双层光谱探测器CT虚拟平扫在肝细胞癌检查中的应用

李代欣，付志浩，杜超，许传军，田玉亭

南京中医药大学附属南京医院(南京市第二医院)，南京 210003

肝细胞癌(HCC)是常见的恶性肿瘤之一，腹部CT增强扫描是HCC诊断和分期常用的检查手段之一[1]。相对于常规CT，双层光谱探测器CT一次扫描可同时获得常规图像和多种类型虚拟图像，如虚拟平扫(VNC)、虚拟单能量图像、有效原子序数图等，VNC图像是从增强图像中移除碘对组织CT值的贡献所获得的虚拟图像[2]。目前，基于双层光谱探测器CT有关研究结果显示，腹部VNC图像能还原各实质脏器的CT值，与常规平扫(TNC)图像相比一致性较高，且能有效减少辐射剂量[3～6]，但关于腹部脏器常见病变VNC的研究匮乏。本研究拟通过基于双层光谱探测器CT的VNC技术，对HCC病灶VNC图像的各项参数和图像质量进行评估，探讨VNC技术在HCC诊断中能否代替常规平扫。

1 资料与方法

1.1 临床资料 回顾性分析2019年6月—11月我院符合以下标准的HCC患者50例，男35例、女15例，年龄32～80(60.2±9.6)岁。纳入标准：①行双层光谱探测器CT扫描，至少包含上腹部平扫、动脉期、门静脉期三期图像；②单发HCC病灶；③图像质量好，不影响病灶显示和感兴趣区(ROI)的选取。排除标准：①多发、弥漫性HCC或HCC伴肝内转移；②有脾脏切除史；③图像质量差，影响ROI选取。选择连续的患者纳入研究以上HCC病例经病理确诊或具有典型的临床及影像特征。

1.2 影像学检查方法 使用飞利浦双层光谱探测器CT(Philips Healthcare IQon spectral CT)进行扫描，扫描参数：管电压120 kVp，自动管电流(68～180 mAs)，螺距1.234，探测器宽度64×0.625 mm，X线管旋转速度0.5 s/周。经肘部静脉以2.5～3.0 mL/s的注射流率注射非离子型对比剂碘佛醇(320 mgI/mL)，剂量为1.5 mL/kg。使用经验法进行增强扫描，注射对比剂前行常规平扫，分别于注射对比剂后25、60 s行动脉期和门静脉期扫描。扫描完成后重建获得常规图像及光谱图像，重建层厚和间隔为1 mm。

1.3 图像分析 将图像传入Philips SpDS工作站(Spectral Diagnostic Suite 6.5，Philips Healthcare)进行处理，光谱图像数据在后处理工作站中获得动脉期VNC图像(a-VNC)和门静脉期VNC图像(p-VNC)。选取同一患者TNC、动脉期VNC图像(a-VNC)和门静脉期VNC图像(p-VNC)，同一层面中病灶ROI，测量CT值和标准差(SD)，计算TNC与a-VNC、p-VNC图像CT值差值(绝对值)，并以SD值作为图像的背景噪声值，计算信噪比(SNR)，SNR=CT值/SD值。ROI的选择尽量包括整个病灶，在TNC和VNC图像上采用复制的方式以保证所选ROI大小不变。

1.4 主观评价 2名分别具有3年和6年影像诊断经验的医师采用盲法，根据病灶的显示情况采用3分法分别对TNC、a-VNC和p-VNC图像进行评价[7]。评分标准：3分为病灶显示好，不易导致漏诊；2分为病灶显示一般，需要仔细寻找；1分为病灶显示不清，容易漏诊。评价有分歧时，邀请第3位医师共同阅片并达成一致。

1.5 辐射剂量 记录32例患者(18例在行上腹部检查时同时行胸部或盆腔检查，未纳入计算)在检查结束后由设备自动生成的平扫、动脉期及门静脉期三期的剂量长度乘积(DLP)，根据公式计算有效剂量(ED)，ED=DLP×0.015，0.015为腹部转换系数[6]，计算TNC的ED在总ED中比例。

2 结果

2.1 HCC病灶三种扫描方式检测指标比较 与a-VNC、p-VNC图像比较，TNC图像CT值、SD值降低，SNR升高，差异有统计学意义(P均<0.05)；a-VNC、p-VNC图像CT值、SD值、SNR比较差异无统计学意义(P均﹥0.05)，见表1。TNC与a-VNC、TNC与p-VNC、a-VNC与p-VNC的CT值呈正相关(r分别为0.811、0.808、0.883，P均<0.01)。

