雙低劑量4D-CT灌注替代常規(guī)肝臟四期CT成像可行性研究

韓瑞，黃璐，蔣鴻，宋少輝，尹龍，彭勇，張東友

肝臟CT灌注成像能對肝臟占位性病變進(jìn)行早期診斷，對肝臟腫瘤分期、治療后療效評價(jià)、肝臟纖維化評估等具有重要的價(jià)值[1-7]，但一直以來肝臟CT灌注成像由于其輻射劑量高，限制了其應(yīng)用，而目前臨床使用的常規(guī)肝臟四期CT成像，較CT灌注成像來說可提供的影像診斷信息相對較少，因此能否使用低對比劑濃度、低輻射劑量的灌注成像得到灌注信息的同時(shí)還能得到常規(guī)期相的CT圖像，不僅能大大提高肝臟疾病評估的準(zhǔn)確性，還能滿足臨床應(yīng)用需求。本研究探討雙低劑量4D-CT灌注聯(lián)合應(yīng)用動態(tài)血管成像后處理軟件在替代常規(guī)肝臟四期CT成像的可行性。

材料與方法

1.研究對象

搜集本院2018年10月-2019年8月行肝臟雙低劑量4D-CT灌注患者30例。納入標(biāo)準(zhǔn)：有肝臟疾病需做CT灌注成像檢查的患者；排除標(biāo)準(zhǔn)：圖像偽影較重未達(dá)到診斷要求。所有患者檢查前測量體重及身高計(jì)算患者體重指數(shù)(body mass index,BMI)，均簽署知情同意書，并經(jīng)過本院倫理委員會批準(zhǔn)。

2.儀器與方法

所有患者均行肝臟CT平掃、雙低劑量4D-CT灌注成像及延時(shí)期掃描。CT機(jī)型為Siemens 128層螺旋CT(Somatom Definition AS+)。所有患者檢查前空腹，檢查前反復(fù)訓(xùn)練患者呼吸。掃描方法：患者仰臥位，腳先進(jìn)，掃描范圍范括整個(gè)肝臟。掃描先后順序?yàn)楦闻KCT平掃，雙低劑量4D-CT灌注成像及延時(shí)期掃描。采用高壓注射器自肘靜脈推注低碘濃度對比劑(碘克沙醇，270 mg I/mL),注射流率6 mL/s，注射劑量1 mL/kg，體重超過50 kg者均使用50 mL。對比劑注射完畢后使用相同流率的生理鹽水20 mL進(jìn)行沖管。掃描參數(shù)：平掃及延時(shí)期掃描，管電壓120 kV；電流care dose 4D mAs；4D-CT灌注成像，管電壓80 kV,管電流80 mAs，層厚5 mm，共掃描24期，循環(huán)時(shí)間(Cycle time)：前12期設(shè)置為1.5 s，后12期設(shè)置為5 s，掃描時(shí)間為77 s左右，在掃描過程中盡量囑咐患者全程憋氣掃描,如不能全程憋氣可間斷憋氣，但要盡量保持淺慢呼吸以確保圖像質(zhì)量和計(jì)算的準(zhǔn)確性。

3.輻射劑量測量與計(jì)算

所有掃描序列輻射劑量的統(tǒng)計(jì)以機(jī)器自帶的patient protocol記錄為標(biāo)準(zhǔn)。由于本研究測算的同一患者肝臟輻射劑量，因此其轉(zhuǎn)換系數(shù)一致，故而使用劑量長度乘積(dose length product,DLP,單位：mGy·cm)作為肝臟輻射劑量的等效表達(dá)。為了避免患者接收過多的輻射劑量，本研究在灌注的基礎(chǔ)上僅增加肝臟CT平掃及延時(shí)期，對于常規(guī)肝臟四期CT成像的輻射總劑量采用近似估算的方式即常規(guī)肝臟四期CT成像輻射總劑量=(平掃輻射等效劑量+延時(shí)期輻射等效劑量)×2。

