肝臟能譜CT與常規CT輻射劑量和圖像質量對比研究

霍丙勝 姬國敏 楊海慶

CT能譜成像是目前臨床上的一項新技術，與常規CT相比較，提供了多參數的成像方式及多種定量分析方法。能譜CT應用時間較短，卻是CT研究的熱點，但其輻射劑量及圖像質量一直備受醫患的關注。本文對比研究肝臟能譜CT掃描和常規CT掃描，通過分析兩者的輻射劑量與圖像質量，以期有助于能譜CT的科學研究和臨床應用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取河北省故城縣醫院2014年10月至2015年3月臨床需要肝臟CT檢查且體重指數(BMI)在20～25 kg/m2的患者60例。其中男37例，女23例;年齡26～79歲，平均年齡54.4歲。患者隨機分為能譜掃描組和常規掃描組，每組30例。

1.2 成像設備及參數 采用西門子公司SIEMENS SOMATOM Perspective能譜CT進行掃描。能譜掃描參數:低能管電壓80 kV，高能管電壓130 kV，螺距

1.2，其他參數與常規掃描相同。常規掃描參數:管電壓130 kV，自動毫安秒，機架旋轉速度0.48 s/周，準直器寬度0.625 mm×64，螺距:1.0，層厚及層距均為5 mm。造影劑為非離子型碘對比劑80～100 ml，碘含量350 mg/100 ml，經肘正中靜脈注射，速率5.0 ml/s，采用造影劑自動觸發，閾值為100 Hu。掃描范圍自膈頂至肝下緣。

1.3 數據分析 獲得數據傳至syngo.via工作站進行后處理。因肝臟能譜單能圖像對比噪聲比(CNR)一般在60～70 kV能量段最高，噪聲較低，因此本次研究采用65 kV能量圖像作為最佳單能圖像。常規掃描圖像分別采用濾波反投影(FBP)重建和Siemens迭代技術(SAFIRE)進行重建(等級為我院常規應用3)。選擇靜脈期肝實質同一層面的圖像(門靜脈左支層面)進行CT值測量，每幅圖像選擇三個感興趣區(ROI)，ROI面積為100 mm，取其平均值。以肝實質CT值的標準差(SD)作為圖像的噪聲;運用公式CNR=(ROI肝臟-ROI肌肉)/SD背景計算圖像的對比噪聲比(CNR)，其中ROI肝臟為肝實質CT值平均值，ROI肌肉為豎脊肌CT值平均值，SD背景為前腹壁皮下脂肪SD平均值［1］。

1.4 統計學分析 應用SPSS 11.50統計軟件，計量資料以±s表示，采用獨立樣本的t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 2組掃描輻射劑量比較 能譜成像組CT容積劑量指標(CTDI)、劑量長度乘積(DLP)與常規掃描組比較差異均無統計學意義(P＞0.05)。見表1。

表1 2組掃描輻射劑量 n=30，±s

表1 2組掃描輻射劑量 n=30，±s

項目 能譜掃描組 常規掃描組 t值 P值CTDI(mGy)14±4 14±7 0.169 0.247 DLP(mGy×cm)684±385 692±274 0.248 0.361

2.2 肝臟能譜CT掃描與常規CT掃描的輻射劑量和圖像質量的比較 見圖1～3。

2.3 2組掃描噪聲及對比噪聲比 能譜掃描組CT圖像噪聲和CNR與常規掃描組FBP重建圖像比較差異有統計學意義(t值分別為6.437和6.721，P＜0.01)。常規掃描組SAFIRE重建圖像(等級3)噪聲和CNR與能譜掃描組比較，差異無統計學意義(t值分別為0.279和0.314，P＞0.05)。見表2。

圖1 65 kV單能成像，SD:8.6 Hu，CNR: 7.7，圖像細膩，門靜脈及其分支顯示清晰

圖2 常規掃描SAFIRE重建圖像，SD: 7.9 Hu，CNR:8.1，圖像質量較好，結構顯示清晰

圖3 常規掃描FBP重建圖像，SD: 12.4 Hu，CNR:3.81，圖像顆粒較粗，總體質量略差

表2 2組掃描噪聲及對比噪聲比 n=30，±s

表2 2組掃描噪聲及對比噪聲比 n=30，±s

注:與能譜掃描組比較，*P＜0.05

項目 能譜掃描組 常規掃描組FBP重建 SAFIRE 重建SD(Hu) 8.9±1.2 12.6±2.8*7.7±1.0 CNR(mGy)7.6±2.5 3.8±1.7 7.8±2.6

