能譜CT虛擬平掃技術在腎囊性病變中的臨床應用評估

呂寧寧，劉　宏，權明吉

(1.延邊大學醫學院，吉林 延吉133000；2.吉林大學中日聯誼醫院；3.延邊大學附屬醫院 急診科)

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能譜CT虛擬平掃技術在腎囊性病變中的臨床應用評估

呂寧寧1△，劉宏2△，權明吉3*

(1.延邊大學醫學院，吉林 延吉133000；2.吉林大學中日聯誼醫院；3.延邊大學附屬醫院 急診科)

近年來能譜成像作為CT的一項新技術，已經突破常規CT依靠CT值的單參數成像診斷模式，把CT成像推向了多參數成像的新的診斷模式，如虛擬平掃技術、單能量圖像、物質分離技術以及能譜曲線圖等等。虛擬平掃通過對增強圖像進行重建獲得與常規平掃類似圖像，理論上可以替代常規平掃從而減少患者的輻射劑量。本研究旨在通過能譜CT對腎囊性病變的檢查，比較真實平掃與皮質期虛擬平掃以及實質期虛擬平掃圖像質量及有效輻射劑量的差異，探討能譜CT虛擬平掃技術應用于腎囊性病的臨床可行性。

1　資料與方法

1.1病歷資料

本回顧性研究經醫院倫理委員會批準，并獲得患者的知情同意。應用能譜CT對105例患者(其中男性58例，女性47例；年齡:18-70歲；BMI:18.5-23.9 kg/m2；腹圍:70-90 cm)進行雙腎檢查，常規行CT平掃以及皮質期、實質期能譜雙期增強掃描。

1.2儀器與方法

采用GE Discovery HD 750能譜CT機，能譜掃描模式(gemstone imaging，GSI)，螺旋掃描速度0.6秒/周，探測器寬度4 cm；電壓為高低能量(140kVp和80kVp)瞬時(0.5 ms)切換，管電流約550 mA。常規平掃后采用高壓注射器于肘靜脈注射碘對比劑(歐乃派克320 mgI/ml)100 ml，流率3.5 ml/s。皮質期為注藥后30 s開始掃描，實質期為皮質期后再延遲50 s，層厚5 mm，層間隔5 mm，重建層厚1.25 mm，重建層間隔1.25 mm，重建圖像時均采用標準算法。

1.3后處理分析

將重建薄層單能量圖像導入能譜工作站， 利用GSI volume Viewer分析軟件生成水(碘)密度圖，分別得到皮質期和實質期層厚1.25 mm、層間距1.25 mm的虛擬平掃圖像，測量腎囊性病變CT值、同層面腰大肌CT值，在測量前對ROI的大小及位置的放置進行專門的培訓，保持ROI大小不變，將感興趣區(ROI)置于TNE和皮質期圖像產生的VNE (VNEA)、實質期圖像產生的VNE(VNEP)圖像中的相應區域，腎囊性病變選取其最大層面上放置ROI，每處分別測量三次，取其平均值。然后測量前腹壁皮下脂肪均勻區域中脂肪CT值的標準差值(SD)作為圖像噪聲(IN)，并計算腎囊性病變的信噪比(SNR)和腎囊性病變-腰大肌對比噪聲比(CNR)，計算方法為：腎囊性病變SNR=腎囊性病變CT值/脂肪SD；腎囊性病變-腰大肌CNR=(腎囊性病變CT值-腰大肌CT值)/脂肪SD。

1.4圖像質量的主觀評分

由兩位從事腹部影像診斷且經驗豐富的醫師用雙盲法分別獨立觀察及比對三組圖像，并進行主觀質量評分。虛擬平掃圖像質量評分標準[1]:4分，虛擬平掃圖像腎實質及腎囊性病變解剖結構細節清晰，沒有偽影，與常規平掃圖像質量一樣，完全能滿足診斷要求；3分，虛擬平掃圖像上的解剖結構細節較常規平掃稍模糊，偽影較少，但完全能滿足診斷要求；2分，圖像上的解剖結構和細節顯示欠清晰，偽影較大，但能基本滿足診斷要求；1分，圖像模糊，偽影嚴重，不能滿足診斷要求。

1.5有效輻射劑量的計算

記錄每例患者在檢查時由機器自動生成的容積CT劑量指數(CT dose index，CTDI vol )及劑量長度乘積(dose length product，DLP)，并按照如下公式[2]分別計算出常規腎臟三期掃描的患者X線的有效輻射劑量和能譜CT雙期掃描患者的有效輻射劑量。ED (mSv)=K×DLP ；腹部轉換系數K：0.015mSv/(mGy.cm)[3]。

1.6統計學方法

定量資料用均數±標準差表示。應用SPSS22軟件對結果進行統計學分析，采用單因數方差分析比較三組圖像中腎囊性病變CT值、圖像噪聲、腎囊性病變信噪比、腎囊性病變-腰大肌對比噪聲比、各期的有效輻射劑量的差異以及兩位診斷醫師評分的差異，并進行組間的兩兩比較，P<0.05為差異有統計學意義。兩位醫生對圖像質量的主觀評分進行一致性檢驗，Kappa值的解釋為0.01-0.40一致性較差；0.41-0.60中度一致性；0.61-0.80一致性較好；0.81-1.00符合很好。