4.融合后平掃期、融合后動脈期、融合后靜脈期的圖像重建

將每位患者24期4D-CT灌注圖像導(dǎo)入工作站syngo.via,應(yīng)用CT動態(tài)血管成像軟件進(jìn)行圖像后處理。先對圖像進(jìn)行體部運(yùn)動校正。選定相對穩(wěn)定期相作為融合的基線圖像，對于運(yùn)動幅度較大的期相可使用刪除按鈕進(jìn)行剔除。使用時(shí)間衰減曲線作為融合期相選擇的依據(jù)，先對圖像進(jìn)行4D降噪處理，之后進(jìn)行容積創(chuàng)建，感興趣區(qū)放入腹主動脈腔內(nèi)，以對比劑剛到達(dá)主動脈時(shí)之前所有期相融合為平掃圖像，之后以對比劑剛進(jìn)入主動脈的期相開始至主動脈對比劑退出即門靜脈對比劑剛進(jìn)入期相為止，這之間所有期相融合為動脈期圖像，從門靜脈對比劑剛進(jìn)入期相開始至掃描終期所有期相融合為靜脈期圖像(圖1)。

圖1 基于雙低劑量4D-灌注圖像，應(yīng)用動態(tài)血管成像軟件得到融合后a)平掃、b)動脈期、c)靜脈期處理流程。

5.圖像質(zhì)量的客觀評價(jià)

本研究使用肝臟的信噪比、對比噪聲比來客觀評價(jià)融合后平掃與常規(guī)平掃的圖像質(zhì)量。分別測量前腹壁皮下脂肪CT值標(biāo)準(zhǔn)差(SD)作為圖像噪聲，肝臟的信噪比(SNR)=肝臟CT值/脂肪CT值標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，肝臟的對比噪聲比(CNR)=(肝臟CT值-豎脊肌CT值)/脂肪CT值標(biāo)準(zhǔn)差(SD)。

6.圖像質(zhì)量的主觀評價(jià)

2位具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像診斷醫(yī)師依設(shè)定的圖像質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)對融合后平掃、動脈期及靜脈期分別進(jìn)行評分，總評分設(shè)定為4分，其中3分以上圖像滿足診斷需求，4分圖像質(zhì)量較高。具體圖像質(zhì)量評分標(biāo)準(zhǔn)如下：1分，融合偽影嚴(yán)重，肝臟及其周圍組織結(jié)構(gòu)模糊不清，圖像質(zhì)量無法滿足診斷需求；2分，部分層面存在融合偽影，肝臟顆粒感較重，周圍結(jié)構(gòu)顯示欠清；3分，肝臟及掃描視野內(nèi)圖像具有輕微顆粒感，組織結(jié)構(gòu)顯示清楚，圖像質(zhì)量滿足診斷需求；4分，肝臟解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)顯示清晰，無明顯顆粒感，圖像質(zhì)量好，完全滿足臨床診斷需求。

7.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

本研究納入30例肝臟疾病患者，其中男15例，平均年齡55歲，范圍25～79歲，BMI中位數(shù)為22 kg/m2，范圍21～25 kg/m2。30例患者中，肝囊腫10例，血管瘤11例，原發(fā)性肝細(xì)胞癌6例，局灶性結(jié)節(jié)增生3例。

使用低碘含量對比劑(碘濃度270 mg I/mL)，患者攝入碘劑減少。4D-CT灌注與常規(guī)肝臟掃描的比較(表1)：4D-CT灌注總輻射劑量為1129.0(1087.0～1296.0)mGy·cm，常規(guī)肝臟四期CT成像輻射劑量為(1265.9±284.3)mGy·cm(P=0.136)，兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。4D灌注融合后平掃肝臟信噪比5.9(4.8～7.1)，常規(guī)平掃肝臟信噪比5.8±1.9(P=0.360)，兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；融合后平掃肝臟對比噪聲比0.90±0.62，常規(guī)平掃肝臟對比噪聲比1.06(0.61～1.40),P=0.153，兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 雙低劑量4D-CT灌注與常規(guī)肝臟四期CT成像總輻射劑量及肝臟平掃信噪比、對比噪聲比比較

