双能量盆腔CT虚拟平扫与常规平扫的对比研究

黄洁惠　倪镌　谢铁明　孙晶晶　杨永波

[摘要] 目的 探讨双能量盆腔CT虚拟平扫（VNC）与常规平扫（CNC）的图像质量差异。 方法 收集2017年7月～2018年1月单盆腔增强扫描的60例患者，行常规平扫和实质期双能量扫描。测量虚拟平扫及常规平扫图像上臀大肌及膀胱的平均CT值、臀大肌SNR、臀大肌-膀胱對比噪声比（CNR）及辐射剂量，并记录图像质量主观评分。结果 虚拟平扫所测膀胱SNR及图像质量评分与常规平扫比较，差异无统计学意义（P>0.05）；所测膀胱CT值、臀大肌CT值、臀大肌SNR、CNR比较，差异有统计学意义（P<0.05）；双能量盆腔直接增强扫描所测辐射剂量低于常规盆腔增强扫描，差异有统计学意义（P<0.05）。 结论 双能量盆腔CT虚拟平扫的图像质量跟常规平扫的图像质量相比无差别，在去除节育环等金属伪影方面甚至优于常规平扫。因此虚拟平扫可替代常规平扫并且可以减少1次辐射剂量。

[关键词] 双能量CT；盆腔；虚拟平扫；金属伪影；图像质量；辐射剂量

[中图分类号] R814 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2018）26-0096-04

Comparative study on dual-energy pelvic CT virtual plain scan and conventional plain scan

HUANG Jiehui NI Juan XIE Tieming SUN Jingjing YANG Yongbo

Department of Radiology， Zhejiang Cancer Hospital， Hangzhou 310022， China

[Abstract] Objective To investigate the difference of image quality between dual-energy pelvic CT virtual plain scan （VNC） and conventional plain scan（CNC）. Methods 60 patients undergoing single pelvic enhanced scan between July 2017 and January 2018 were collected. Conventional plain scans and dual-energy scans in nephrographic phase were carried out. The plain CT value of gluteus maximus and bladder， SNR， gluteus maximus-bladder contrast noise ratio （CNR）， and radiation dose on virtual plain scan and conventional plain scan images were measured. The subjective scores of image quality were recorded. Results There were no statistically significant differences in the urinary bladder SNR and image quality scores measured by the virtual plain scan compared with the conventional plain scan（P>0.05）； the measured CT value of the bladder， the CT value of the gluteus maximus， the SNR and the CNR of the gluteus maximus were all statistically different（P<0.05）； the measured radiation doses of dual-energy pelvic direct enhanced scan were lower than those in conventional pelvic enhanced scans， the difference was statistically significant（P<0.05）. Conclusion The image quality of dual-energy pelvic CT virtual plain scan has no difference compared with the image quality of conventional plain scan. It is even superior to conventional plain scan in removing metal artifacts such as birth control rings. Therefore， the virtual plain scan can replace the conventional plain scan and can reduce the radiation dose once.

[Key words] Dual-energy CT； Pelvic cavity； Virtual plain scan； Metal artifacts； Image quality； Radiation doses

CT具有较高密度的分辨力，结合CT增强扫描，能更好显示病变特征，CT检查在盆腔疾病的诊断中占有重要地位[1]，但对射线高度敏感的性腺等器官、组织在盆腔检查中不可避免受到照射，加上我们医院患者大多需要多次（术前、术后及放化疗后）盆腔增强CT扫描，导致辐射剂量的增加，因而盆腔CT低剂量扫描值得深入研究。双能量（dual energy， DE）虚拟平扫（virtual non-contrast，VNC）是通过一次增强扫描，并用软件处理获得平扫图像[2]，这项技术可减少患者一次检查，有效降低辐射剂量。本文旨在研究盆腔CT虚拟平扫的图像质量与真实平扫图像质量的差异，探讨在盆腔CT扫描中虚拟平扫可否有望代替常规平扫。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2017年7月～2018年1月行盆腔单个部位增强CT的患者60例，其中男39 例，女 21例，平均年龄（55±10）岁。所有患者检查前要求无过敏史，并签署知情同意书。

