能谱CTMAR技术在上腹部弹簧圈栓塞术后随访中的价值研究

胡永志，王彬彬，曹达，王传兵，唐玉霞，王守巨

南京医科大学第一附属医院 放射科，江苏 南京 210029

引言

肝硬化的患者在失代偿期，由于门静脉血液回流受阻，会出现门静脉高压的症状[1]。门静脉高压通常会合并侧支循环形成、腹水、食管-胃底静脉曲张、脾动脉高压和脾功能亢进等症状[2-3]，近年来血管介入技术发展迅速，经静脉行肝内门体静脉支架分流术，建立门静脉和肝静脉间的人工分流通道，并植入弹簧圈栓塞食管-胃底静脉、脾动脉等血管的治疗手段，应用愈来愈多。但在术后行CT复查时，作为金属植入物的弹簧圈所带来的星芒状伪影[4]和射线硬化伪影[5]，使责任血管和周围组织难以观察，严重影响治疗效果的评估，进而影响进一步诊疗。以往文献以研究头颅[6]和腰椎[7]等部位居多，研究上腹部弹簧圈植入术后患者的较少，本研究通过对上述介入栓塞术后患者的能谱CT图像进行回顾性对比研究，探讨去金属伪影（Metal Artifact Reduction，MAR）技术[8]在其随访中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2020年9月至2021年12月在我院通过介入手术在上腹部植入弹簧圈后，在美国GE公司的Revolution 256排宝石能谱CT扫描仪行上腹部CT复查患者随访的图像数据。排除标准：因无法屏气或配合不佳导致运动伪影，影响观察和测量的病例；身体质量指数（Body Mass Index，BMI）≥28 kg/m2的病例。最终入组42例，年龄28～79岁，中位数56岁；体重45～85 kg，中位数64.5 kg ；BMI 17.87～26.83 kg/m2，中 位 数 22.35 kg/m2。

1.2 扫描方法与参数

上述患者数据均为Revolution宝石能谱CT扫描，使用宝石能谱成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI）扫描模式，管电压80～140 kVp瞬间切换，管电流采用mA Assistant模式自动控制，噪声指数（Noise Index，NI）为10，螺距为0.992：1。采用对比增强智能跟踪模式，感兴趣区（Region of Interest，ROI）放置在胸主动脉，阈值100，达到阈值后5.9 s扫描动脉期，动脉期完成后35s扫描门静脉期。所得原始数据采用5 mm层厚、5 mm层间距、stnd重建模式、ASIR-V 50%、窗宽为400，窗位为40，分别重建100 kVp-Like的2组图像用于分析，A组为未使用MAR技术的图像，B组为使用MAR技术的图像。

1.3 图像质量评价

图像质量评价分为客观评价与主观评价两部分。

客观评价：由1名不参与主观评价的医师，在门静脉期A组的图像中伪影最重层面的主动脉内、受伪影影响的肝脏和脾脏内、未受伪影影响的左侧腰大肌内分别勾画类圆形ROI，除主动脉内ROI外，勾画时避开血管、肿瘤、囊肿等；将所有ROI分别复制到相应层面B组的图像上，并记录CT值和SD值；将主动脉内ROI记为ROI1，其CT值用CT1表示，SD值用SD1表示；将肝脏内ROI记为ROI2，其CT值用CT2表示，SD值用SD2表示；将脾脏内ROI记为ROI3，其CT值用CT3表示，SD值用SD3表示；将腰大肌内ROI记为ROI4，其CT值用CT4表示，SD值用SD4表示。客观指标包括：① 信号的平均噪声：SDmean，计算方法为SDmean=AVG（SD1,SD2,SD3）；② 背景的噪声：SD4；③ 信号噪声比（Signal to Noise Ratio，SNR），计算方法为SNR=AVG(CT1,CT2,CT3)/SD4；④ 对比噪声 比（Contrast to Noise Ratio，CNR），计算方法为：CNR=[AVG(CT1,CT2,CT3) -CT4]/ SD4；⑤ 伪影指数（Artifact Index，AI），计算方法为 ：AI=（SDmean2-SD42）1/2；⑥ 伪影去除率（Beam Hardening Artifacts Removal Rate，BAR)，计算方法为：BAR=(AIA-AIB)/AIA×100%（其中AIA为A组图像的AI，AIB为B组图像的AI）[9]。

主观评价：由2名高年资影像诊断医师在未知患者临床资料的情况下，使用双盲法对2组图像质量做出综合评估并独立评分，遇到评分不一致的情况，由2名医师商讨得到统一意见。评分采用4分制[10-12]，评分标准：0分，弹簧圈及周围组织结构无法辨认，图像存在大量伪影；1分，可辨认弹簧圈位置，但周围组织显示不清，较难分辨，图像伪影较重；2分，弹簧圈形态及轮廓部分模糊，周围组织受到影响，但仍可分辨，图像伪影较少；3分，弹簧圈形态及轮廓清晰，周围组织清晰可辨，图像伪影很少或无明显伪影。

1.4 统计学分析

所有统计学分析于SPSS 22.0软件进行；数据不符合正态分布，故所有指标采用[中位数（四分位间距）]表示。采用Kappa检验评价主观评分的一致性，以 Kappa＜0.4为一致性差，0.4≤ Kappa＜0.6为一致性一般，0.6≤Kappa＜0.8为一致性良好，Kappa≥0.8为一致性佳。将A组和B组图像的客观评价指标SDmean、SD4、SNR、CNR、AI和主观评分分别采用Wilcoxon配对样本秩检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 客观评价

