对比分析两种胸部能谱CT虚拟平扫图像与常规平扫图像

王会霞，岳松伟，吕培杰，武卫杰，高剑波

(郑州大学第一附属医院放射科，河南 郑州 450052)

虚拟平扫图像(virtual unenhanced images， VUE)是双能CT的重要应用之一，以往双源双能CT基于混合能量图像进行物质分离，能谱CT基于70 keV单能量图像抑碘获得VUE[1-2]，图像质量和组织CT值均受诸多因素影响而临床应用受限[3-4]。Revolution CT可基于原始单能量数据通过多物质分离技术联合自适应统计迭代重建算法-V(adaptive statistical iterative reconstruction-V, ASIR-V)获得VUE。目前鲜见有关VUE图像质量及对VUE与抑碘图(material suppressed iodine images, MSI)图像质量的比较分析。本研究于能谱CT成像后采用VUE、MSI技术重建平扫图像，探讨其用于替代常规平扫图像(true unenhanced images， TUE)的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 前瞻性收集我院2018年3月—7月行胸部平扫联合增强扫描的患者40例，男21例，女19例，年龄19～85岁，平均(54.2±14.3)岁，体质量指数(body mass index, BMI)(22.25±5.93)kg/m2；排除标准：有碘过敏史；年龄小于18岁；有严重肝、肾功能损伤。所有患者均签署知情同意书。本研究经本院伦理委员会审核批准。

1.2 仪器与方法 采用GE Revolution CT机，常规模式行胸部平扫，GSI Assist模式行能谱增强扫描。常规模式：管电压120 kVp，自动管电流技术(100～600 mAs)；能谱模式：管电压80/140 kVp瞬时切换，智能匹配管电流技术(200～500 mAs)；噪声指数13，探测器宽度80 mm，旋转速度0.5秒/周，扫描层厚5 mm，层间距5 mm，螺距0.992∶1。扫描范围自胸廓入口处至肺底层面，对比剂采用碘海醇(350 mgI/ml)，剂量400 mgI/kg体质量，流率根据对比剂用量设定[5]。

扫描结束采用40% ASIR-V重建获得常规TUE及双期能谱增强图像。于主机上基于能谱原始数据，采用VUE技术联合40% ASIR-V重建动脉期、静脉期VUE(AP-VUE、VP-VUE)。将双期能谱增强图像导入GE HealthCare AW 4.7工作站，基于双期70 keV单能图像获得动脉期、静脉期抑碘图(AP-MSI、VP-MSI)。图像重建层厚及层间距均为1.25 mm。

1.3 图像分析 客观评分：将TUE、双期VUE及双期MSI图像导入后处理工作站，将ROI置于肺动脉分叉上下层面肺动脉主干、胸主动脉、竖脊肌，记录CT值；将ROI置于胸壁脂肪测其CT值及CT值的标准差(SD)[6]；所有ROI测量3次取均值。采用compare功能保证不同图像ROI的大小、位置保持一致。计算VUE、MSI图像相对于TUE的CT值差值，计算肺动脉及胸主动脉CNR：CNR=(肺动脉或胸主动脉CT值-竖脊肌CT值)/SD。

主观评分：由2名具有5年以上工作经验的放射科医师采用盲法阅片，采用5分制对所有图像进行主观评分，主要观察纵隔、大血管、胸膜、胸壁、肺段及亚段支气管，评分内容包括图像噪声、解剖细节、图像伪影及总体评分。评分标准[7-8]：5分(优异)，图像解剖细节显示清晰，无明显噪声和伪影；4分(良好)，图像解剖细节显示较清晰，噪声稍增多，伪影较轻，不影响诊断；3分(中等)，图像解剖细节欠清晰，噪声和伪影较明显但可接受；2分(较差)，图像解剖细节辨识困难，噪声和伪影很明显，严重影响诊断；1分(极差)，图像解剖细节无法辨识，噪声和伪影极明显，无法用于诊断。3分或3分以上者为可满足诊断要求。

1.4 辐射剂量 记录平扫及增强扫描CT剂量容积指数(volume CT dose index, CTDIvol)和剂量长度乘积(dose-length product, DLP)，计算有效辐射剂量(effective dose, ED)，ED=k×DLP，k为转换因子，取值0.014 mSv/(mGy·cm)[9]。常规平扫辐射剂量为平扫及双期增强扫描辐射剂量之和；虚拟平扫辐射剂量为双期增强扫描辐射剂量之和。

