低濃度對比劑單能量成像對提高肝靜脈成像質(zhì)量的研究

佟梓濱，劉愛連，劉義軍，田士峰，張龍敏，劉靜紅，浦仁旺

（大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連　116000）

低濃度對比劑單能量成像對提高肝靜脈成像質(zhì)量的研究

佟梓濱，劉愛連，劉義軍，田士峰，張龍敏，劉靜紅，浦仁旺

（大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，遼寧 大連116000）

目的：探討低濃度對比劑雙能量CT最佳單能量成像對提高肝靜脈成像質(zhì)量的應用價值。方法：前瞻性研究151例行雙能量CT全腹增強掃描的且體質(zhì)量指數(shù)（BMI）＞25 kg/m2的患者，按照首診時間將患者隨機分為低濃度對比劑能譜掃描單能量成像組（A組，管電壓140 kVp和80 kVp瞬時切換，對比劑濃度為270mgI/mL）和高濃度對比劑常規(guī)掃描組（B組，管電壓120 kVp，對比劑濃度為350mgI/mL），將A組靜脈期薄層圖像應用最佳對比噪聲比（Optimal CNR）技術獲得最佳單能量圖像。對A組最佳單能量圖像和B組圖像分別進行肝靜脈重建（MIP，VR），分別測量兩組圖像肝左、中、右靜脈和肝實質(zhì)的CT值、肝實質(zhì)的背景噪聲（SD值），計算肝左、中、右靜脈的CNR，對兩組圖像的肝靜脈CNR進行獨立樣本t檢驗；由2名觀察者盲法對兩組圖像肝靜脈顯示情況進行主觀質(zhì)量評分，采用Kappa檢驗評價兩觀察者評估一致性，并以Mann-Whitney U檢驗比較兩組肝靜脈評分差異。記錄兩組病例的CTDIvol，以獨立樣本t檢驗進行比較；計算并比較兩組對比劑總碘量。結(jié)果：A組肝靜脈最佳單能圖像能量水平集中在49～51 keV。兩組肝左靜脈、肝中靜脈、肝右靜脈、肝實質(zhì)的CT值分別為（335.29±68.45）HU、（343.16± 73.95）HU、（327.80±76.22）HU、（187.74±31.98）HU，（194.82±33.60）HU、（196.62±36.11）HU、（190.60±33.61）HU、（115.89± 16.94）HU；肝左、中、右靜脈與肝實質(zhì)的CT值差值、肝實質(zhì)的背景噪聲值分別為 （147.39±48.91）HU、（155.26±56.68）HU、（139.90±55.19）HU、（39.12±10.04）HU，（78.93±27.92）HU、（80.73±28.44）HU、（74.71±26.03）HU、（33.82±8.94）HU；兩組圖像的肝左、中、右靜脈CNR值分別為3.93±1.80、4.35±2.29、3.91±2.08，2.40±0.85、2.44±0.82、2.26±0.75，以上數(shù)據(jù)A組均明顯高于B組，且差異均具有統(tǒng)計學意義（P值均＜0.05）。2名觀察者對兩組圖像肝靜脈評分的一致性良好（Kappa值均＞0.80），兩組肝靜脈評分為（3.43±0.58）分和（3.48±0.68）分，差異無統(tǒng)計學意義（P=0.683）。A、B兩組CTDIvol分別為（16.87±0.00）mGy和（15.74± 5.26）mGy，二者無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）；A組和B組的總碘量分別為27 000mg和35 000mg，A組較B組降低22.86%。結(jié)論：對BMI＞25 kg/m2者，通過雙能量CT最佳CNR技術，應用低濃度濃度對比劑在降低總碘含量的同時，可以獲得更高質(zhì)量的肝靜脈圖像，且不增加輻射劑量。

