双能量CT非线性融合技术在双下肢CTA检查中的应用

陈昌美 胡容 刘宗才 王荣品 曾宪春

［摘要］ 目的：探讨双能量CT非线性融合（NLB）技术在双下肢CTA检查中的应用价值。方法：回顾性收集疑似双下肢血管病变并行双能量CTA检查的患者52例，扫描后分别行线性融合（LB）技术和NLB技术重建，得到LB和NLB图像。对比LB、NLB及原始图像低kV（80 kV组）3组图像质量，包括客观评价（CT值、SD、SNR、CNR）和主观评分，以及图像优良率和图像可诊断率。结果：3组图像主观评分差异有统计学意义（P<0.05），NLB组评分最高。80 kV组、LB组、NLB组图像可诊断率分别为61.54%（32/52）、38.46%（20/52）、65.38%（34/52），优良率分别为30.77%（16/52）、0（0/52）、38.46%（20/52）。3组图像对应部位血管CT值、SD及CNR组间比较差异均有统计学意义（均P<0.05），NLB组CT值最高，且CT值、SD及CNR均高于LB组（均P<0.05）。3组图像对应部位血管SNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。结论：双能量CT的NLB技术可提高双下肢CTA检查的图像质量，有望增加双下肢血管疾病的检出率及诊断准确率，值得临床深入研究。

［关键词］ 体层摄影术，X线计算机；下肢；血管造影术；线性融合技术；非线性融合技术；图像质量

Application of the dual-energy CT non-linear blending technique in bilateral lower limbs CTA examination

［Abstract］ Objective：To explore the application value of dual-energy CT non-linear blending （NLB） technology in CTA for the bilateral lower limbs. Methods：Fifty-two patients with suspected vascular disease of bilateral lower limbs were retrospectively enrolled. All patients underwent dual-energy CTA，and the CTA images were reconstructed via linear blending （LB） and NLB techniques to obtain the LB and NLB images. The image quality of the LB，NLB and original images in the low-kV （80 kV） was compared，including objective evaluation （CT value，SD，SNR，and CNR），subjective score，and the excellent rate and availability of images. Results：There was no significant difference in subjective score among the three groups （P<0.05），the highest score was in the NLB group. The availabilities of 80 kV，LB，NLB images were 61.54%，38.46% and 65.38%，respectively，and the excellent rates were 30.77%，0% and 38.46%，respectively. The CT value，SD and CNR of blood vessels in the three groups were significantly different （all P<0.05），the CT value of the NLB group was the highest，and the CT value，SD and CNR of the NLB group were all greater than those of the LB group （all P<0.05）. There were no significant differences in SNR of the three vessels among the three groups （all P>0.05）. Conclusions：NLB technology can improve the image quality of CTA images and is expected to increase the detection rate and diagnostic accuracy for vascular diseases of bilateral lower limbs，which is worthy of further clinical research.

［Key words］ Tomography，X-ray computed；Lower limb；Angiography；Linear blending；Non-linear blending；Image quality

雙下肢CTA检查是目前临床诊断下肢血管疾病的主要检查方法之一［1-2］，但其图像质量常受患者血管痉挛、管内血栓、管壁钙化及扫描技术等因素影响，严重者会因图像质量不能满足诊断要求，需重复扫描而增加辐射损伤及对比剂所致肾毒性风险。因此，在减少对比剂及重复扫描的情况下获得高质量的下肢血管图像是目前临床关注的重点。非线性融合（non-linear blending，NLB）技术是根据图像中每个像素的不同，改变双能量的融合比例，以达到更好的融合效果，从而提高图像质量［3］。NLB技术在头颈血管扫描中能明显提高图像质量［3-4］，但其在双下肢CTA检查中是否可行值得研究。因此，笔者通过比较双下肢CTA检查后不同重建图像，以探讨NLB技术在双下肢血管疾病诊断中的临床应用价值。

1  资料与方法

1.1  一般资料

回顾性收集贵州省人民医院2020年6—8月疑似双下肢血管疾病且行双能量CT检查的63例患者，排除因截肢致血管显示不全、下肢动脉管壁广泛钙化、所测部位无对比剂充盈等11例患者，最终纳入52例；其中男36例，女16例；年龄42～97岁，平均（68.05±14.90）岁。