2组图像的SDmean和AI存在显著差异（P＜0.001），SD4、SNR和CNR差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。BAR为 48.9%（24.4%）。

表1 2组客观评分比较[中位数（四分位间距）]

2.2 主观评分比较

2名医师对A组和B组图像的主观评分一致性佳（Kappa值分别为0.820、0.840），最终评分中各分数见表2，对A、B两组图像评分的配对Wilcoxon秩和检验结果显示，差异有统计学意义（Z=-5.835，P＜0.01）。图1可见弹簧圈带来的金属伪影对责任血管和其毗邻的胃、胰腺、脾脏及周围血管和软组织的观察造成较大影响，使用MAR技术能使这种影响大大降低。图2可见使用MAR技术能提高图像可信度，降低误诊率。

图1 MAR使用前后弹簧圈周围脏器对比

图2 MAR使用前后胃壁处对比

表2 2组主观评分比较[n（%）]

3 讨论

肝硬化患者在失代偿期出现门静脉高压，除因肝功能减退和门静脉高压共同导致的腹水外，还会有侧支循环产生，如食管-胃底静脉和腹壁静脉曲张等；另外因脾静脉回流受阻，导致脾动脉压力增大，进而出现脾肿大和脾功能亢进等症状。近年来血管介入技术发展迅速，经静脉行肝内门体静脉支架分流术，建立门静脉和肝静脉间的人工分流通道，并植入弹簧圈栓塞目标血管的治疗手段[13-15]，已经成为肝硬化门静脉高压合并食管-胃底静脉曲张、脾动脉高压时较为常用的治疗方案。但弹簧圈作为一种金属植入物，在患者术后行CT复查时，会造成条束状伪影和射线硬化伪影，大大降低了图像质量[16-17]，使责任血管、侧支循环、脾静脉及相邻软组织和器官等无法观察，严重影响对治疗效果的评估和同部位其他脏器疾病的诊断[18]。

由于组成人体器官或组织的物质成分和密度不同，X射线在穿过被检部位的过程中发生不同程度的衰减，穿过后就携带了衰减的信息，在被探测器捕获后，经过换能存储为连续的原始投影数据，再经过滤波反投影等技术，将断面上各体素的X射线吸收值以数字矩阵形式重建出来，再经数模转换呈现为医学图像数据[19-20]。传统CT使用的是混合能量的X射线，当被检部位有金属植入物时，混合能量X射线中低能量的部分会被大量吸收，高能量部分占比增大，而由于高能射线穿透力更强，会呈现其后方组织吸收量降低的假象而形成了硬化束伪影[21-22]；而金属植入物本身在各个方向上的投影数据中都有很高的密度，会导致其在投影方向上的高密度星芒状伪影。能谱CT采用80～140 kVp瞬时切换，几乎同时扫描了高、低能量两套原始数据，结合迭代算法和近几年新兴的MAR技术，能大大降低金属植入物对图像的影响，获得高质量的图像，受到业内高度认可，在介入弹簧圈植入术后复查中的应用也愈来愈广泛。以往文献[2-7]多围绕腰椎、四肢关节、颅内等部位展开，且除主观评分外，大多只对SD值、AI值等有限的客观参数进行对比。在本研究中，增加了对MAR技术使用前后SNR和CNR的对比。

在分析主观评价结果时发现，主动脉内、肝脏内、脾脏内ROI的平均SD值和AI值在MAR开启后明显减小[平均SD值：A组16.640（8.374）vs.B组12.016（3.411），AI值：A 组 14.599（8.189）vs.B 组 7.439（5.325），均P＜0.01]，而SNR、CNR和作为背景的腰大肌内SD值，在A组和B组中的差异无统计学意义[SNR：A组11.755（3.319）vs.B 组 12.142（2.905）；CNR：A 组 5.893（3.226）vs.B组6.085（2.338）；腰大肌SD：A组9.504（2.191）vs.B 组 9.657（2.432）；均P＞0.05]，且 BAR达到了48.9%（24.4%），这证明MAR重建技术可以在不影响主动脉的强化程度和无金属伪影影响部位图像质量的前提下，明显减少上腹部弹簧圈引起的金属伪影和主动脉处的CT值波动，提高图像质量。

在分析2名医师主观评价结果时发现，使用MAR技术能明显提高医师对图像的主观评分（P＜0.01）。此外，A组的图像评分大多在1分（占比64%），还有部分评分为0分，但没有评分为3分的；B组的图像评分为3分的较多（占比67%），且评分为0～1分的只有1例。可见医师对B组图像的主观评分明显高于A组。这表明MAR重建技术可以明显提升医师对有金属植入物部位的主观评分，提升弹簧圈附近其他组织和器官的清晰度，进而提高CT图像的可信度，减少漏诊和误诊[23]，同时还能减少患者因图像不佳需要重新检查而额外接受的造影剂和辐射的剂量[24]。

本研究的局限性在于，因患者术后体内有金属植入物，大多只会预约在带有MAR技术的CT成像仪上进行复查，而患者的术前CT检查分布在不同品牌和规格的CT上完成，故CT检查的辐射剂量没有可比性，在今后的研究中可以筛选术前、术后都在同一台CT进行检查的患者数据。此外，本研究中搜集到的病例较少，今后可以增加病例数进行更深入的研究。

综上所述，在经介入手术在上腹部植入弹簧圈患者的CT随访中，应用能谱CT的MAR技术可明显减少金属伪影，提升图像质量。