肝靜脈；體層攝影術，螺旋計算機

多層螺旋CT肝靜脈成像為當前評估肝靜脈的首選檢查方法，而隨著對比劑用量的加大，成像質(zhì)量提高的同時，對比劑腎病等副反應的發(fā)生率也增加，在滿足臨床診斷要求的前提下適當降低對比劑的用量，已成為實際工作中的新要求。雙能量CT成像技術的應用為此提供了可能，它能在40～140 keV范圍內(nèi)實現(xiàn)任意單能量圖像重建，并利用最佳對比噪聲比（Contrast-to-noise，CNR）曲線獲得病變與周圍組織最佳對比的單能量圖像，進而有效顯示病變的強化特點及病變與周圍組織的強化差異［1-2］。目前已有將最佳單能量圖像用于肝靜脈成像的相關研究［3］，結(jié)果顯示單能量圖像可以顯著提高肝靜脈成像的質(zhì)量，但其所用對比劑均為高濃度。本文旨在探討低濃度對比劑雙能量CT最佳單能量成像在肝靜脈成像方面的應用價值。

1　資料與方法

1.1研究對象

收集2013年3月—2014年1月間因病情需要來我院行雙能量CT全腹掃描的患者151例，納入標準：①患者體質(zhì)量指數(shù)（Body mass index，BMI）＞25 kg/m2；②無碘對比劑使用禁忌癥；③既往無任何肝臟手術史；④呼吸狀態(tài)平穩(wěn)，能正常屏氣；⑤無心臟功能障礙影響血液循環(huán)。按照首診時間將患者隨機分為A、B兩組（2013年3—8月入A組，2013年9月—2014年1月入B組），A組為低濃度對比劑雙能量CT最佳單能量成像組，B組為高濃度對比劑常規(guī)掃描組。有20例出組，其中13例因肝內(nèi)占位影響肝靜脈觀察，2例因門靜脈瘤栓致肝靜脈顯示欠清，5例因個體原因致肝靜脈顯示不清無法正常測量。最終A組60例，其中男40例，女20例，年齡32～89歲，平均（64±12）歲；B組71例，男44例，女27例，年齡34～83歲，平均（61±11）歲。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準，所有患者檢查前均簽署知情同意書。

1.2對比劑及CT掃描方法

患者檢查前禁食4～6 h，口服溫開水以充盈胃腸道。采用GE Discovery HD 750雙能量CT機，掃描范圍由膈頂至恥骨聯(lián)合下緣。首先獲得全腹平掃圖像，后采用雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射對比劑。兩組均采用對比劑智能跟蹤技術，監(jiān)測點置于右腎門水平腹主動脈，注射對比劑10 s后啟動監(jiān)測，CT值達到150HU后啟動動脈期掃描，平衡期與門靜脈期延遲間隔120 s。動螺距1.375∶1，螺旋掃描速度0.8 s/周，探測器寬度4 cm；自動毫安調(diào)制，掃描層厚5mm，層間隔5mm，圖像重建均采用標準算法。對于A組，其掃描管電壓為140 kVp和80 kVp的瞬時（0.5ms）切換，注射濃度為270mgI/mL的威視派克對比劑（通用電氣藥業(yè)，中國上海）；對于B組，其掃描管電壓為120 kVp，注射濃度為350mgI/mL的歐乃派克對比劑（通用電氣藥業(yè)，中國上海）；兩組對比劑注射量均為100mL，注射速率5.0mL/s，對比劑注射完畢后以同樣流率注射生理鹽水20mL。

1.3圖像后處理

掃描完成后將原始圖像傳至GE ADW4.5工作站，由一名工作5年的影像科醫(yī)師（觀察者1）進行靜脈期圖像的重建。A組選擇層厚1.25mm原始圖像應用成像分析軟件GSI viewer中的最佳CNR技術獲得肝靜脈與肝實質(zhì)的最佳單能圖像，B組選擇層厚1.25mm的常規(guī)掃描圖像直接在工作站進行重建和測量。