1.2  仪器与方法

使用Siemens Somatom Force CT扫描仪，采用80 kV/Sn150 kV双能量扫描模式。患者取仰卧位，足先进，双手伸直过头。扫描范围从腹部（约L3水平）至双足尖。扫描参数：A管/B管电压为80 kV/Sn150 kV，开启Care dose 4D，参考管电流72 mAs/65 mAs，准直器128×0.6 mm，旋转时间0.25 s，螺距0.3，层厚1.5 mm，层距1.1 mm。高压团注对比剂碘普罗胺（碘浓度370 mg/mL），剂量1.5～2.0 mL/kg体质量，流率5.5 mL/s，后注入50 mL生理盐水。监测平面为髂总动脉起始处，触发阈值100 HU，延迟时间2 s。

1.3  图像后处理

扫描后获得80、Sn150 kV图像，将2组原始数据图像同时调入Snygo.via VB20后处理工作站，自动融合获得线性融合（linear blending，LB）（融合系数为0.5）图像。选用最佳对比度，采用系统默认融合系数，融合中心为150 HU，融合宽度为200 HU，获得NLB图像，包括其轴位及VR图像。

1.4  图像质量评价

1.4.1  主观评分  由2位具有多年CTA影像诊断经验的主治及以上职称的医师采用双盲法对LB、NLB及原始图像低kV（80 kV）图像进行主观评分，取2位医师评分结果的平均值作为最终评分结果。评分标准［3］：5分，图像清晰，大血管及其亚段分支显示清楚，分支小血管走行自然、边缘光滑、轮廓清晰；4分，图像显示较清晰，大血管及其分支显示较清楚，分支小血管走行较自然、边缘稍欠光滑，轮廓较清晰；3分，图像显示一般，大血管显示一般，分支血管显示欠佳，可满足诊断要求；2分，图像显示不佳，大血管及其分支显示模糊，无法满足诊断要求；1分，图像显示极其不佳，大血管及其分支显示不清，达不到诊断要求。≥4分为优质图像，3分为一般图像，≤2分为劣质图像。

1.4.2  图像质量改善评估  采用NLB技术对LB组图像评分为1～2分的图像行图像后处理，经处理后变成3分及以上为图像质量改善，由3分提至4分或以上称为图像质量提高。图像可诊断率=3～5分病例數/病例总数；图像优良率=4～5分病例数/病例总数。

1.4.3  客观评价  将3组图像输入Snygo.via VB20工作站，设置ROI，测量连续3个层面动脉血管（髂总动脉、左右侧髂外动脉及左右侧股浅动脉近端起始处）的CT值、标准差（SD），ROI分别为0.43～0.49、0.22～0.29、0.12～0.26 cm2；同时测量髂总动脉近端起始处肌肉（ROI为3.15～3.35 cm2）CT值、SD及空气（ROI为5.00～5.45 cm2）SD。取以上2个层面的平均值作为最终测量结果，SNR=CT血管/SD血管，CNR=（CT血管-CT肌肉）/SD空气。

1.5  统计学方法

采用SPSS 20.0软件分析数据。数据正态性分布检验采用Shapiro-Wilk检验，符合正态分布的计量资料以[x]±s表示，组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD法；非正态分布的计量资料，组间比较采用非参数Kruskal-Wallis法。以P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  3组图像主观评分比较（表1）

3组图像主观评分差异有统计学意义（[χ]2=23.834，P<0.05）（图1）；其中NLB组像质量评分最高（中位数3分，范围2～5分），高于LB组（中位数2分，范围1～3分）及80 kV组（中位数3分，范围2～5分）。80 kV组、LB组及NLB组图像可诊断率分别为61.54%（32/52）、38.46%（20/52）、65.38%（34/52），NLB组较LB组、80 kV组提高26.92%、3.84%；80 kV组、LB组及NLB组图像优良率分别为30.77%（16/52）、0（0/52）、38.46%（20/52），相比LB组及80 kV组，NLB组图像优良率分别提高38.46%、7.69%。

