能谱CT 最佳单能量成像结合门静脉流入期对提高门静脉成像图像质量的应用

邱晓晖 王 超 章辉庆 高建磊

MSCT 门 静 脉 成 像（computed tomography portal venography， CTPV）是目前门静脉评估的常规方法[1]，能较清晰显示门静脉主干及侧支情况，已广泛应用于临床，尤其是对肝硬化门脉高压患者介入术前门体侧支通路评估以及肝移植患者的术前评估具有重要意义[3-5]。门静脉成像的图像质量主要取决于门静脉内对比剂浓度，但对比剂用量、注射速率、扫描模式、扫描延迟时间以及心脏功能、脾脏灌注、周围血管（如肠系膜上静脉）的干扰都会对其造成影响[5]。常规门静脉期用于显示肝实质内病变效果较好，但门静脉内对比剂浓度较低，门静脉显影较差，而门静脉流入期时门静脉内对比剂浓度明显高于门静脉期，能有效改善门静脉成像效果。

能谱CT 单能量成像技术具有选择最佳单能量水平的功能，能有效提高图像对比噪声比（contrastto-noise ratio，CNR），从而达到提高小病灶的检出、增强不同组织间的对比以及提升血管强化的作用，已广泛应用于腹部成像[6-7]。但既往研究多局限于单能量成像技术提高一般门静脉期的门静脉成像图像质量，而单能量成像技术与门静脉流入期相结合来提升门静脉成像图像质量却少有涉及。本研究将探讨两者相结合对提高门静脉成像图像质量的价值。

方 法

1. 一般资料

收集我院于2018 年9 月—2019 年6 月期间临床诊断肝硬化并进行腹部CT 增强检查的患者31例，其中男性23例，女性9例，年龄28 ～75岁，平均（52.16±12.56）岁。

2. 仪器与方法

采用GE Revolution CT 进行腹部平扫及增强扫描，扫描范围由膈顶至双侧髂棘连线水平。平扫及增强动脉期、延迟期采用常规模式扫描，门静脉流入期及门静脉期采用GSI 模式扫描，GSI Profile 选择GE Body 80mm All，mA Mode 选择GSI Assist，管电压140/80kV 瞬切，mA 设为365mA，准直器宽度80mm，螺距0.985：1，扫描层厚5mm，层间距5mm。采用触发模式扫描，监测点设于腹主动脉，触发阈值150HU。经高压注射器按1.52.0ml/kg 注入碘佛醇（320mgI/ml），注射速率为3.0ml/s，注入对比剂后10 秒开始监测，达触发阈值后间隔6 秒开始动脉期扫描，动脉期扫描结束后分别间隔15 秒、15 秒、120 秒进行门静脉流入期、门静脉期、延迟期扫描。

3. 图像重建

使用AW4.7 工作站中Gerneral 程序分别打开受检者门静脉流入期及门静脉期能谱图像，在门静脉及正常肝实质内分别勾画出感兴趣区（region of interest，ROI），ROI 面积不小于100mm2，肝实质内ROI 需避开血管及肝内病灶，采用optimal CNR程序分别检测两期图像的最佳keV 值。得出最佳keV值、70keV 值下门静脉流入期、门静脉期四组图像，即门静脉流入期-最佳keV、门静脉流入期-70keV、门静脉期-最佳keV 值、门静脉期-70keV，分别用A、B、C、D 表示。

4. 图像质量分析

4.1 客观图像质量分析：由两位高年资医师分别测量四组图像的门静脉及正常肝实质的CT 值、SD 值，分别用CT门、SD门、CT肝、SD肝表示，SD值作为图像噪声，SD 肝作为背景噪声，取两者平均值。计算出门静脉的信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）、CNR 及正常肝实质SNR，分别用SNR门、CNR门、SNR肝表示。计算公式：①SNR =CT 值/SD 值；②CNR门=（CT门-CT肝）/SD肝。