1.3.1客觀評價

由觀察者1分別測量兩組肝左、中、右靜脈的CT值、肝實質(zhì)的CT值及背景噪聲（SD）值，肝靜脈感興趣區(qū)（Region of interest，ROI）直徑約為血管直徑的2/3，肝實質(zhì)ROI位于肝包膜下1 cm左右，并避開肝臟血管、膽管和病變區(qū)域，面積約為1 cm2，所有ROI選取肝門水平連續(xù)3個層面測量3次并取其平均值，計算肝靜脈-肝實質(zhì)的CNR：CNR=（CT肝靜脈-CT肝實質(zhì)）/SD肝實質(zhì)。記錄兩組病例的容積CT劑量指數(shù) （CT dose index，CTD Ivol）。計算并比較A和B組總碘量：總碘量=濃度×劑量。

1.3.2主觀評價

對肝靜脈進行容積再現(xiàn) （Volume rendering，VR）、最大密度投影（Maximum intensity projection，MIP）重建。由觀察者1和另一名工作7年的影像科醫(yī)師（觀察者2）盲法對兩組圖像肝靜脈質(zhì)量進行5分制主觀評價，其評分標準根據(jù)圖像中肝靜脈邊界的銳利程度、肝靜脈與周邊肝實質(zhì)的對比度、所顯示的肝靜脈分支的級別進行綜合評分［2，4］：5分：肝靜脈邊緣銳利，與肝實質(zhì)對比優(yōu)，可顯示主肝靜脈第4級屬支和（或）以上級更多屬支；4分：肝靜脈邊緣較銳利，與肝實質(zhì)對比良好，顯示主肝靜脈第3級屬支；3分：肝靜脈邊緣較清楚，與肝實質(zhì)對比中等，顯示主肝靜脈第2級屬支；2分：肝靜脈邊緣不清楚，與肝實質(zhì)對比較差，僅顯示主肝靜脈第1級屬支；1分：肝靜脈邊緣模糊，與肝實質(zhì)對比差，僅能顯示主肝靜脈。

1.4統(tǒng)計學分析

運用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件。采用兩獨立樣本t檢驗對2組圖像中肝左、中、右靜脈，肝實質(zhì)的CT值及其差值，肝實質(zhì)的SD值，肝靜脈-肝實質(zhì)的CNR值以及兩組CTDIvol分別進行比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。2名醫(yī)師對重組圖像肝靜脈評分的一致性評估采用Kappa檢驗，如一致性良好則取其平均值對兩組評分結(jié)果進行比較。Kappa值＞0.80為一致性好；＞0.40～0.80為一致性一般；≤0.40為一致性差。兩組圖像主觀評分差異的比較采用Mann-Whitney U檢驗。分別計算兩組總碘用量。

2　結(jié)果

A組60例肝靜脈-肝實質(zhì)的CNR曲線顯示靜脈期肝靜脈最佳單能圖像能量水平集中在49～51 keV（圖1）。

圖1應用能譜分析軟件，于肝右或肝中靜脈選取ROI，以肝實質(zhì)為背景，軟件自動生成ROI最高CNR相對應的最佳單能量keV值

Figure 1.With ROI in the right or middle hepatic vein and liver parenchyma as the background，spectrum analysis software is used to generate optimal monochromatic energy（keV value）automatically，corresponding to the highest CNR of ROI.

兩組肝左、中、右靜脈CT值，肝實質(zhì)CT值及比較結(jié)果見表1。A組肝左、中、右靜脈CT值及肝實質(zhì)CT值均高于B組，二者的差異均具有統(tǒng)計學意義（P值均＜0.05）。

表1　兩組肝左、中、右靜脈及肝實質(zhì)CT值比較

兩組肝靜脈與肝實質(zhì)CT值差值、CNR值、SD值比較見表2。A組肝靜脈與肝實質(zhì)CT值的差值、CNR值、SD值均高于B組，二者的差異均具有統(tǒng)計學意義（P值均＜0.05）。

表2　兩組肝靜脈CT值與肝實質(zhì)CT值的差值、CNR值、SD值比較

2名觀察者對肝靜脈血管成像質(zhì)量的主觀評分及一致性檢驗結(jié)果見表3。兩名觀察者對兩組圖像肝靜脈顯示的主觀評分一致性均良好（Kappa值均＞0.80）。A組重建圖像及B組圖像肝靜脈評分分別為（3.43±0.58）分、（3.48±0.68）分，兩者差異無統(tǒng)計學意義（P=0.683）。兩組圖像均能較好顯示肝靜脈，滿足臨床診斷需求（圖2a～2d）。