雙低劑量4D灌注融合后平掃、融合后動脈期、融合后靜脈期圖像質(zhì)量主觀評分均≥3分(表2)，圖像質(zhì)量均滿足診斷需求(圖2)。

表2 4D灌注圖像融合后平掃、動脈期及靜脈期圖像質(zhì)量主觀評分

圖2 女，63歲，肝囊腫患者，經(jīng)動態(tài)血管成像軟件處理后得到融合后圖像。a)融合后平掃;b)融合后動脈期;c)融合后靜脈期。圖2示肝臟解剖結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)顯示清晰，無明顯顆粒感，病灶顯示清晰(箭)，圖像質(zhì)量好，主觀評分4分。

討 論

肝臟CT灌注成像是一種功能性成像技術(shù)，能夠提供比常規(guī)肝臟四期CT成像較多的信息且能夠進(jìn)行定量研究[8,9]，較之常規(guī)肝臟四期CT成像具有更高的臨床應(yīng)用價(jià)值，但一直以來其輻射劑量較高限制了其在臨床上的應(yīng)用，雖然可以通過降低管電壓及電流來降低患者接受的輻射劑量能得到灌注信息，但無疑會對圖像質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，常不能滿足影像診斷。本研究探討低輻射劑量及低對比劑濃度的肝臟4D-CT灌注替代常規(guī)肝臟四期CT成像的可行性，不僅可以得到病灶的灌注信息，對肝臟病灶的整體形態(tài)及血供進(jìn)行全面評估，同時(shí)通過動態(tài)血管成像軟件對雙低劑量肝臟4D-CT灌注圖像進(jìn)行后處理可得到常規(guī)肝臟CT期相圖像，目前在國內(nèi)外文獻(xiàn)中還未見報(bào)道。

4D-CT灌注成像技術(shù)是通過團(tuán)注對比劑，然后采用連續(xù)往返進(jìn)行掃描即所謂的“搖籃床”掃描方式，覆蓋范圍最寬達(dá)到271 mm，可覆蓋整個(gè)肝臟，較之以往灌注成像不僅可得到灌注信息，能對圖像進(jìn)行3D重建，評價(jià)肝臟病灶整體形態(tài)及血供腫瘤供血情況[6]，同時(shí)在檢查時(shí)間內(nèi)評估對比劑進(jìn)入病灶的動態(tài)流入情況。為降低患者對碘劑的攝入和輻射劑量，本研究使用的雙低劑量的4D-CT灌注成像即較低的含碘量對比劑，含碘濃度為270 mg I/mL，此外本組患者中位BMI為22(范圍21～25)m2/kg，因此體重超過50 kg者對比劑總量上限值均為50 mL，從而在一定程度上降低患者對比劑腎病的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)使用較低的管電壓(80 kV)和管電流(80 mAs)使肝臟4D-CT灌注成像的輻射劑量得到有效降低。通過設(shè)置搖籃床的循環(huán)時(shí)間，24期灌注圖像保證了獲得灌注參數(shù)的同時(shí)可以覆蓋整個(gè)肝動脈期和靜脈期。從本研究的結(jié)果中可看出全肝臟4D-CT灌注成像患者所接受的輻射劑量與常規(guī)肝臟四期CT成像差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而Perisinakis等[10]研究同樣認(rèn)為基于現(xiàn)在的CT技術(shù)肝臟灌注成像對患者產(chǎn)生的輻射劑量可以與常規(guī)肝臟四期CT成像相當(dāng)或者更低一些。