2.2  3组图像客观评价比较（表2～4）

3组图像各部位血管CT值、SD及CNR差异均有统计学意义（均P<0.05）。LB组与NLB组各部位血管CT值、SD及CNR差异均有统计学意义（均P<0.05），且NLB组均优于LB组；80 kV组、NLB组各部位血管CT值、SD及CNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。3组图像血管SNR差异均无统计学意义（均P>0.05）。3组图像肌肉CT值、SD差异均有统计学意义（均P<0.05）；两两比较，肌肉CT值及SD在80 kV组与NLB组组间差异均有统计学意义（均P<0.05），而在LB组与NLB组间差异均无统计学意义（均P>0.05）。3组图像空气SD差异无统计学意义（P>0.05）。

3  讨论

对于双能量CT扫描，低千伏图像对比度好，但噪声大；高千伏图像噪声小，但对比度差；双能量融合技术结合两者优点，可获得高对比度、低噪声图像［3，5-7］。LB技术将2种能量信息以固定比例融合，如融合系数为0.5，即50% 80 kV与50% 150 kV图像融合，然而其部分图像质量欠佳。而NLB为双指数融合，利用低kV图像重建高CT值的像素及高kV图像重建低CT值的像素而获得高对比度、低噪声的融合图像［8］。郭晓曦等［9］发现，NLB技术根据CT值的大小非线性地分配到高低能量图像中，在一定范围内增加了CT值之间的对比，提高了图像的强化效果。研究发现，NLB可提高颅内血管、肾动脉、肝静脉、心脏、肺栓塞及肺孤立性结节等CTA检查的图像质量［3-6，10-13］，但目前有关NLB可提高双下肢血管CTA图像质量的研究鲜有报道。双下肢CTA扫描常因钙斑伪影、患者自身情况等因素致远端分支小动脉显影不佳，因此基于NLB技术提高双下肢血管CTA图像质量的可行性探讨尤为重要。

本研究显示，NLB组相应部位血管CT值、SD及CNR均高于80 kV组及LB组（均P<0.05），表明NLB技术可提高血管的CT值，改善图像质量，同时也提高了图像的CNR，与王玮等［6-7］研究一致。另外，王玮等［6］认为NLB组血管SD较80 kV组明显降低，而本研究NLB组血管SD较80 kV组稍大，原因可能与NLB参数有关。本研究还发现，NLB及LB技术可降低肌肉CT值、SD，且均低于80 kV组，但LB组和NLB组肌肉CT值、SD无差异，与刘星等［5-6］研究结果一致。付洁等［14］也发现NLB组、LB组胸锁乳突肌的SD无差异。黄益龙等［15］研究选择NLB系数λ为0～80 HU和ω为0～100 HU，可获得最高血管CT值、CNR及高对比度图像。王慧慧等［16］指出，NLB选用较窄的融合宽度（0～100 HU）可得到最高CT值和最佳CNR，但本研究采用系统默认的融合参数，未对NLB图像最佳融合系数进行探讨，因此，本研究融合系数（融合中心为150 HU，融合宽度为200 HU）是否为最佳，还需进一步验证。本研究3组间图像主观评分有差异，且NLB组具有最高的图像质量评分，明显高于LB组及80 kV组，有学者也证实NLB图像的主观评分优于LB图像［16-17］。另外，本研究还发现NLB图像的可诊断率、优良率较LB图像分别提高26.92%、38.46%，且对下肢大动脉及其细小分支显示更清晰，避免了因重复扫描而增加的辐射剂量，节约了医疗成本及医疗资源。然而，本研究应用NLB技术对18例1～2分图像质量的改善是有限的，需重新扫描，这可能是由于血管内对比剂含量低、血管痉挛明显及个体差异等所致。

综上所述，采用NLB技术可改善和提高双下肢CTA图像质量，并增加双下肢血管疾病的图像优良率及可诊断率，尤其对部分无法配合或图像达不到诊断标准的患者，可借助NLB技术减少患者重复扫描所致二次辐射及对比剂不良反应，有望在临床中推广应用。

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