表1 HCC病灶TNC与a-VNC、p-VNC图像指标比较

2.2 HCC病灶三种扫描方式CT值差值及分布情况 TNC与a-VNC图像CT值差值为-18.10～8.20(5.52±4.14)HU，TNC与p-VNC图像CT值差值为-20.90～7.30(5.19±4.28)HU，a-VNC与p-VNC图像CT值差值为-6.20～16.00(3.15±2.71)HU。TNC与a-VNC图像CT值差值≥±15 HU者1例，CT值差值±10 HU～±15 HU者6例，CT值差值±5 HU～±10 HU者15例，CT值差值<±5 HU者28例；TNC与p-VNC图像CT值差值≥±15 HU者1例，CT值差值±10 HU～±15 HU者6例，CT值差值±5 HU～±10 HU者17例，CT值差值<±5 HU者26例；a-VNC与p-VNC图像CT值差值≥±15 HU者1例，CT值差值±5 HU～±10 HU者9例，CT值差值<±5 HU者40例。a-VNC、p-VNC图像与TNC图像CT值之间差异<10 HU的占86%，差异<15 HU的占98%，a-VNC图像与p-VNC图像CT值之间差异<10 HU的占98%。

2.3 HCC病灶三种扫描方式图像质量主观评分 见表2。

表2 不同成像方式的图像主观评分情况[例(%)]

2.4 辐射剂量 32例患者TNC、动脉期和门静脉期三期的ED分别为(5.29±1.20)、(5.33±1.19)、(5.18±1.08) mSv，总ED为(15.81±3.47) mSv，其中TNC的ED约占总ED的33.44%。

3 讨论

本研究使用的新型双层光谱探测器CT系统利用两种不同材料的探测器，对X线球管所发出的混合能级的射线实现高低能量的区分，同时获得常规图像和能谱图像[2]。与临床上所使用的双源CT高低千伏扫描方式[8,9]、单源CT瞬时管电压切换方式[10,11]的能谱CT不同，其不必对需要进行双能CT扫描的患者进行前瞻性筛选而预设扫描程序，无需改变临床工作流程，可为患者提供能谱数据，有助于对影像资料进行回顾性分析。

尽管我们的数据显示VNC图像的CT值比TNC图像高，但其具有较强的相关性。Meyer等[12]基于不同类型的能谱CT对一组肾脏病变VNC图像的分析显示，VNC图像CT值与TNC图像之间有很强的相关性，但其图像的CT值之间无明显差异。Sauter等[4]认为VNC和TNC图像之间CT值差异在10 HU或以下时是可以忽略的，差异在10～15 HU是可以接受的。在所有病灶的测量中，VNC和TNC图像CT值的差异有86%小于10 HU，98%小于15 HU，这个数值甚至高于Sauter等[4]对腹部正常脏器及组织的测量结果。本研究表明，从动脉期和门静脉期图像重建获得的VNC图像的CT值能很好地再现，且a-VNC和p-VNC图像CT值间具有较好的相关性。

从客观评价指标来看，基于双层光谱探测器CT动脉期和门静脉期扫描所获得的HCC病灶的VNC图像噪声值增高，SNR降低，提示图像质量有所下降。与杨琰昭等[6]对腹部正常脏器和组织的VNC图像测算结果相左。由于本研究关注的焦点是HCC病灶，未对腹部其他脏器和组织进行测量。

在本研究中，图像主观评分的依据是病灶能否清楚地显示，因此病灶与周围肝实质的密度差决定了其得分。在本组病例中，TNC图像中评分为1分的8个病灶均为小肝癌，且这8个小病灶在a-VNC和p-VNC图像中的评分亦为1分，说明病灶的大小对图像的评分有影响，这可能与小HCC分化程度较好，与周围肝实质的密度差别小有关。同时，病灶在VNC图像的显示清楚与否，可能还与病灶的强化程度、方式有关。在a-VNC和p-VNC图像中分别还有6个和1个病灶的评分为1分，而这些病灶在其他图像中的评分为2分甚至3分，其主要表现是病灶在动脉期或门静脉期有强化，呈等或稍高密度，VNC图像对碘的去除不彻底而使病灶呈等密度，病灶在门静脉期时强化程度减退已呈低密度，再加上去碘的作用，使病灶密度显得更低而易于辨认。

在上腹部动脉及门静脉多期增强扫描时，使用VNC技术替代TNC，将可减少约1/3的扫描剂量，这与以往的研究相仿[5,6]。

综上所述，虽重建VNC图像质量稍差，但双层光谱探测器CT在HCC成像过程中所获取的VNC图像能较好地再现TNC图像的CT值，且可使患者因有效降低辐射剂量而获益。同时亦需注意到本研究为单中心小样本研究，入组病例数较少，未对病灶的细节(包括病灶大小、密度、强化程度、强化方式等)、病理分级进行评估，需在后续研究中进一步扩大样本量并进行亚组分析，为其临床应用提供更充分的循证依据。