1.2 扫描方法

检查前要求患者憋尿使膀胱充盈并去除腹部的金属物品。采用德国西门子64排双源CT机（Somaton Definition flash CT）行盆腔常规平扫及实质期双能量增强扫描。扫描范围从髂前上嵴至耻骨联合下缘。常规平扫：单球管120 kV管电压，参考管电流为210 mAs，层厚及层间距均为5 mm，螺距0.7，准直128×0.6 mm。双能量增强扫描：A、B球管电压分别为100 kV、140 kV，参考管电流分别为230、178 mAs，A、B球管的融合比为0.5，准直32×0.6 mm，螺距0.7，扫描野332 mm×332 mm，层厚及层间距为1 mm。开启自动曝光剂量调节技术（Care Dose 4D），即根据患者身材和脏器的解剖厚度及密度实时调节管电流，球管旋转速度（RT）为0.5 s/周，扫描方向从头到足。增强采用德国Ulrich高压注射器，18 g套管针经肘静脉注射，碘比醇注射液（三代显300 mg I/mL）85 mL，后跟20 mL氯化钠注射液，注射速率为2.5 mL/s，延迟65 s后开始实质期扫描。

1.3 图像后处理

扫描结束后将双能量增强扫描得到A、B球管的任意一组1 mm薄层图像调入（Siemens syngo multimodality workplace，VE40B）工作站中，打开Dual-energy软件，点击liver VNC后处理选项卡，将碘对比剂的融合比率调到0%，窗宽窗位调整到与常规盆腔平扫一致，得到盆腔的VNC图像，再把1 mm的VNC图像导入3D卡中按照常规平扫时相同的层厚层间距重建出相应图像。

1.4 图像评价指标

1.4.1 客观评价 参考文献[3]的方法，选择臀大肌、膀胱充盈的中央层面，测量范围0.9～1.1 cm2，保证常规平扫与双能量虚拟平扫图像上ROI的大小和位置相同，分别测量这两者的平均CT值，并测量该层面空气的标准差值（SD）作为图像背景噪声。测量方法见图1。信号噪声比（SNR）为平均CT值除以背景噪声SD值；对比噪声比（CNR）为臀大肌平均CT值与膀胱平均CT值之差再除以背景噪声SD值[4]。

图1 常规平扫及VNC图像上同一层面不同部位CT值和噪声的测量（其中左图为VNC图像）

1.4.2主觀评价 由两名主治医生共同对VNC及CNC图像进行阅片，按照解剖细节、图像质量及是否存在伪影行进行评分。评分标准[5]：5分：图像质量非常好，解剖细节在图像中显示清晰，没有伪影；4分：图像质量好，解剖结构的细节在图像中显示较清楚，伪影少，能够评价；3分：图像质量较好，解剖细节在图像中显示可满足诊断，但少数图像不能进行评价；2分：图像质量较差，解剖细节在图像中显示不清楚，伪影较大；1分：图像质量很差，解剖结构在图像中显示模糊，不能诊断。图像质量评分≥3分即认为能满足诊断要求。

1.5 辐射剂量评估

记录扫描时机器自动生成的常规平扫及双能量增强扫描辐射剂量，包括CT剂量指数（CT dose index，CTDI）和剂量长度乘积（dose Length product，DLP），并计算有效剂量（effective dose，ED），参照计算公式：ED=k×DLP，单位为mSv，其中换算因子k=0.015[6，7]。

1.6 统计学分析

采用SPSS19.0统计学软件包，对常规平扫与VNC两组图像上臀大肌及膀胱的平均CT值、SNR、CNR、图像质量主观评分及辐射剂量进行配对t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种不同扫描方案的辐射剂量比较

方案一为常规平扫剂量加双能量扫描剂量，方案二为直接双能量增强扫描剂量，见表1。常规盆腔增强扫描辐射剂量为（9.57±1.57）mSv，双能量增强扫描剂量为（5.60±1.05）mSv，差异有统计学意义（P<0.05），双能量直接增强扫描辐射剂量均低于常规增强扫描辐射剂量。

2.2 CNC与VNC间不同组织平均CT值、SNR、CNR、图像质量评分比较

两组图像不同组织的平均CT值、SNR、CNR的比较，得到膀胱SNR和图像质量评分，差异无统计学意义（P>0.05），表明CNC与VNC图像上膀胱的SNR及图像质量评分差异不大，虽然CNC绝对评分高于VNC，但两组图像评分均在3分以上，达到诊断要求。膀胱及臀大肌平均CT值、臀大肌SNR、CNR比较，差异有统计学意义（P<0.05），且VNC图像上测得的臀大肌平均CT值、臀大肌SNR，CNR均高于CNC图像。见表2。

