描模式优于螺旋扫描模式。