能譜CT 最佳單能量腸系膜上動(dòng)脈成像的價(jià)值

任占麗 雷雨欣 張敏 陳曉俠 張喜榮 賈永軍 于楠 于勇 賀太平

腸系膜上動(dòng)脈病變可引發(fā)急腹癥，導(dǎo)致腸系膜缺血而危及生命。早期精確診斷腸系膜上動(dòng)脈異常有助于臨床及時(shí)治療且顯著提高患者生存質(zhì)量［1］。CT 血管成像（computed tomography angiography，CTA）作為臨床評(píng)價(jià)各類血管性疾病的常用手段［2］，常規(guī)腸系膜上動(dòng)脈CTA 需要增加對(duì)比劑用量和對(duì)比劑濃度提升圖像質(zhì)量，但其會(huì)增加患者輻射損傷和對(duì)比劑相關(guān)性腎病的風(fēng)險(xiǎn)［3,4］。隨著影像技術(shù)的不斷發(fā)展和設(shè)備革新，能譜CT 成像在傳統(tǒng)CT 基本功能的基礎(chǔ)上隨之應(yīng)運(yùn)而生，其在一次掃描中可提供多組單能量成像，且血管衰減特性隨著X 線束能量水平的改變而不同，其中較低水平的單能量成像可提高圖像的組織對(duì)比度和密度分辨率［5］。因此，本研究旨在探討能譜CT 最佳單能量在腸系膜上動(dòng)脈成像中降低對(duì)比劑用量和提升圖像質(zhì)量的可行性。

資料與方法

1.研究對(duì)象

收集陜西中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院2019 年10 月～2020 年3 月行腸系膜上動(dòng)脈CTA 檢查者。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡大于等于18歲，自愿參與本研究，臨床疾病需要行腸系膜上動(dòng)脈CTA 檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：心、肝、腎功能不全者，甲狀腺功能亢進(jìn)者，碘對(duì)比劑過(guò)敏者，繼發(fā)性腸系膜上動(dòng)脈病變者。根據(jù)納排標(biāo)準(zhǔn)，最終納入腸系膜上動(dòng)脈CTA 40 例并隨機(jī)分為A 組和B 組，各20 例。A 組男14 例，女6 例，平均（60.25±12.3）歲，體重指數(shù)（body mass index，BMI）20.56±3.45；B 組男13 例，女7 例，平均（58.71±10.47）歲，BMI 21.46±3.70。本研究通過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)且所有研究對(duì)象在檢查前均簽署知情同意書。

2.圖像采集

采用寶石能譜GE Discovery 750HD 成像設(shè)備，所有受檢者均采取足先進(jìn)仰臥位，雙上肢上舉置于頭顱兩側(cè)，對(duì)患者甲狀腺及盆腔進(jìn)行防護(hù)。A 組采用能譜CT 成像模式，對(duì)比劑用量450 mg I/kg；B 組行常規(guī)120 kVp 增強(qiáng)掃描，對(duì)比劑用量600 mg I/kg。兩組均采用非離子型對(duì)比劑優(yōu)維顯（370 mg I/ml），通過(guò)雙筒高壓注射器經(jīng)右側(cè)肘正中靜脈注入，流率5.0 ml/s，在注射對(duì)比劑前后分別以5.5 ml/s 流率注入20 ml 生理鹽水。采用動(dòng)脈閾值觸發(fā)技術(shù)進(jìn)行CTA掃描，在腸系膜上動(dòng)脈開口層面腹主動(dòng)脈管腔中央放置興趣區(qū)（region of interest，ROI），當(dāng)腹主動(dòng)脈腔內(nèi)CT 值達(dá)200 HU 時(shí)觸發(fā)掃描，圖像采集層厚和層間距均為5 mm。原始數(shù)據(jù)采集完成后兩組均重組40%ASIR 圖像，重組層厚和層間距均為1.25 mm。

3.圖像評(píng)價(jià)