雖然低劑量肝臟4D-CT灌注成像降低了患者所接受的輻射劑量，但是無疑其灌注圖像顆粒感較重，與常規(guī)肝臟四期CT成像的圖像質(zhì)量相比，顯然無法滿足診斷需求，為了使低劑量的肝臟灌注成像圖像質(zhì)量能夠與常規(guī)肝臟四期CT成像圖像相當(dāng)，本研究使用CT動態(tài)血管成像軟件對原始多期灌注圖像進(jìn)行后處理，通過對多期低劑量灌注圖像進(jìn)行融合成特定的一期，從而增加了圖像的信噪比，使融合后的圖像質(zhì)量能夠滿足診斷要求，在多期圖像融合的過程中通過疊加的方式同樣也增加了血管中碘的密度，而且由于動態(tài)血管成像軟件是基于時(shí)間衰減曲線對多期灌注圖像進(jìn)行融合重建成肝臟平掃、動脈期及靜脈期，因而其融合后的動脈期、靜脈期時(shí)間窗更加準(zhǔn)確，克服了以往由于技術(shù)操作原因或者患者血供原因而導(dǎo)致的期相不準(zhǔn)的情況。在肝臟信噪比和對比噪聲上融合后平掃與常規(guī)平掃，兩者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而且通過主觀評分的方式對融合后平掃、融合后動脈期、融合后靜脈期進(jìn)行評分，所有患者的評分標(biāo)準(zhǔn)均≥3分，其圖像質(zhì)量完全可以用于影像學(xué)診斷。

值得指出的是由于4D-CT灌注成像掃描時(shí)間無法涵蓋肝臟常規(guī)掃描的延時(shí)期圖像，本研究通過CT動態(tài)血管成像軟件融合出平掃、動脈期、靜脈期3期圖像，雖然目前常規(guī)肝臟四期CT成像普遍應(yīng)用于臨床，但是對其是否需要延時(shí)期存在很大的質(zhì)疑，因?yàn)殡S著影像技術(shù)的提升，圖像質(zhì)量的提高，加之對肝臟疾病影像診斷經(jīng)驗(yàn)的積累，增加延時(shí)期掃描增加了患者所接受的輻射劑量，并未給患者帶來較多的益處，因此部分研究認(rèn)為并不需要增加延時(shí)期掃描[11-12]。我們2位具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的影像診斷醫(yī)師評估4D-CT灌注成像聯(lián)合CT動態(tài)血管成像軟件所得到的融合后圖像質(zhì)量均能滿足診斷需求。雙低劑量肝臟4D-CT灌注成像能夠得到較常規(guī)增強(qiáng)肝臟三期更詳細(xì)的肝臟灌注信息，同時(shí)灌注圖像3D重建可評價(jià)病灶整體形態(tài)及供血情況，聯(lián)合CT動態(tài)血管成像軟件又可得到滿足診斷需求的融合后平掃、動脈及靜脈期圖像，其診斷效能要大于常規(guī)肝臟四期CT成像。

本研究不足之處是樣本量較小。其次，對每位患者進(jìn)行雙低劑量4D灌注成像時(shí)僅加掃常規(guī)平掃及延時(shí)期圖像，由于計(jì)算每位患者常規(guī)肝臟四期CT成像總輻射劑量采用平掃及延時(shí)期輻射劑量進(jìn)行估算，這可能對具體的數(shù)值存在一定的誤差，但是不影響整體統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。最后本研究主要從技術(shù)方面進(jìn)行探討，后期將使用此種技術(shù)在肝臟疾病診斷應(yīng)用上進(jìn)一步研究。

總之，雙低劑量肝臟4D-CT灌注成像替代常規(guī)肝臟四期CT成像是可行的，患者接受輻射劑量低且能得到肝臟疾病灌注信息，并聯(lián)合應(yīng)用CT動態(tài)血管成像軟件所得到的融合后的三期圖像能夠滿足臨床診斷需求。