3 討論

能譜CT是近年來臨床上應用的一項新技術，是單能量成像。以往的CT是一組由不同的單光子能量組成的光線混合而成，是混合能量成像。X線與物體作用時在高能段以康普頓效應為主，低能段以光電子吸收為主，所以當X線束穿過人體時，會優先濾掉低能量，從而產生線束硬化偽影，同時混合能量間的平均效應也會降低不同物質間的對比度。據文獻報道，單能量圖像能夠提高圖像的對比噪聲比，優化圖像質量［2］;單能量圖像是指處于某一能量水平的X線穿過物質后產生的衰減圖像，對于同一能量水平的單能量圖像，物質的衰減系數取決于其本身密度，從而保證了同一物質衰減系數的恒定，避免了硬化效應的產生，圖像質量得到改善。單能量圖像在不同能量水平具有不同特征，低能量水平的X線穿透力低，圖像上組織的對比度增強，但噪聲增高，高能量水平的X線穿透力高，圖像上硬化偽影減少，但組織的對比減弱，因此選擇合適的能量水平對提高單能量圖像上病灶的檢出很重要。由于同一物質在不同能量水平的造成不同的X線衰減，在某一能量水平病灶與實質臟器之間的衰減差異可以達到最大而噪聲值最低，這一能量水平就是該病灶的最佳kV值。最佳kV單能量圖像既提供較高的對比度，又能夠兼顧圖像噪聲，在對比度與噪聲之間達到一個最好的平衡，具有最高的CNR。因此選擇處于較低能量水平的最佳kV單能量圖像，一方面可以提供物質的CT值，另一方面又可以使該物質與周圍組織之間的對比明顯提高，從而改善圖像質量。腹部是能譜CT應用最廣泛的部位［3-8］，早期有研究顯示能譜CT較常規CT輻射劑量略高［9］，但隨著技術的不斷發展，近期研究顯示，能譜成像與常規成像在輻射劑量上基本相似，且在空間分辨率、噪聲及對比噪聲比方面與常規圖像質量相似［10］。

本研究采用SIEMENS SOMATOM Perspective能譜CT，對能譜掃描與常規掃描在輻射劑量和圖像質量兩方面進行對比分析。圖像質量以噪聲及對比噪聲比作為指標，在單能圖像中，圖像的噪聲隨著能量的變化而變化。利用CNR曲線，在60～70 kV能量段顯示CNR信號最高而圖像噪聲較低，并且在此能量段測得的CT值與常規掃描圖像CT值最接近，因此筆者取65 kV能量單能圖像作為最佳單能量圖像與常規掃描進行對比研究。經統計，在輻射劑量方面，能譜掃描與常規掃描差異無統計學意義;在圖像質量方面，65 kV單能量圖像噪聲及對比噪聲比均優于常規掃描FBP重建圖像，與常規掃描SAFIRE重建圖像噪聲及對比噪聲比相當(SAFIRE重建具有1～5個等級，筆者醫院常規腹部檢查采用等級3)。據筆者觀察分析，在肝臟小結節性病灶檢出及門靜脈細小分支的顯示上，單能量圖像更加清晰、細膩，優于常規掃描FBP重建圖像，與迭代重建(等級3)圖像基本相似。目前國內外有學者研究顯示，能譜單能量圖像噪聲低于混合能量圖像，對比噪聲比高于混合能量圖像。在腹部成像中單能量圖像質量優于混合能量圖像，能夠提高肝臟腫瘤的檢出率，尤其是小腫瘤檢出率，有望替代常規120 kV圖像用于臨床常規診斷［11-13］，這與我們的研究結果基本相似。

能譜CT成像能夠生成不同能量段的多組單能量圖像(不同機型因采用能量不同形成圖像的數量不等)，大量單能量圖像能夠為臨床提供更多的參考信息，產生更大的臨床價值。一般高能量圖像中組織的對比度較小，低能量圖像中組織的對比度較大，因此，低能量階段的圖像可以更好的顯示圖像的細節情況。

綜上所述，本研究認為，能譜掃描在輻射劑量上與常規掃描相似，圖像質量優于常規掃描的FBP圖像，與SAFIRE 3級重建的圖像質量基本相當，能夠為臨床提供更多的有價值的信息，可以在臨床工作中作為肝臟檢查技術推廣應用。

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