表3　2名觀察者對肝靜脈血管成像質(zhì)量的主觀評分及一致性檢驗結(jié)果

圖2圖2a，2b：女，84歲，BMI=27.3kg/m2，對比劑濃度為270mgI/mL，利用最佳CNR單能量（49keV）圖像進行肝靜脈VR重建和MIP重建，肝靜脈顯示清晰，與肝實質(zhì)對比優(yōu)，肝靜脈邊緣銳利，可顯示主肝靜脈第4級屬支，主觀評分為5分，肝靜脈三支CNR值分別為8.52、10.26、9.98，肝實質(zhì)SD值為29.57HU。圖2c，2d：女，67歲，BMI=30.49kg/m2，對比劑濃度為350mgI/mL，利用常規(guī)掃描圖像進行肝靜脈VR重建和MIP重建，肝靜脈顯示清晰，與肝實質(zhì)對比優(yōu)，可顯示主肝靜脈第4級屬支，主觀評分為5分，肝靜脈三支CNR值分別為3.32、3.25、3.87，SD值為27.29HU。

Figure2.Figure2a，2b：Female，84 yearsold，BMI=27.3kg/m2，concentrationof contrastagent=270mgI/mL.Theoptimal monochromaticenergy（49keV）imageofCNR isusedtoperformhepaticveinVRandMIP reconstruction.Hepaticveinsareshownclearly，withsharpedge.Thefourthbranchof mainhepaticveinisshown，withthesubjectivescoreof5points.CNRofthreebranches ofhepaticveinis8.52，10.26and9.98，respectively，andSDvalueofliverparenchymais29.57HU.Figure2c，2d：Female，67yearsold，BMI=30.49kg/m2，concentrationofcontrastagent=350mgI/mL.ConventionalscanningimageisusedtoperformhepaticveinVRandMIPreconstruction.Hepaticveinsareshownclearly，andthefourthbranchofmainhepaticveinisshown，withthesubjectivescoreof5points. CNRforthreebranchesofhepaticveinis3.32，3.25and3.87，respectively，andSDis27.29HU.

A、B兩組CTDIvol分別為（16.87±0.00）mGy和（15.74±5.26）mGy，其差異無統(tǒng)計學意義（t=1.66，P= 0.10＞0.05）。A組和B組的總碘量分別為27000mg 和35000mg，A組較B組降低22.86%。

3　討論

多層螺旋CT肝靜脈成像是一種無創(chuàng)且直觀易行的檢查方法，具有準確性高、可重復性好的優(yōu)點，能夠比較清晰地顯示肝靜脈主干及其分支血管的粗細、分布、走形等情況，是肝靜脈閉塞性疾病、Budd-Chiari綜合征等重要的診斷手段。近些年來，隨著活體肝移植、肝臟亞段切除術的應用愈加廣泛，肝臟外科手術的精細程度不斷提高，對MSCT肝靜脈成像質(zhì)量也提出了更高的要求。

在實際工作中所采用的靜脈團注高濃度、大劑量對比劑的方法一定程度上提高了肝靜脈的成像質(zhì)量［5］，同時也引發(fā)了一系列的問題，對比劑腎病的發(fā)生便是其中之一，也是醫(yī)源性腎功能衰竭的重要組成部分［6］。由于醫(yī)用非碘離子對比劑全部經(jīng)腎臟代謝，對腎臟造成較大負擔，而行該檢查的病人多合并基礎性疾病，更增加了對比劑腎病的發(fā)生風險。通過降低對比劑的濃度可以有效降低檢查過程中的總碘用量，進而降低對比劑副反應的風險，但使用低濃度對比劑會導致血管內(nèi)對比劑濃度降低，血管CT值偏低，影響肝靜脈與肝實質(zhì)的對比度，降低肝靜脈的成像質(zhì)量，特別是對于體重較大的患者，這種影響會更加明顯。

