比較研究單源序列采集雙能CT結腸成像容積和螺旋掃描模式

梁 丹，阿布都克尤木江·阿布力孜，劉志飛，孔德燦，李文儒，朱冬云，戎軍艷，張 曦，Wenli Cai，羅明月△

(1.廣東省廣州市第一人民醫院放射科 510180;2.新疆維吾爾自治區喀什地區第一人民醫院醫學影像科 844000；3.中山大學附屬第六醫院放射科，廣州 510655；4.中國人民解放軍第四軍醫大學生物醫學工程系，西安710032；5.哈佛大學醫學院麻州總醫院放射科，麻州波士頓02114)

雙能CT包括單源瞬時管電壓切換型[1-3]、單源序列采集型[4-5]、單源雙光束型[6]和雙源型[7-8]，它們各有優缺點。單源序列采集雙能CT 既有設備上容易實現、避免了高低能量之間的能譜重疊的優點[9]，也有相對較長的掃描時間及其可能導致的結直腸雙能融合圖像質量問題和較高的輻射劑量的缺點[3]。

雙能CT結腸成像很有希望成為結直腸癌的篩查新技術[10-11]，雖然單源序列采集雙能CT能夠進行容積和螺旋2種模式掃描，但是國內外迄今較少見這2種掃描模式雙能CT結腸成像的比較研究報道。因此，本文將針對上述3個可能的缺點，比較研究單源序列采集雙能CT結腸成像2種掃描模式的掃描時間、輻射劑量和運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量。

1 資料與方法

1.1一般資料 納入無影響胃腸道運動功能病史的志愿者46例，其中男21例、女25例，年齡(57.70±11.87)歲。排除標準：影響胃腸道運動功能的病史者，肝和/或腎功能不全者，甲狀腺功能亢進者，活動性肺結核者，多發性骨髓瘤者，對碘過敏者，孕婦。研究方案得到本院醫學倫理委員會批準，所有志愿者均知情同意本研究。

1.2結直腸內容物標記和注氣擴張 CT檢查前1 d志愿者低殘渣飲食，早、中、晚餐后和睡覺前分別口服4.0%泛影葡胺(湖南漢森制藥有限公司)60 mL標記腸內容物，餐后喝水200 mL，全天喝水2 000 mL。檢查當天早餐后再口服4.0%泛影葡胺60 mL標記腸內容物，喝水200 mL。使用JS-628F灌腸機(廣州今健科技有限公司)經導管部分自動向結直腸灌注空氣，使其充分擴張。

1.3雙能CT結腸成像掃描和圖像后處理 采用Acquilion ONE 320排CT機(Toshiba Medical System，Tochiki-ken，日本)，志愿者仰臥位，掃描時身體保持不動且屏住呼吸。容積掃描：wide-volume，層厚0.5 mm，球管電壓135 kVp/80 kVp，球管電流自適應球管電壓的變化(sure exposure 3D low dose)，球管旋轉一周的時間0.35 s，AIDR3D STD重建算法。螺旋掃描：螺距因子/螺距=0.085/6.8，層厚0.5 mm×80.0 mm，球管電壓135 kVp/80 kVp，對應的球管電流為10 mA/60 mA，其他參數同容積掃描模式。在圖像后處理工作站(Vitrea，Toshiba Medical System，Tochiki-ken，日本)分別對2種掃描模式的135 kVp/80 kVp圖像數據進行運動校正算法體配準，獲得運動校正算法體配準后的135 kVp/80 kVp圖像。再對運動校正算法體配準前、后的135 kVp/80 kVp圖像進行線性融合，得到運動校正算法體配準前、后的結直腸雙能融合圖像。

1.4記錄項目 記錄每例志愿者2種掃描模式的掃描時間。容積CT劑量指數、劑量長度乘積。輻射劑量以有效輻射劑量表示，有效輻射劑量=劑量長度乘積×CF，式中CF為不同部位的有效輻射劑量轉化系數，腹部的CF為0.015[12]。

1.5評價運動校正算法體配準前后的結直腸雙能融合圖像質量 結直腸按照解剖部位分為盲腸、升結腸、橫結腸、降結腸、乙狀結腸及直腸共6段。2位富有經驗的放射科醫生采用盲法分別評價運動校正算法體配準前后的結直腸雙能融合圖像質量。如果2位的評價有分歧，則與另1位更富經驗的放射科醫生討論后達成一致性意見。圖像質量分為4個等級：1級，圖像質量良好，無偽影，結直腸清晰；2級，圖像質量一般，輕度偽影，腸段局限性偽影，并且偽影的總層面數目小于5個；3級，圖像質量差，中度偽影，偽影的范圍小于或等于1/2腸段面積；4級，圖像質量很差，重度偽影，偽影的范圍大于1/2腸段面積。