1.5 统计学分析 采用SPSS 21.0统计分析软件，计量资料以±s表示，等级资料以中位数(上、下四分位数)[M(Q1，Q3)]表示。以单因素方差分析比较常规TUE和4组VUE组织CT值、CNR值、SD值及4组VUE与TUE CT值的差值，采用Bonferroni法进行两两比较；以Kruskal-WallisH法比较图像主观评分，采用Mann-WhitneyU法进行两两比较。采用Kappa检验比较2名医师主观评分一致性，Kappa值≥0.75表示一致性较好；Kappa值<0.4表示一致性较差。以配对t检验比较常规平扫与虚拟平扫辐射剂量。P<0.05为差异有统计学意义，两两比较以P<0.05/N为差异有统计学意义，N为两两比较次数。

2 结果

2.1 客观图像质量比较 TUE及VUE、MSI图像客观指标比较见表1。AP-MSI肺动脉、胸主动脉CT值与TUE差异有统计学意义(t=7.697、11.397，P<0.005)，余部位CT值及各部位CNR值、胸壁脂肪SD值与TUE差异无统计学意义。AP-VUE、VP-VUE及VP-MSI各部位CT值、CNR值及胸部脂肪SD值与TUE间差异无统计学意义(t=0.005～5.523，P均>0.005)。

VUE、MSI图像相对于TUE的CT值差值比较见表2。AP-MSI和TUE间胸主动脉CT值差值明显大于AP-VUE、VP-VUE及VP-MSI图像(t=5.158～8.033，P<0.007 3)，4组VUE间其余部位CT值差值差异无统计学意义。AP-MSI图像中肺动脉、胸主动脉CT值差值>10 HU的患者占52.50%(21/40)、55.00%(22/40)；AP-VUE及VP-MSI中70%以上图像各部位CT值差值≤10 HU；VP-VUE中80%以上图像各部位CT值差值≤10 HU，见表3。

2.2 主观质量评分比较 2名医师图像主观评分具有较好一致性(Kappa≥0.75)。TUE及4组VUE主观评分比较见表4。双期MSI及AP-VUE各项主观质量评分均低于TUE，差异有统计学意义(Z=-7.520～-6.290，P均<0.005)，VP-VUE各项评分与TUE比较差异均无统计学意义(Z=-1.673～-0.558，P均>0.005)；VUE图像各项评分均高于MSI图像(Z=-7.390～-7.176，P<0.005)，VP-VUE图像各项评分均高于AP-VUE(Z=-7.308～-6.469，P<0.005)，VP-MSI图像解剖细节评分与AP-MSI无差异，其余各项评分均高于AP-MSI(Z=-5.267～-2.864，P<0.005)。TUE及VUE、MSI图像见图1。

表1 常规TUE及VUE、MSI图像客观指标比较(±s,n=40)

表1 常规TUE及VUE、MSI图像客观指标比较(±s,n=40)

图像CT值(HU)肺动脉胸主动脉竖脊肌胸壁脂肪胸壁脂肪SD值(HU)CNR值肺动脉胸主动脉TUE49.23±1.0045.34±7.5553.05±8.65-99.81±14.7813.51±2.720.82±0.570.77±0.54AP-VUE44.87±8.4947.10±6.3447.57±6.97-96.82±19.2713.15±2.950.58±0.480.57±0.20VP-VUE45.17±4.7745.95±4.7248.12±7.91-95.75±18.6712.24±2.790.61±0.360.61±0.45AP-MSI56.93±8.80*56.73±6.83*47.53±7.06-98.07±18.8413.80±2.750.81±0.570.77±0.60VP-MSI49.47±4.9449.38±4.6248.73±8.11-97.73±18.7012.77±2.870.49±0.430.53±0.47F值13.97420.1313.1130.2441.6713.0631.660P值<0.001<0.0010.0170.9130.1590.0180.162

注：*：与同部位TUE比较，P<0.05

表2 VUE、MSI相对于TUE的CT值差值比较(HU,±s,n=40)