2　結果

常規平掃、皮質期虛擬平掃、實質期虛擬平掃所測腎囊性病變的CT值結果見表1，差異有統計學意義(P<0.05)，虛擬平掃圖像所測CT值較常規平掃偏小，但差值在2HU以內；三組圖像中:①噪聲：CVNE噪聲最低，TNE與PVNE噪聲差異無統計學差異(P>0.05)；②腎囊性病變的信噪比：PVNE最低，TNE與CVNE的差異無統計學意義(P>0.05)；③腎囊性病變—腰大肌對比噪聲比：CVNE最高，TNE與PVNE的差異無統計學差異(P>0.05)。表2所示兩位有經驗的醫師對虛擬平掃圖像質量的評分均>3分，兩者的評分差異無統計學意義(P>0.05)。能譜CT雙期掃描患者有效輻射劑量為(14.64±4.25)mSV，常規腎臟CT三期掃描患者的有效輻射劑量為(16.50±3.58)mSV，能譜雙期增強掃描較常規三期CT掃描患者有效輻射劑量減少11.3%。典型病例見圖1。

表1　TNE、CVNE及PVNE客觀參數、主觀評分及有效輻射劑量統計分析結果

注：數據表示為均數±標準差

表2　兩位判讀者的主觀評分及一致性檢驗

圖1　女性，45歲，右腎囊腫。a)為常規平掃；b)為皮質期虛擬平掃；c)為實質期虛擬平掃。皮質期虛擬平掃圖上噪聲 最低，且獲得了最高對比噪聲比。

3　討論

本研究中虛擬平掃圖像上腎囊性病變的CT值與真實平掃接近，皮質期虛擬平掃圖像獲得了最小圖像噪聲及最高病變對比噪聲比，且病變的信噪比與真實平掃無統計學差異，與之前文獻報道[4]皮質期虛擬平掃圖像的質量要好于實質期一致，可能與皮質期圖像上對比劑主要集中在動脈血管中，臟器組織毛細血管中對比劑的含量少有關，這樣就更有利于去除每個CT像素中的碘分布。當圖像的對比噪聲比越高時，其圖像質量就越高，反之，其值越小，圖像質量就會越差，所以皮質期所獲得虛擬平掃圖像質量更佳。與雙球管技術實現虛擬平掃相比，寶石測器可以實現大范圍的CT掃描，同時與常規掃描采用相同的視野可以更有效的減小圖像噪聲，但為了客觀評價三期圖像噪聲，本研究將脂肪ROI放置在腹前壁皮下脂肪均勻的區域中，同樣的掃描參數下，考慮到對于肥胖患者而言，腹前壁皮下脂肪可能被排除在虛擬平掃FOV之外，以及患者的體重指數BMI>28 kg/m2的肥胖患者，會一定程度上引起噪聲的增加和圖像質量的下降[5]，本研究中對患者的BMI及腹圍進行了限定，結果皮質期虛擬平掃圖像獲得了最低圖像噪聲。對于肥胖患者虛擬平掃掃描參數的選擇將在進一步的實驗中加以研究。在圖像的主觀評價方面，本研究中選擇了兩位從事腹部影像診斷且經驗豐富的醫師用雙盲法分別對圖像質量進行觀察及評分，其目的同樣是相對客觀的分析不同醫師對虛擬平掃圖像上病變的診斷準確性以及虛擬平掃圖像質量的認同是否有差異。評分結果顯示，兩位醫師均在虛擬平掃圖像上標出了所有病變的位置，且虛擬平掃圖像顯示的病變范圍基本與常規平掃圖像一致，兩位醫生的評價結果具有很好的一致性，Kappa值均>0.8。虛擬平掃與常規平掃圖像主觀質量評分之間沒有統計學差異，且均大于3分，能夠滿足診斷要求，并且本研究中之所以選擇腎囊性病變，也是考慮到囊性病變CT值較低，與腎實質及腰大肌之間的對比明顯，使得主觀評估更加的直觀和客觀，對于腎臟的其他病變將加入進一步研究當中。本研究中所測虛擬平掃圖像CT值較常規平掃圖像稍偏小，從而可能會增加腎囊性病變增強前后的CT差值，何種原因導致這種結果，一方面，能譜CT虛擬圖像所測的CT值是由水基值轉化而來，此過程非常復雜[6]，可能會導致虛擬平掃值與真實平掃值之間出現偏差；另一方面，我們猜想由于人體血液中本身含有一定量的碘物質，在虛擬平掃圖像的分離中也一并被提取，所以測得的CT值將偏小；并且由于本研究中樣本量較少，該結果還有待進一步的驗證。近年來，由于對CT的廣泛應用及的過度依賴，越來越多的人超劑量的接受X光輻射，據Schindera ST等的一項調查發現約有0.5%-2%的患者是由于X光輻射導致癌癥[7]，所以如何在充分發揮X線的優勢前提下，又能有效的降低X線輻射帶來危害成為一個急需解決的難題，Mileto 等[8]在研究中指出，由于應用VNC時可省略常規平掃，因此可以減少受檢者(26.7±9.7)%的輻射劑量，之所以本研究中輻射劑量減低的百分比偏小，是因為在本研究中為了比較皮質期和實質期所重建的虛擬平掃圖像質量，兩期都使用能譜模式掃描，使得輻射劑量增加，在實際工作中，我們只需要在皮質期或者實質期使用能譜掃描，這樣就可以進一步降低輻射劑量，如按此方法計算，本研究中的有效輻射劑量分別減少了22.2%(皮質期能譜模式)和22.4%(實質期能譜模式)，從而與文獻報道基本相一致，本研究中應用能譜CT虛擬平掃技術不但節省了掃描時間，而且在很大程度上降低了患者的輻射劑量，無疑虛擬平掃技術為解決上述難題提供了一個很有價值的研究方向，尤其對于需要長期隨訪進行多次CT檢查的患者而言特別重要[9]。

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1007-4287(2016)09-1561-03

2015-09-08)

△共同第一作者；*為通訊作者