双能量计算机断层扫描单能量重建技术在主动脉缩窄患者血管内支架置入术后的应用

谭 云，郑君惠，何 竹，何 兰，曹希明

［广东省人民医院（广东省医学科学院）放射科，广州510030］

先天性主动脉缩窄（coarctation of aorta，COA）是一种少见的先天性心脏病，几乎所有的COA患者均需要通过外科手术或介入手术干预治疗，血管内支架置入是一种微创的方法，其无外科手术的高创伤性，有效减少了球囊血管成形术相关并发症，已被广泛用于治疗主动脉疾病的患者［1-2］。然而，因材料及生物学方面等因素，支架可能发生再狭窄或移位，增加患者血栓形成及复发动脉高压的风险［1-3］。因此，对COA 血管术后支架评估至关重要。近年来，双能量计算机断层扫描（dualenergy computed tomography，DECT）广泛应用于心血管术后患者的随访评估检查，是一种有效的无创检查技术［4］。如何改善血管内支架置入术后的图像质量，成为新的研究方向。DECT 提供的虚拟单能量后处理重建技术在临床上广泛应用，有研究表明［5-7］，单能量重建技术能提高图像的对比度并降低图像噪声。本研究对COA 血管内支架置入术后患者行DECT 扫描，并通过单能量后处理重建图像，探讨DECT 单能量重建技术在降低COA 术后支架伪影方面的临床价值。

1 资料和方法

1.1 一般资料

回顾性分析2017 年9 月到2019 年10 月在广东省人民医院行COA 支架置入的术后随访患者共16例，其中男11例，女5例；年龄为（31.4±7.6）岁；体质量指数为（17.3±1.2）kg/m2。所有患者均行胸主动脉DECT 扫描。所有患者无碘对比剂禁忌，均填写知情同意书。

1.2 仪器与方法

采用Siemens Somatom Definition Flash 双源计算机断层扫描（computed tomography，CT）机。患者的检查体位为仰卧位，扫描方向从头到足，扫描范围从胸廓入口至隔部。增强扫描使用非离子型造影剂（碘海醇，370 mgI/mL）、造影剂量计算为1.5 mL/kg，注射速率为4 mL/s，应用bolus-tracking技术，在降主动脉胸段设定感兴趣区（ROI），当感兴趣区内CT 值达触发阈值150 HU 后，延迟6 s 自动扫描。扫描参数：双能量扫描；A球管管电压为80 kV，管电流最大为350 mAs，B 球管管电压为l40 kV，管电流最大为150 mAs，同时应用实时动态曝光剂量调节技术（CARE Dose 4D）［8］；机架转速0.28 s/圈，螺距0.3，扫描层厚0.75 mm，层间距0.5 mm。

1.3 图像后处理

使用Siemens（Syngo.via，版本VB20）工作站双能量软件后处理80 kVp、140 kVp图像，通过单能量后处理得到40～190 keV单能量数据每隔10 keV进行图像重建的16 组单能量图像。生成权重因子（weighting factor，M）为0.5的线性融合图像，见图1。

图1 COA 支架置入术后的主动脉不同能级CT 图像（a～p 为40～190 keV，q 为线性融合图像）

1.4 图像质量评价

主观图像质量评价：由2 名放射科主治医师（从事主动脉CT 诊断5 年以上）双盲法进行独立评价，诊断不一致时通过讨论确定最终评分。主动脉图像质量分为5 级，相应评分为0～4 分：0 分为图像伪影轻，支架血管显示良好；1 分为图像少量伪影，支架血管显示尚清晰；2 分为图像中量伪影，支架血管欠清晰；3 分为图像多量伪影，支架血管显示模糊；4 分为图像伪影严重，支架血管显示不清［6，9］。客观图像质量评价：每组图像选取支架伪影最严重的层面，测量支架伪影中心血管腔内ROI 的CT 值（简称CT 支架）和标准差（简称SD支架），并测量同一层面胸骨前方胸壁皮下脂肪的CT 值（简称CT 脂肪）、标准差（简称SD 脂肪），ROI面积15 mm2，重复测量2 次取平均值。计算得到线性融合图像和各能级的单能量图像伪影指数（artifact index，AI）及对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）。AI 越小，表示图像伪影越轻；CNR 越大，表示图像显示越好。以脂肪的标准差定义为图像噪声（noise，N），AI=，CNR=（CT支架-CT脂肪）÷SD肌肉。

1.5 统计学分析

所有数据采用SPSS 26.0 统计软件包进行分析。计量资料以（）表示，组间两两比较采用t检验，将16 组单能量图像采用单因素方差分析（ANOVA）法进行比较，得到最优能级图像。以P＜0.05（双侧）为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 主观图像评价

在70～100 keV 单能量重建图像中，支架血管显示较为清晰，其与线性融合图像评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。线性融合图像与40～60 keV 及110～190 keV 各组单能量重建图像评分比较，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 线性融合图像和单能量重建图像（40～190 keV）评分比较

2.2 客观图像评价

支架线束硬化伪影及N在各组单能量重建图像中，随能级升高而显著降低。90 keV单能量重建图像具有最低的AI（42.50±33.51）及N［（8.90±2.37）HU］，同时CNR（23.40±12.54）最高（图2）；线性融合图像的AI（49.70±33.16）及N［（9.27±2.24）HU］高于90 keV 单能量重建图像，同时CNR（21.81±12.37）低于90 keV 单能量重建图像，差异有统计学意义（P＜0.05）。

图2 各组单能量重建图像比较（图2a 为AI、图2b 为N，图2c 为CNR）

3 讨论

CT 的成像原理决定了支架图像中线束硬化伪影的产生［10］，当射线穿透密度较高的物质时，较低能量的光子被大量吸收，使透射后的剩余光子的平均能量升高，即线束变硬，CT 图像中的伪影严重降低了图像质量。DECT 是两个X 射线源同时进行两组不同的能量数据采集显示不同的衰减值，特定组织显示出的特殊衰减特性可准确地区分组织类型。DECT 获取不同能量的扫描数据，大大提高了CT 成像中的信息含量，可以通过单能量技术重建不同能量的图像。有研究表明：DECT与常规单能CT 相比，在进行扫描时并不增加辐射剂量，单能量图像可以在不增加患者额外剂量的同时可以提供更多的影像参考［11-13］。

COA患者血管内支架置入术后疗效需要影像学检查评估，有无支架移位及再狭窄是评价支架置入患者预后情况的重要因素之一。以往支架术后CT 随访图像存在线束硬化伪影干扰，使支架腔内血管显示欠佳，给支架形态的观察及有无再狭窄的判断带来了很大困难，影响患者预后情况的影像学检查评估准确性，使临床错过最佳治疗时机，而DECT 单能量技术可以减少线束硬化伪影对图像质量的影响［14-15］。

在以往研究中，减少伪影及提高图像质量的单能量重建能级相似，为70～90 keV［16-18］。本研究利用单能量重建技术减少支架伪影，提高图像质量，支架管腔在90 keV 能级图像中具有最低的AI 及噪声，同时具有最高的CNR，且各评价指标均优于线性融合图像。随着能量的增高，单能量图像的AI 及噪声显著降低，CNR 随着能量的升高而升高，并在90 keV 达到最大，而后呈降低趋势。主观图像评分以线性融合图像与70～100 keV 的单能量图像上支架形态显示较好。

综上所述，DECT 单能量图像在显示COA患者血管内支架置入术后支架时，可以减少支架伪影，提高图像质量，最优单能量重建能级为90 keV。