4.2 客观图像质量分析：由两位高年资医师对上述4 组图像质量进行主观评分。根据门静脉主干及分支显示清晰度、图像噪声及背景干扰（如肝静脉显影）、对比分辨率及主观印象将图像质量分为5个等级。图像噪声及背景干扰大，对比分辨率差，门静脉主干及分支显示不清为1 分；图像噪声及背景干扰较大，对比分辨率较差，门静脉主干及分支能粗略显示为2 分；图像噪声及背景干扰中等，对比分辨率尚可，门静脉主干及分支显示尚清晰为3 分；图像噪声及背景干扰较小，对比分辨率较好，门静脉主干及分支显示较清晰为4 分；图像噪声及背景干扰小，对比分辨率高，门静脉主干及分支显示非常清晰为5 分。

5.统计学分析

采用SPSS19.0 统计软件进行统计分析，计量资料采用±s表示。各组间定量资料（如CT 值、SD 值、SNR、CNR）比较采用方差分析，P＜0.05 为差异有统计学意义。主观图像质量评分一致性采用Kappa检验。κ ＜0.20 认为一致性差，κ=0.21 ～0.41 认为一致性较差，κ=0.41 ～0.60 认为一致性中等，κ=0.61 ～0.80 认为一致性良好，κ ＞0.80 认为一致性非常好。

结 果

图1 门静脉成像，MIP 图。A 组(A)门静脉CT 值高，门静脉主干及分支显示清晰；B 组（B）和C 组（C）门静脉CT 值有所减低，门静脉主干及分支显示较清晰；D 组（D）门静脉CT 值明显低于前三组，远端分支显示欠佳。另外，C、D 组肝静脉显影，对门静脉显示有一定干扰。

表1 四组图像中所测得参数（± s ）

表1 四组图像中所测得参数（± s ）

分组 CT 值门 SD门 CT 值肝 SD肝 SNR门 SNR肝 CNR门A 592.81±17.24 48.03±9.31 201.73±45.14 37.56±4.89 12.73±3.35 5.46±1.43 10.59±3.11 B 193.10±32.63 19.33±3.36 94.34±15.18 15.50±1.91 10.27±2.43 6.20±1.37 6.49±2.13 C 498.38±80.39 43.55±6.97 246.28±47.83 38.31±4.70 11.77±2.85 6.52±1.46 6.67±1.55 D 166.40±20.88 18.01±2.88 107.13±14.99 15.69±2.02 9.51±2.17 6.96±1.42 3.84±1.09 264.02 199.36 140.65 384.35 8.74 6.14 54.17 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.001 ＜0.001 F

31 组数据中，门静脉流入期和门静脉期的门静脉CNR 随着keV 值增高而逐渐降低，最佳CNR的keV 值均为40keV。四组图像中，B 与D 两组间CT门、SD门、CT肝差异无统计学意义（P=0.156，P=0.405，P=0.148），余各组间CT门、SD门、CT肝差异均有统计学意义（P均＜0.05），CT 值门和SD门由大到小依次为A ＞C ＞B=D，CT 值肝依次为C＞A ＞B=D。A 与C 两组间及B 与D 两组间的SD肝、SNR门差异无统计学意义（P=0.418，P=0.838；P=0.169，P=0.283），而A 和C 组SD肝、SNR门值显著高于B 和D 组（P＜0.05）。A 组SNR肝明显低于B、C、D 组（P＜0.05），而B、C、D 组间差异无统计学意义（P=0.091）。B 与C 组间CNR门差异无统计学意义（P=0.793），余各组间CNR门差异均有统计学意义（P均＜0.05），由大到小依次为A ＞B=C ＞D（表1）。

表2 门静脉图像主观质量评分级Kappa 值

两位高年资医师对四组门静脉图像主观质量作出评分并计算了Kappa 值(表2)。两位医师对A、B两组评分一致性中等（κ=0.518，κ=0.584），C、D 两组评分一致性良好（κ=0.710，κ=0.730）。图像主观质量评分B、C 两组间差异无统计学意义（P=0.991），余各组间差异均有统计学意义（P均＜0.001），两位医师均认为A 组图像质量最高，D组最低（A ＞B=C ＞D）(图1)。