將A、B 兩組重組1.25 mm 圖像傳送至AW 4.6 工作站進(jìn)行分析。A 組圖像采用GSI Viewer 能譜分析軟件，選用“Optimal CNR”功能，在腸系膜上動(dòng)脈距離腹主動(dòng)脈開口1～2 cm 管腔及同層面右側(cè)豎脊肌放置ROI，通過(guò)最佳單能量曲線分析獲取腸系膜上動(dòng)脈最佳對(duì)比噪聲比（contrast to noise ratio，CNR）對(duì)應(yīng)的最佳單能量keV 值，同時(shí)生成最佳單能量圖像（圖1）。在A 組最佳單能量圖像、B 組圖像中腸系膜上動(dòng)脈及同層面右側(cè)豎脊肌分別放置3 個(gè)ROI，記錄每個(gè)ROI 的CT 值和標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD），取3 個(gè)ROI 平均值為CT 值及SD 值，分別計(jì)算腸系膜上動(dòng)脈信噪比（signal to noise ratio，SNR）和對(duì)比噪聲比，其中：

圖1 腸系膜上動(dòng)脈最佳CNR 圖，對(duì)應(yīng)最佳單能量65 keV

對(duì)A 組最佳單能量圖像、B 組圖像分別進(jìn)行容積再現(xiàn)（volume rendering，VR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）、多平面重組（multi-planar reconstruction，MPR）和曲面重組（curved-planar reconstruction，CPR）。由兩名具有十年以上影像診斷工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在軸位重組圖像、VR、MIP、MPR、CPR 圖像上采用5 分制法對(duì)圖像進(jìn)行雙盲法綜合主觀評(píng)價(jià)，取兩名醫(yī)師平均分為腸系膜上動(dòng)脈CTA 最終主觀評(píng)分（圖2、3）：5 分，圖像質(zhì)量最佳；4 分，圖像質(zhì)量較好；3分，圖像質(zhì)量一般；2 分，圖像質(zhì)量較差；1 分，圖像質(zhì)量最差。在5 分制法評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中，3 分及以上可以用于診斷，2 分及以下不能用于臨床診斷。

4.碘對(duì)比劑和輻射劑量

分別記錄兩組患者體重（kg），根據(jù)體重、對(duì)比劑用量計(jì)算對(duì)比劑碘攝入量（g）：

根據(jù)兩組患者輻射劑量報(bào)告，記錄容積CT 劑量指數(shù)（volume CT dose index，CTDIvol）和劑量長(zhǎng)度乘積（dose length product，DLP），并計(jì)算有效輻射劑量（effective dose，ED），其中：

k 為腹部劑量因子且取值約0.015 mSv/（mGy·cm）。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件，分類變量采用計(jì)數(shù)方式表示，連續(xù)變量和等級(jí)變量采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。兩組間分類變量使用χ2檢驗(yàn)，連續(xù)變量使用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，等級(jí)變量使用Mann-Whitney U 檢驗(yàn)，P＜0.05 具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

兩組受檢者一般資料間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組輻射劑量CTDIvol、DLP、ED 間差異無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但A 組ED 低于B組。A 組和B 組對(duì)比劑碘攝入量間差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），且A 組碘攝入量［（25.47±3.43）g］較B 組［（35.80±6.18）g］減少約26.6%（P<0.05）（表1）。

A 組腸系膜上動(dòng)脈最佳單能量水平約（65.19±1.89）keV，A 組腸系膜上動(dòng)脈CT 值、SNR 值、CNR值均顯著高于B 組（P＜0.05），A 組、B 組腸系膜上動(dòng)脈SD 值無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。兩名醫(yī)師對(duì)腸系膜上動(dòng)脈主觀評(píng)分間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），且A 組最佳單能量圖像主觀評(píng)分（4.65±0.59）高于B 組（3.86±0.57）（P<0.05）（表2）。

討論

CTA 作為快速且無(wú)創(chuàng)的評(píng)價(jià)腹部血管病變的成像手段［6］，其能清楚顯示腸系膜上動(dòng)脈的解剖結(jié)構(gòu)，為腸系膜上動(dòng)脈綜合征和急性腸系膜缺血性疾病等提供診斷依據(jù)［7］。隨著能譜CT 技術(shù)的不斷發(fā)展和在臨床應(yīng)用，能譜CT 最佳單能量成像可增加靶血管與周圍組織對(duì)比，并提高血管顯示能力和圖像質(zhì)量［8］。