2.3 VNC与CNC图像在金属伪影方面的比较

在女性节育环等金属影响方面VNC相比于CNC图像可以削弱金属伪影[8]。见图2。

3 讨论

双源CT双能量扫描后处理产生的虚拟平扫图像可以排除造影剂的影响，产生与常规平扫相似的图像。目前，双能量虚拟扫描技术已广泛应用于人体各个部位，尤其在鉴别颅内出血[9-11]，胸部孤立性肺结节的良、恶性诊断[12-14]，肝脏病变等器官的诊断[15-17]及骨关节金属伪影的消除[18，19]等方面已得到证实。而对于盆腔双能量扫描的探讨较少，因此，本文着重对双能量盆腔CT扫描与常规扫描的差异进行对比研究。

随着多层螺旋CT扫描技术的相应成熟，CT扫描越来越广泛地应用于全身各部位检查。但是随之带来的X线辐射对人体的潜在危险备受关注，因此如何在保证图像质量的前提下降低X线辐射剂量成为当今CT临床应用的研究热点之一。由于盆腔包含性腺等射线敏感器官，在CT扫描的过程中，尤其要注意对患者性腺的放射防护保护，严格控制辐射剂量，一般不建议使用多期增强的盆腔CT增强扫描方案[20]，除了盆腔初诊情况。而VNC不需进行常规平扫，可减少一次扫描，缩短检查时间，降低辐射剂量。本研究结果显示，双能量盆腔增强检查方案的有效辐射剂量低于常规增强扫描方案，辐射剂量可降低41.4%。符合近年来国际放射防护委员会（ICRP）提出的合理使用低剂量原则，即在保证图像质量的前提下，尽可能地降低患者X线吸收剂量。

SNR是评价图像质量的客观指标之一，CNR是评价病灶相对显示度的客观指标，一般来说，图像噪声越低，信号越高，病灶CNR越高，图像质量越好。本研究对CNC与VNC图像进行主客观比较，结果显示膀胱平均CT值，臀大肌平均CT值及臀大肌SNR、CNR比较，差异有统计学意义（P<0.05），且除膀胱的平均CT值外，VNC图像的各项平均值均高于CNC图像。虽然图像质量主观评分CNC高于VNC，但图像质量的评分均在4分以上，能达到诊断要求，差异有统计学意义（P<0.05）。本组资料中，虽然CNC膀胱的平均CT值高于VNC，但膀胱SNR差异有统计学意义（P<0.05），究其原因是其中有3例在前一天做增强，但是第2天做盆腔增强时小便里仍残留部分造影剂，因而所测膀胱的平均CT值偏高。由于一般正常情况下，膀胱诊断最重要的是观察其膀胱壁情况，可是当膀胱内充满高亮度的造影剂与尿液时，临床上很难诊断膀胱壁情况，而虚拟平扫技术可以通过将碘对比剂的融合比率调到0%，使充盈物为去除碘对比剂后的尿液，可以更好显示膀胱壁的情况，这说明了虚拟平扫的优势，因此就没有把以上病例剔除。当有节育环等高密度物质存在时，VNC图像会明显减弱金属伪影，优化图像质量，相比常规平扫更有利于临床诊断。另一方面，双能量CT采用的是“D”卷积核技术，这样虽然会降低噪声但同时也会增加图像的模糊[21]。有文献指出双能量VNC图像对<3 mm的钙化显示不佳[22]，部分钙化灶边缘容易被当成碘对比剂去除，因此部分钙化在VNC上较CNC有缩小。这与本研究中个别VNC图像上盆腔内细小的钙化灶容易出现遗漏，导致VNC图像质量主观评分略低于CNC的结果。但是一般来说，钙化灶的检出对于需要首诊并且需要明确病灶良恶性的患者较为重要，对于需要反复多次随访治疗效果的肿瘤患者意义不大[23]，加上图像质量评分均值均在4分以上，完全满足诊断要求，不影响研究结果。

此次研究仍然存在一些不足：首先，没有对患者的体重指数（body mass index，BMI）进行统一；其次，收集的样本量不够大，对不同病种没有分开比较讨论。

综上，双能量盆腔CT虚拟平扫的图像质量与常规平扫图像相比无差异，接近于真实平扫，甚至有些情况下更优于常规平扫，因此虚拟平扫可以替代常规平扫。在盆腔增强扫描过程中可以省去常规平扫，缩短检查时间同时降低辐射剂量，这对于需要长期随访进行多次CT检查的患者而言尤为重要。

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（收稿日期：2018-04-13）