雙能量CT能夠?qū)崿F(xiàn)40～140keV下任一單能量成像，在不同的能量水平下，單能量圖像具有不同的特征，較低的單能量圖像可以提高圖像的密度分辨率，有助于病灶的顯示，較高的單能量水平會降低圖像的對比度，但是可以降低硬化偽影。在某一能量水平，對比度與噪聲二者之間達到一個最好的平衡，可以得到最高的對比噪聲比，組織結(jié)構(gòu)得到最好的顯示，這一能量水平就是該組織的最佳keV值［7-8］。

本研究的結(jié)果表明，使用較低濃度對比劑，在常規(guī)劑量、注射速度及掃描時間下，通過最佳CNR技術，確定靜脈期肝靜脈成像的最佳keV值為49～51 keV。

CNR是評價成像質(zhì)量的重要指標，CNR值的高低客觀地反映了圖像質(zhì)量的優(yōu)劣。A組病例雖然使用了較低濃度的對比劑，但在最佳單能量圖像中，A組患者肝靜脈三支CT值較常規(guī)掃描圖像CT值明顯提高。雖然低keV圖像的背景噪聲值也有所增高，但由于最佳單能量圖像較大幅度地提高了肝靜脈與肝實質(zhì)的CT值差異，背景噪聲的提高并沒有影響肝靜脈的顯示，最佳單能量圖像肝靜脈的CNR值仍明顯高于對照組，即高濃度對比劑組。

兩名觀察者對于兩組圖像主觀評分的一致性良好，證明了最佳單能圖像同常規(guī)掃描圖像一樣，具有較好的可靠性。低濃度對比劑最佳單能量圖像獲得的圖像質(zhì)量與高濃度對比劑常規(guī)掃描圖像相似，均可以很好的顯示肝靜脈，滿足臨床診斷需求。

當患者BMI＞25 kg/m2時，120 kVp的穿透力明顯下降，而采用GSI掃描方式，結(jié)果最佳單能量成像，可以彌補由此所導致的圖像質(zhì)量下降。A、B兩組CTDIvol的差異無統(tǒng)計學意義，證明GSI掃描方式并沒有增加患者受到的輻射劑量。A組和B組的總碘量分別為27 000mg和35 000mg，A組較B組降低22.86%，表明通過使用低濃度的對比劑，有效降低了檢查中使用的總碘量。

本研究的局限性：①兩組病例非同一個體，可能對結(jié)果有所影響；②肝臟的基礎性疾病（如脂肪肝、肝硬化）對于肝靜脈的成像質(zhì)量可能造成影響，但受病例數(shù)的限制，本研究沒有進行更為詳細的分組分析，僅入組BMI＞25 kg/m2的患者。

綜上所述，對BMI＞25 kg/m2者，通過雙能量CT最佳CNR技術，應用低濃度濃度對比劑在降低總碘含量的同時，可以獲得更高質(zhì)量的肝靜脈圖像，且不增加輻射劑量，有很好的臨床應用前景。

［1］劉愛連，沈云.能譜CT臨床應用圖譜［M］.北京：人民軍醫(yī)出版社，2012：21-22.

［2］Zhao LQ，He W，Li JY，et al.Improving image quality in portal venography with spectral CT imaging［J］.Eur J Radiol，2012，81 （8）：1677-1681.

［3］孫駿，羅先富，王守安，等.能譜CT單能量圖像對提高肝靜脈成像質(zhì)量的臨床應用研究［J］.中華放射學雜志，2013，47（2）：132-135.

［4］Behrendt FF，Schmidt B，Plumhans C，et al.Image fusion in dualenergycomputedtomography：effectoncontrast enhancement，signal-to-noiseratioandimagequalityin computed tomography angiography［J］.Invest Radiol，2009，44（1）：1-6.

［5］王家臣，劉學靜，田軍，等.多層螺旋CT肝門靜脈成像對門脈高壓分流側(cè)支血管的研究［J］.醫(yī)學影像學雜志，2007，17（9）：991-994.

