宝石能谱CT联合低剂量扫描用于肝脏三期增强检查的图像质量评价

张方圆，王珊珊，邱晓晖，任永凤，刘旭东，王超，王胤，涂胜

亳州市人民医院 a.影像科；b.超声科；c.消化内科；d.心内科，安徽 亳州 236800

引言

增强CT扫描是在普通CT平扫的基础上，通过注射静脉造影剂增强局部的对比度，使局部病变组织图像更加清晰，有利于提高疾病诊断准确率的技术[1-2]。增强CT为三期扫描，电离辐射量较普通CT扫描可多出两倍，且常需较大剂量的对比剂，造成部分患者出现短暂的免疫功能下降、造血功能异常等不良反应[3]。因此，在增强CT扫描过程中，如何采用最低剂量获得较为理想的影像学资料，减少无效扫描、降低患者辐射量是影像技术人员一直关注的问题。宝石能谱CT是一种高清低剂量的螺旋CT成像技术，具有扫描速度快、小病灶和多发病灶检出率高、成像清晰和照射剂量低的优势，极大程度地提高了临床诊断的精确度和安全性，在临床中应用广泛[4-6]。本研究前瞻性探讨分析宝石能谱CT联合低剂量扫描用于肝脏三期增强检查的图像质量，旨在为宝石能谱CT的临床应用提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月至2021年1月在我院行宝石能谱CT肝脏三期增强检查的患者140例，年龄30～73岁，平均（46.17±5.38）岁，男83例、女57例。采用简单随机分组分为4组，每组35例：A1组（60 keV、300 mg/kg）年龄30～70岁，平均（46.17±5.38）岁，男21例、女14例；A2组（60 keV、450 mg/kg）年龄30～72岁，平均（46.25±5.47）岁，男18例、女17例；B1组（70 keV、300 mg/kg）年龄31～73岁，平均（46.59±5.14）岁，男24例、女11例；B2组（70 keV、450 mg/kg）年龄30～73岁，平均（46.33±5.42）岁，男20例、女15例。4组患者年龄、性别等一般资料无显著差异（P＞0.05）。纳入标准：年龄＞18岁；可全程配合完成检查；患者及家属了解并签署知情同意书。排除标准：合并严重心、肝、肾等脏器功能不全者；合并免疫性相关性疾病者；合并心理、精神疾病者。本研究经医院伦理委员会批准通过（20190A03）。

1.2 方法

宝石能谱CT扫描[7]：将20G静脉套管针置入行宝石能谱CT肝脏三期增强检查患者的肘静脉，扫描前饮水1000 mL，待膀胱充盈后，使用美国GE宝石能谱CT进行动脉期、门静脉期和延迟期腹部增强扫描，由肝顶水平扫描至坐骨结节水平。4组均采用相同的宝石能谱CT扫描模式，扫描层厚及层距均设置为5 mm，噪声指数13 HU，视野50 cm×50 cm，矩阵512×512，螺距0.984，重建层厚1.25 mm、层间距0.8 mm。由留置静脉套管针注射对比碘海醇[上海司太立制药有限公司，国药准字H20203258，规格： 100 mL∶3 g（I）]，观察组（A1、A2组）与对照组（B1、B2组）注射剂量分别为300 mg/kg和450 mg/kg，注射速率为3.0～3.5 mL/s。动脉期扫描的触发扫描CT值设置为100 HU，门静脉期扫描延迟时间设置为30 s。由2名具有10年以上经验的放射科医师独立进行所有宝石能谱CT肝脏三期增强图像后处理。

1.3 图像质量评价

1.3.1 图像质量主观评价

图像质量主观评价：由工作经验5年以上的2位影像科医生组成评分小组进行图像质量打分，根据解剖结构清晰程度，结合CT影像质量要求及图像细节、图像噪声等参数，评估宝石能谱CT肝脏三期增强图像质量主观评分，每例患者取平均值作为图像质量主观评分的结果。图像质量主观评分表标准：① 1分：图像细节完全无法分辨，噪声很明显；② 2分：图像显示器官组织边界分辨欠清，噪声明显；③ 3分：图像显示器官组织边界细节尚清晰，噪声尚可接受；④ 4分：图像显示器官组织边界比较清晰，无噪声；⑤ 5分：图像非常清晰，小的解剖结构边界清晰可见，无噪声。以图像质量主观评分4分以上为符合诊断要求[8]。