讨 论

门静脉血管内对比剂经体循环稀释，浓度会明显减低，从而影响门静脉显影[8]，增加对比剂用量能一定程度上改善门静脉显示，但影响有限[9]。另外，肝硬化患者常合并肾功能不全，增加对比剂用量势必会加重患者肾功能损害，因此增加对比剂用量并不作为提高门静脉显影的常规方法[10]。能谱CT 采用单源瞬时kVp 切换技术，可以在不到0.5ms 时间内在高、低管电压（140、80kVp）之间进行瞬时切换，实现对两组数据的同时采样并获得101个单能量图像（40 ～140keV）[5]。不同能量水平的单能量图像具有不同特征，高keV 值硬化伪影较少，噪声较低，但图像组织对比度较小；低keV 值图像组织CT 值明显较高keV 值图像高，组织对比度增加，但噪声也增加[2]。本组研究中，门静脉流入期和门静脉期40KeV 组CT 值门、CT 值肝均高于70keV 组，而SD门、SD肝则与之相反，与上述观点相一致。

运用最佳CNR 曲线获得门静脉与周围肝组织的最佳单能量图像，能有效提高组织对比噪声比，达到优化门静脉血管成像图像质量的目的[11]。既往研究发现门静脉最佳CNR 多集中于50 ～53keV，因为碘在51keV 值时光电效应最明显，另外，最佳keV 值范围在50 ～53keV 时更接近碘的K-缘（33keV），可增加门静脉图像的信号强度，并提高与周围组织的对比噪声比[7，12]。但本研究中，最大CNR 的keV 值均位于40keV，并随着keV 值的增加，CNR 值逐渐降低，与上述观点不符。其可能原因为：前者研究采用的能谱CT 均为GE Discovery CT750 HD，采用自适应统计迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）来降低图像噪声，其降低噪声效果较差，在50 ～53keV 时门静脉与背景组织CT差值较大，同时图像噪声相对较低，门静脉CNR 最高。而本研究采用的能谱CT 为GE Revolution，其采用的迭代重建算法为ASIR-V，ASIR-V 作为第二代迭代重建算法，可能较ASIR 能更大程度降低图像噪声，而在40KeV 时门静脉与肝实质CT 差值最大，而噪声却较ASIR 算法明显减低，导致在40keV 值时门静脉CNR 最高。

门静脉收集静脉血，门静脉内对比剂经体循环稀释，浓度较低，显示时间相对较晚，常难以获得较满意的图像[8，13]。采用门静脉流入期扫描，能一定程度上提高门静脉内对比剂浓度，本研究中A 组门静脉CT 值明显高于C 组支持这一观点。能谱CT 中，70keV 下能谱图像与多排螺旋CT 常规辐射剂量下CT 图像对比无明显差别[14]，本研究中选择70keV 值重建出两期（门静脉流入期、门静脉期）两组图像来模拟常规螺旋CT 扫描的两期图像，得出A、C 组的SNR门明显高于B、D 组，而A、C 组间及B、D 组间SNR门无明显差别，说明能谱CT 最佳单能量成像较常规螺旋CT 明显提高门静脉的信噪比，但扫描期相的选择对门静脉信噪比无明显影响。虽然扫描期相对门静脉信噪比无影响，但从CNR门A ＞B=C ＞D组中可以看出，扫描期相的选择能明显提高门静脉的对比噪声比，另外B 组与C 组间CNR门无明显差别，说明扫描期相以及最佳单能量成像技术对CNR门影响的权重是相同的。两位医师对四组图像的主观质量评分与CNR门相一致（A ＞B=C ＞D），这也从侧面验证上述观点。

本研究不足之处：①受时间限制影响，本研究样本量较少；②门静脉流入期扫描时间提前，导致门静脉内对比剂多来自脾静脉内，而肠系膜静脉内对比剂并未到达门静脉内，会造成肠系膜静脉显示效果不佳，另外，个别患者门静脉内对比剂充盈不均匀，从而影响门静脉显影。

综上所述，能谱CT 最佳单能量成像技术及门静脉流入期扫描均能有效提高门静脉信噪比及对比噪声比，两者相结合更能明显提高门静脉的图像质量，值得临床推广应用。