表2 VUE、MSI相对于TUE的CT值差值比较(HU,±s,n=40)

图像肺动脉胸主动脉竖脊肌 胸壁脂肪AP-VUE7.96±7.136.23±4.276.23±4.996.29±6.72VP-VUE6.90±6.863.88±3.975.86±4.576.06±6.16AP-MSI10.54±7.6111.91±7.30*6.83±4.257.85±7.48VP-MSI7.68±9.046.75±7.537.08±9.017.51±6.68F值1.50811.4570.3050.617P值0.215<0.0010.8220.605

注：*：与同部位其余图像的CT值差值比较，P<0.008

表4 TUE与VUE、MSI图像主观评分比较[M(Q1，Q3)]

图1图像质量对比 A.TUE; B.AP-VUE; C.VP-VUE; D.AP-MSI; E.VP-MSI；AP-VUE及AP-MSI存在上腔静脉硬化伪影，VP-MSI软组织结构边界显示模糊，VP-VUE与TUE质量相当

2.3 辐射剂量 虚拟平扫DLP为(615.67±50.59)mGy·cm，ED为(8.62±0.71)mSv；常规平扫DLP为(762.72±81.64)mGy·cm，ED为(10.68±1.14)mSv；虚拟平扫较常规平扫辐射剂量降低19.29%。

3 讨论

双能CT基于物质分离技术能获得碘物质分布并将其去除，实现VUE重建[10-12]，既往VUE均在后处理工作站采用MSI软件基于由原始数据重建生成的图像抑碘，而图像重建过程中对原始数据有一定程度修整，对组织碘浓度会产生影响，使得基于修整后的数据进行物质分离存在一定局限性[3-4,13]。理论上，相较于MSI技术，Revolution CT的VUE技术基于原始能谱数据提取并抑制碘物质，可消除图像重建对原始数据的处理过程，更准确地获得碘物质分布并进行抑制，后期采用ASIR-V迭代算法可提高图像质量[6]。本研究基于这一理论对TUE、双期VUE及双期MSI图像质量进行比较。

本研究中，4种VUE各部位CNR值与TUE间无明显差异。AP-MSI肺动脉、胸主动脉CT值较TUE明显增高，考虑动脉期为肺动脉、胸主动脉强化显著期相，血管内含碘量高，易造成物质分离及抑碘不足；而AP-VUE各部位CT值与TUE无明显差异，提示采用VUE技术能较MSI更精确地抑碘，VP-VUE及VP-MSI各部位CT值与TUE间无明显差异。本研究双期MSI主观评分均低于TUE，与Li等[2]研究结果一致；AP-VUE主观评分均低于TUE，VP-VUE主观评分与TUE间无明显差异，考虑原因在于AP-VUE存在上腔静脉伪影，对周围组织影响较大，降低整体图像质量。

本研究中AP-MSI肺动脉、胸主动脉CT值与VP-MSI、双期VUE间有明显差异，VP-MSI及双期VUE间各客观指标均无明显差异。以10 HU作为临床诊断的有效误差阈值[14]，4种虚拟平扫各部位CT值与TUE各部位CT值差值中，80%以上VP-VUE图像各部位CT值差值≤10 HU，高于AP-VUE及双期MSI图像，提示采用VP-VUE能获得最为接近TUE的VUE。

本研究中AP-VUE主观评分低于VP-VUE，AP-MSI除解剖细节外，其他主观评分均低于VP-MSI，考虑原因在于动脉期上腔静脉局部线束硬化伪影明显，在重建中不能完全去除，造成局部伪影重，图像显示欠佳，与刘姝芩等[3,15]的结果相符；双期VUE图像各项主观评分分别优于双期MSI图像，也证实了采用原始数据抑碘优于重建后图像抑碘的观点。

本研究的不足：样本量较少；未对胸部病变及其细节显示进行分析；只于Revolution CT上收集相关病例，未对VUE图像与其他机器VUE进行比较。

综上所述，胸部VUE技术在降低辐射剂量的同时能获得较MSI更好的图像质量，尤其VP-VUE图像质量与TUE相当，具有代替常规胸部平扫图像的潜能，对于临床需要多次复查胸部CT检查及胸部急症、配合不佳者有重要意义。