1.3.2 图像质量客观评价

图像质量客观评价结合图像空间分辨率降低、对比度降低和图像伪影等CT图像质量失真，以可具体反映不同组织影像差异性的图像信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）对4组图像质量进行客观评价[9]。采用GSI Viewer软件，选取60 keV、70 keV单能量图像的感兴趣区域（Region of Interest，ROI），区域范围为65～85 mm2，分别在宝石能谱CT肝脏三期图像上测量患者腹主动脉腹腔干、门静脉主干、腹腔动脉干及肠系膜上动脉和肝脏占位病变CT值（CT值占位病变）、正常肝实质CT值（CT值肝实质）。测量CT值血管时，应避开血管钙化碘或狭窄区域，ROI尽量选取血管近端；测量CT值脏器或CT值肌肉时，ROI尽量选择密度比较均匀的区域。同时测量CT值同层肌肉，以标准差（Standard Deviation，SD）作为背景噪声值。计算ROI CT值（CT值ROI）的均数和SD，SNR=（CT值ROI-CT值肌肉）/SD肌肉或SNR=（CT值占位病变-CT值肝实质）/SD肝实质。

1.4 有效辐射剂量

记录4组剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP），并据此计算有效射线剂量（Effective Dose，ED），ED=K×DLP（K=0.015）。

1.5 统计学分析

采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析，满足正态分布且方差齐的计量资料（4组被试图像质量主观评分、ROI图像质量SNR及增强扫描的DLP和ED）采用±s表示，采用单因素方差分析比较多组间差异，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 4组图像质量主观评分比较

本研究中，4组被试图像均可清晰显示血管及脏器组织，均达到诊断要求。4组在动脉期、门静脉期和延迟期的图像质量主观评分无显著差异（P＞0.05），见图1和表1。

表1 4组图像质量主观评分比较（±s，分）

表1 4组图像质量主观评分比较（±s，分）

组别 例数 动脉期 门静脉期 延迟期A1组 35 4.23±0.28 4.46±0.17 4.21±0.19 A2组 35 4.27±0.23 4.49±0.31 4.27±0.23 B1组 35 4.35±0.25 4.55±0.21 4.30±0.26 B2组 35 4.29±0.26 4.51±0.32 4.32±0.33 F值 1.334 0.722 1.068 P值 0.266 0.541 0.365

图1 4组肝脏三期增强CT图像比较

2.2 4组图像质量客观评价

4组动脉期和门静脉期的腹主动脉腹腔干、腹腔动脉干、肠系膜上动脉门静脉主干的图像SNR及肝占位病变的图像SNR差异具有统计学意义（P＜0.05）；其中，A2组所得图像在动脉期和门静脉期的SNR均明显高于其他组（P＜0.05），见表2。

表2 4组图像SNR比较（n=35，±s）

表2 4组图像SNR比较（n=35，±s）

注：与A1组比，aP＜0.05；与B1组比，bP＜0.05。与B2组比，cP＜0.05。

动脉期组别门静脉期腹主动脉腹腔干腹腔动脉干肠系膜上动脉门静脉主干肝占位病变腹主动脉腹腔干腹腔动脉干肠系膜上动脉门静脉主干肝占位病变A1组27.64±6.19 16.06±3.28 18.24±6.62 13.89±3.15 4.73±0.94 14.35±3.37 8.75±1.59 9.76±1.45 7.62±1.02 4.15±0.72 A2组33.15±7.03abc 20.34±5.68abc 23.82±6.93abc 17.93±2.49abc 5.69±1.26abc 17.72±4.41abc 10.23±1.54abc 11.04±1.39abc 8.99±1.45abc 5.20±0.98abc B1组4.79±0.85 B2组30.17±8.74 19.16±5.32 21.05±6.17 16.49±2.86 5.02±1.13 16.95±4.72 9.69±3.87 10.27±1.52 8.15±2.07 4.92±0.86 F值 4.452 5.413 3.800 4.789 4.279 4.862 3.868 4.217 4.751 9.396 P值 0.005 0.002 0.011 0.003 0.006 0.003 0.010 0.006 0.004 ＜0.001 31.95±6.12 18.93±3.47 22.01±6.52 15.34±3.08 5.27±1.29 15.97±3.21 9.75±3.27 10.96±3.31 8.20±1.36