［6］成巧梅，吳青霞，孫亞平，等.寶石能譜CT在降低腎動脈成像對比劑濃度和用量中的應用研究 ［J］.臨床放射學雜志，2013，32（8）：1176-1179.

［7］Agrawal MD，PinhoDF，Kulkarni NM，et al.Oncologic applications of dual-energy CT in the abdomen［J］.Radiographics，2014，34（3）：589-612.

［8］Morgan DE.Dual-energy CT of the abdomen［J］.Abdom Imaging，2014，39（1）：108-134.

Selecting optimal monochromatic level of spectral CT imaging with low concentration contrast media for improving imaging quality of hepatic veins

TONG Zi-bin，LIU Ai-lian，LIU Yi-jun，TIAN Shi-feng，ZHANG Long-min，LIU Jing-hong，PU Ren-wang
（Department of Radiology，the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University，Dalian Liaoning 116000，China）

Objective：To investigate the effect of spectral CT monochromatic images with low concentration contrast media for improving imaging quality of the hepatic veins.Methods：One hundred and fifty-one patients from March 2013 to January 2014 in our hospital underwent spectral CT examination of the full abdomen.According to the first scan time，patients（BMI＞25 kg/m2）were random ly divided into group A with spectral CT optimal monochromatic imaging and low concentration contrast media（270mgI/mL）and group B with conventional imaging and high concentration contrast media（350mgI/mL）.During portal phase，conventional images and optimal monochromatic images with slice thickness of 1.25mm were obtained，and volume rendering（VR）and maximum intensity projection（MIP）were created to show the hepatic venography.Independent t-test was used to compare the hepatic venography.And the liver parenchyma，image noise，vein-to-liver contrast-to-noise ratio（CNR）between the two image data sets were compared.The overall imaging quality was evaluated on a five-point scale by two radiologists. Inter-observer agreement in subjective image quality grading was assessed by Kapppa statistics.Mann-Whitney U test was used to compare the image quality score of the hepatic venography between the two groups.The CTDIvol of the two groups were recorded，and the difference between group A and group B was compared by independent t-test.The total amount of iodine was calculated and compared.Result：The monochromatic images at 49～51 keV were found to demonstrate the optimal CNR for the hepatic venography.In group A，CT values of the left hepatic vein，the middle hepatic vein，the right hepatic vein，liver parenchyma，the difference between hepatic veins and liver parenchyma，and the image noise were（335.29±68.45）HU，（343.16±73.95）HU，（327.80±76.22）HU，（187.74±31.98）HU，（147.39±48.91）HU，（155.26±56.68）HU，（139.90±55.19）HU and （39.12±10.04）HU，respectively.Those in group B were（194.82±33.60）HU，（196.62±36.11）HU，（190.60±33.61）HU，（115.89± 16.94）HU，（78.93±27.92）HU，（80.73±28.44）HU，（74.71±26.03）HU and（33.82±8.94）HU，respectively.The vein-to-liver CNRs for group A and group B were 3.93±1.80，4.35±2.29，3.91±2.08，2.40±0.85，2.44±0.82 and 2.26±0.75，respectively.The data of group A were all significantly higher than group B（P＜0.05）.Kappa statistics demonstrated a good inter-observer agreement （Kappa values＞0.8）.The image quality scores of the hepatic venography of the two groups were 3.43±0.58 and 3.48±0.68. There was no significant difference between the two groups.The CTDIvol of the two groups were（16.87±0.00）mGy and （15.74±5.26）mGy，respectively，and there was no significant difference between the two groups.The total amount of iodine of the two groups were 27 000mg and 35 000 mg.Group A was 22.86%lower than group B.Conclusion：For patients with BMI＞25 kg/m2，in the premise of reducing the concentration of contrast agent，spectral CT monochromatic imaging can improve the imaging quality of the hepatic veins without significant increase of radiation exposure.

Hepatic veins；Tomography，spiral computed

R333.4；R331.34；R814.42

A

1008-1062（2015）02-0095-04

2014-08-12；

2014-09-08

佟梓濱（1988-），男，遼寧興城人，在讀碩士研究生。

劉愛連，大連醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院放射科，116000。