1.7統計學處理 采用SPSS20.0軟件進行數據統計及分析。采用配對t檢驗，統計分析2種掃描模式的掃描時間、輻射劑量；采用兩標本率比較的U檢驗，統計分析2種掃描模式運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量；以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1掃描時間 容積和螺旋掃描模式的掃描時間分別為(12.31±2.32)、(39.55±3.08)s，兩者比較差異有統計學意義(t=47.912 4，P<0.01)。

2.2輻射劑量 2種掃描模式的有效輻射劑量分別為(4.14±1.51)、(4.71±0.91)mSv，兩者比較差異有統計學意義(t=2.193 0,P<0.05)。

表1 容積掃描模式運動校正算法體配準后的結直腸融合圖像質量(n)

表2 螺旋掃描模式運動校正算法體配準后的結直腸融合圖像質量(n)

A：運動校正算法體配準前橫結腸雙能量融合圖像質量2級，圖像質量一般，輕度、局限性偽影；B：運動校正算法體配準后橫結腸雙能量融合圖像質量1級，圖像質量良好，無偽影，結直腸清晰

圖1運動校正算法體配準對容積掃描模式的數據有效

A：運動校正算法體配準前橫結腸雙能量融合圖像；B：運動校正算法體配準后橫結腸雙能量融合圖像。圖像質量均為3級，質量差，中度偽影

圖2運動校正算法體配準對螺旋掃描模式的數據無效

2.3運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量 2種掃描模式運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量分別見表1、2。2種掃描模式運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量1級分別為96.7%、62.6%，兩者比較差異有統計學意義(U=9.959 0，P<0.01)。運動校正算法體配準對容積掃描模式的數據有效(圖1)，對螺旋掃描模式的數據無效，見圖2。

3 討 論

單源序列采集雙能CT在具有優點的同時，不足之處是相對較長的掃描時間、可能引起的雙能融合圖像質量容易受被檢查器官運動影響、較高的輻射劑量[3,9]。雙能CT結腸成像的掃描范圍大，包括整個結直腸區域，上起自膈肌頂部，下止于恥骨聯合下緣，因為結直腸運動的影響，對掃描時間的要求更高。本文是國內外較早比較單源序列采集雙能CT結腸成像的容積和螺旋掃描模式的試驗研究，發現容積掃描模式的掃描時間只有(12.31±2.32)s，有效輻射劑量為(4.14±1.51)mSv，運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量1級達96.7%。

運動校正算法體配準是在層(slice)配準的基礎上進行的體(volume)配準，容積掃描模式的掃描時間短、速度快，螺旋掃描模式的掃描時間長、速度慢。因此運動校正算法體配準對容積掃描模式的數據有效,對螺旋掃描模式的數據無效。本研究容積和螺旋掃描模式運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量1級分別為96.7%、62.6%，兩者比較差異有統計學意義(U=9.959 0，P<0.01)。

以常規CT為對照標準，利用配準算法校正高低能量序列圖像數據之間潛在的運動影響后，Acquilion ONE單源序列采集容積掃描雙能CT檢測痛風性關節炎尿酸沉積的靈敏度和特異度均較高[13]；以關節吸引術為標準，它可能替代雙源雙能CT診斷急性痛風性關節炎[14]；晶體性關節病的試驗模型研究還提示，它可以檢測并表征出現在軟組織中的相對低濃度晶體沉積物，但是還需要臨床病例研究進一步驗證其診斷晶體性關節病和監測療效的益處，及其與雙源雙能CT比較的差異[15]。此外，它對骨髓水腫的評價較MRI不容易受金屬偽影的影響，可以改善融合椎體附近椎體骨髓水腫的顯示[16]；以1.5T的MRI為標準，它可以有效顯示骨髓水腫，檢測椎體壓縮性骨折有相當好的靈敏度和特異度，但是圖像質量還需要進一步研究改善[17]。

采用Siemens Healthcare 單源序列采集雙能CT實驗研究35枚尿路結石的結果提示，經過運動校正算法體配準140 kVp/80 kVp圖像后，它能夠準確表征尿路結石的成分[18]；經過三維形變空間上配準34例患者共469枚腎結石的140 kVp/80 kVp圖像后，它可以準確地鑒別尿酸性與非尿酸性腎結石[19]。

本試驗僅為比較研究，尚具有下列局限性。(1)研究標本量較小。(2)容積掃描模式運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量1級為96.7%，沒有達到臨床應用需要的100.0%。(3)沒有與其他廠商單源序列采集容積掃描雙能CT結腸成像進行比較。(4)沒有與單源瞬時管電壓切換型、單源雙光束型和雙源型雙能CT結腸成像進行比較。上述局限性需要在未來的研究工作中進一步完善。

綜上所述，與螺旋掃描模式相比較，單源序列采集雙能CT結腸成像容積掃描模式不僅掃描時間短、輻射劑量低，而且運動校正算法體配準后的結直腸雙能融合圖像質量好，單源序列采集雙能CT結腸成像容積掃描模式優于螺旋掃描模式。