2.3 4组增强扫描的DLP和ED比较

4组肝脏增强扫描的DLP及ED差异具有统计学意义（P＜0.05），其中A1组DLP及ED低于其他组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表3 4组增强扫描的DLP和ED比较（±s）

表3 4组增强扫描的DLP和ED比较（±s）

注：与A1组比，aP＜0.05。

组别 例数 DLP/（mGy·cm） ED/mSv动脉期 门静脉期 动脉期 门静脉期A1组 35 483.24±61.58 6.74±0.13 A2组 35 501.05±481.95±63.04 6.77±0.08 63.19a492.53±66.19a7.56±0.13a7.49±0.46a B1组 35 779.56±84.73a705.54±79.05a10.91±1.14a10.19±1.09a B2组 35 795.49±87.65a764.18±80.54a11.84±1.25a12.59±1.24a F值 158.651 139.599 298.700 338.632 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

3 讨论

增强CT扫描具有病灶检出率高、病灶定性能力好、对血管和非血管性病变的诊断和鉴别能力强的优点，在肝脏、胆、胃肠道等腹部疾病的临床检查中应用广泛[10]。以往在腹部CT扫描过程中常需较大的水溶性碘造影剂剂量才能达到较为理想的图像质量，但较大的造影剂剂量会使患者出现不良反应，如胃肠反应、呕吐、荨麻疹、休克甚至死亡等[11-13]。因此，如何在CT增强扫描检查中，使用最小剂量的碘造影剂获得最为理想的图像资料，是影像科医师关注的难题。本研究将宝石能谱CT联合低剂量扫描用于肝脏三期增强检查，并对其检查的影像图像质量进行评价。

本研究中，4组图像可清晰显示血管及脏器组织，均达到诊断要求。4组主观图像质量的动脉期和门静脉期、延迟期的差异均无统计学意义，提示宝石能谱CT联合低剂量扫描方案和宝石能谱CT联合高剂量扫描方案在主观图像质量动脉期和门静脉期以及延迟期无显著差异。在CT增强扫描过程中，选择合适的能量水平可显著提高单能量图像质量，准确显示肝脏血管及占位性病变，对提高临床诊断具有重要的意义[14]。本研究中，A2组客观图像质量动脉期和门静脉期的腹主动脉腹腔干、腹腔动脉干、肠系膜上动脉门静脉主干及占位病变的SNR明显高于其他组，提示最佳SNR单能量图像并非最高单能量图像，在肝脏三期增强扫描中，选择450 mg/kg的低剂量造影剂及60 keV单能量重建，SNR最高，可获得最优质的ROI图像，为影像诊断提供了可靠的图像依据。能谱CT可将X线分成X线的能谱，完成传统CT无法完成的内容，如发现传统CT无法辨认的病灶并鉴别其良恶性及定量跟踪该病灶的治疗效果等[15-16]。既往研究显示，在行宝石能谱肝脏增强CT扫描时，选用400 mg/kg以下的大剂量即可在ROI获得较为清晰满意的扫描图像[17-19]，本研究结果与其基本一致，证实了宝石能谱CT联合低剂量扫描可在降低水溶性碘造影剂用量的同时，有效提高动脉期和静脉期图像的信噪比，获得更好的图像质量。4组肝脏增强扫描的DLP及ED差异具有统计学意义，其中A1组DLP及ED明显低于其他组，说明采用宝石能谱CT联合低剂量扫描可显著降低患者行肝脏三期增强扫描所受的辐射剂量，安全性高。分析原因为能谱CT可利用物质对不同X线能量的吸收率不同，有效识别能量差异，辨别物质成分，增强组织对比度，以获取更多的影像信息，提高CT扫描的图像质量。虽然低能量高剂量的SNR最高，但低能量低剂量具有最高的图像主观评分和最低的DLP和ED值，且SNR尚可，因此相对而言具有更好的临床应用价值。宝石能谱CT较传统的CT扫描可显著降低造影剂的剂量，是目前世界上照射剂量最低的CT，最大程度地保护了患者的健康。结合本研究结果，说明宝石能谱CT联合低剂量用于肝脏三期增强扫描，能确保影像质量，满足临床诊断的需要，同时可有效降低患者辐射剂量，具有较好的临床应用价值。

综上所述，宝石能谱CT联合低剂量扫描在60 keV单能量重建，可有效提高肝脏三期增强扫描的图像质量，能满足影像诊断的要求，并有效减少造影剂剂量，安全性高。