通過(guò)對(duì)B 組采用常規(guī)120 kVp 和600 mg I/kg作為對(duì)照組，A 組采用最佳單能量成像作為實(shí)驗(yàn)組，但A 組和B 組輻射劑量無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而A組對(duì)比劑碘攝入量較B 組減少約26.6%。在腸系膜上動(dòng)脈血管成像中，能譜CT 最佳單能量成像在不增加患者輻射劑量情況下可顯著降低對(duì)比劑碘攝入量［9］。

圖2 對(duì)比劑450 mg I/kg、65 keV 單能量VR 圖（a）和MIP 圖（b），綠色血管為腸系膜上動(dòng)脈，圖像主觀評(píng)分為4 分；圖3 對(duì)比劑600 mg I/kg、120 kVp 常規(guī)VR 圖（a）和MIP 圖（b），綠色血管為腸系膜上動(dòng)脈，圖像主觀評(píng)分為4 分（請(qǐng)參見封面彩圖）

表1 兩組一般資料、輻射劑量和對(duì)比劑碘攝入量的比較

表2 兩組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)及主觀評(píng)分的比較

對(duì)A 組采用最佳CNR 能譜分析獲取腸系膜上動(dòng)脈最佳單能量約65 keV，表明在低keV 水平下可以更好顯示腸系膜上動(dòng)脈血管，且能獲取更好的腸系膜上動(dòng)脈CNR 和CTA 圖像質(zhì)量。殷小平等［10］采用能譜CT 單能量對(duì)腸系膜血管進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)腸系膜上動(dòng)脈最佳單能量在55～64 keV，He 等［11］采用最佳CNR 能譜分析對(duì)腸系膜上動(dòng)脈的研究發(fā)現(xiàn)其最佳單能量在50 keV，本研究結(jié)果與殷小平等、He 等對(duì)腸系膜上動(dòng)脈最佳單能量研究結(jié)果存在差異，可能與研究對(duì)象個(gè)體差異、對(duì)比劑種類和注射方案不同有關(guān)。但本研究結(jié)果中腸系膜上動(dòng)脈最佳單能量?jī)A向于低keV 水平與上述學(xué)者存在相似之處，表明選用低keV 能量水平有利于腸系膜上動(dòng)脈顯示。

本研究中腸系膜上動(dòng)脈最佳單能量約65 keV，其獲取的腸系膜上動(dòng)脈CT 值顯著增加，與物質(zhì)密度會(huì)伴隨著單能量能級(jí)的增加而降低，碘作為對(duì)比劑的主要成分在低能量水平下其CT 衰減會(huì)增加有關(guān)［12］。A 組能譜CT 最佳單能量腸系膜上動(dòng)脈SNR 值、CNR 值顯著提高，且與尹永芳等［13］對(duì) 腎上腺動(dòng)脈的能譜研究結(jié)果一致，表明能譜CT 血管成像時(shí)通過(guò)最佳CNR 獲取的靶血管最佳單能量圖像可提升靶血管SNR 和CNR，從而提升靶血管顯示能力和獲得高質(zhì)量的CTA 圖像［14］。兩位醫(yī)師對(duì)A 組能譜最佳單能量腸系膜上動(dòng)脈成像的主觀評(píng)分高于B 組常規(guī)120 kVp 成像，進(jìn)一步說(shuō)明最佳單能量圖像可提升血管CTA 圖像質(zhì)量。

本研究存在一些局限性：（1）本研究樣本量較小；（2）選取對(duì)象為腸系膜上動(dòng)脈正常受檢者；（3）僅對(duì)腸系膜上動(dòng)脈主干及大分支進(jìn)行研究。

綜上，在相似輻射劑量的腸系膜上動(dòng)脈成像中，能譜CT 最佳單能量（65 keV）成像可降低四分之一的對(duì)比劑碘攝入量，且可獲得更好的腸系膜上動(dòng)脈CTA 圖像質(zhì)量。