能譜CTMAR技術(shù)在上腹部彈簧圈栓塞術(shù)后隨訪中的價值研究

胡永志，王彬彬，曹達(dá)，王傳兵，唐玉霞，王守巨

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放射科，江蘇 南京 210029

引言

肝硬化的患者在失代償期，由于門靜脈血液回流受阻，會出現(xiàn)門靜脈高壓的癥狀[1]。門靜脈高壓通常會合并側(cè)支循環(huán)形成、腹水、食管-胃底靜脈曲張、脾動脈高壓和脾功能亢進(jìn)等癥狀[2-3]，近年來血管介入技術(shù)發(fā)展迅速，經(jīng)靜脈行肝內(nèi)門體靜脈支架分流術(shù)，建立門靜脈和肝靜脈間的人工分流通道，并植入彈簧圈栓塞食管-胃底靜脈、脾動脈等血管的治療手段，應(yīng)用愈來愈多。但在術(shù)后行CT復(fù)查時，作為金屬植入物的彈簧圈所帶來的星芒狀偽影[4]和射線硬化偽影[5]，使責(zé)任血管和周圍組織難以觀察，嚴(yán)重影響治療效果的評估，進(jìn)而影響進(jìn)一步診療。以往文獻(xiàn)以研究頭顱[6]和腰椎[7]等部位居多，研究上腹部彈簧圈植入術(shù)后患者的較少，本研究通過對上述介入栓塞術(shù)后患者的能譜CT圖像進(jìn)行回顧性對比研究，探討去金屬偽影（Metal Artifact Reduction，MAR）技術(shù)[8]在其隨訪中的應(yīng)用價值。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性收集2020年9月至2021年12月在我院通過介入手術(shù)在上腹部植入彈簧圈后，在美國GE公司的Revolution 256排寶石能譜CT掃描儀行上腹部CT復(fù)查患者隨訪的圖像數(shù)據(jù)。排除標(biāo)準(zhǔn)：因無法屏氣或配合不佳導(dǎo)致運(yùn)動偽影，影響觀察和測量的病例；身體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）≥28 kg/m2的病例。最終入組42例，年齡28～79歲，中位數(shù)56歲；體重45～85 kg，中位數(shù)64.5 kg ；BMI 17.87～26.83 kg/m2，中 位 數(shù) 22.35 kg/m2。

1.2 掃描方法與參數(shù)

上述患者數(shù)據(jù)均為Revolution寶石能譜CT掃描，使用寶石能譜成像（Gemstone Spectral Imaging，GSI）掃描模式，管電壓80～140 kVp瞬間切換，管電流采用mA Assistant模式自動控制，噪聲指數(shù)（Noise Index，NI）為10，螺距為0.992：1。采用對比增強(qiáng)智能跟蹤模式，感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）放置在胸主動脈，閾值100，達(dá)到閾值后5.9 s掃描動脈期，動脈期完成后35s掃描門靜脈期。所得原始數(shù)據(jù)采用5 mm層厚、5 mm層間距、stnd重建模式、ASIR-V 50%、窗寬為400，窗位為40，分別重建100 kVp-Like的2組圖像用于分析，A組為未使用MAR技術(shù)的圖像，B組為使用MAR技術(shù)的圖像。

1.3 圖像質(zhì)量評價

圖像質(zhì)量評價分為客觀評價與主觀評價兩部分。

客觀評價：由1名不參與主觀評價的醫(yī)師，在門靜脈期A組的圖像中偽影最重層面的主動脈內(nèi)、受偽影影響的肝臟和脾臟內(nèi)、未受偽影影響的左側(cè)腰大肌內(nèi)分別勾畫類圓形ROI，除主動脈內(nèi)ROI外，勾畫時避開血管、腫瘤、囊腫等；將所有ROI分別復(fù)制到相應(yīng)層面B組的圖像上，并記錄CT值和SD值；將主動脈內(nèi)ROI記為ROI1，其CT值用CT1表示，SD值用SD1表示；將肝臟內(nèi)ROI記為ROI2，其CT值用CT2表示，SD值用SD2表示；將脾臟內(nèi)ROI記為ROI3，其CT值用CT3表示，SD值用SD3表示；將腰大肌內(nèi)ROI記為ROI4，其CT值用CT4表示，SD值用SD4表示。客觀指標(biāo)包括：① 信號的平均噪聲：SDmean，計算方法為SDmean=AVG（SD1,SD2,SD3）；② 背景的噪聲：SD4；③ 信號噪聲比（Signal to Noise Ratio，SNR），計算方法為SNR=AVG(CT1,CT2,CT3)/SD4；④ 對比噪聲 比（Contrast to Noise Ratio，CNR），計算方法為：CNR=[AVG(CT1,CT2,CT3) -CT4]/ SD4；⑤ 偽影指數(shù)（Artifact Index，AI），計算方法為 ：AI=（SDmean2-SD42）1/2；⑥ 偽影去除率（Beam Hardening Artifacts Removal Rate，BAR)，計算方法為：BAR=(AIA-AIB)/AIA×100%（其中AIA為A組圖像的AI，AIB為B組圖像的AI）[9]。

主觀評價：由2名高年資影像診斷醫(yī)師在未知患者臨床資料的情況下，使用雙盲法對2組圖像質(zhì)量做出綜合評估并獨(dú)立評分，遇到評分不一致的情況，由2名醫(yī)師商討得到統(tǒng)一意見。評分采用4分制[10-12]，評分標(biāo)準(zhǔn)：0分，彈簧圈及周圍組織結(jié)構(gòu)無法辨認(rèn)，圖像存在大量偽影；1分，可辨認(rèn)彈簧圈位置，但周圍組織顯示不清，較難分辨，圖像偽影較重；2分，彈簧圈形態(tài)及輪廓部分模糊，周圍組織受到影響，但仍可分辨，圖像偽影較少；3分，彈簧圈形態(tài)及輪廓清晰，周圍組織清晰可辨，圖像偽影很少或無明顯偽影。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

所有統(tǒng)計學(xué)分析于SPSS 22.0軟件進(jìn)行；數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，故所有指標(biāo)采用[中位數(shù)（四分位間距）]表示。采用Kappa檢驗評價主觀評分的一致性，以 Kappa＜0.4為一致性差，0.4≤ Kappa＜0.6為一致性一般，0.6≤Kappa＜0.8為一致性良好，Kappa≥0.8為一致性佳。將A組和B組圖像的客觀評價指標(biāo)SDmean、SD4、SNR、CNR、AI和主觀評分分別采用Wilcoxon配對樣本秩檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 客觀評價

2組圖像的SDmean和AI存在顯著差異（P＜0.001），SD4、SNR和CNR差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），見表1。BAR為 48.9%（24.4%）。

表1 2組客觀評分比較[中位數(shù)（四分位間距）]

2.2 主觀評分比較

2名醫(yī)師對A組和B組圖像的主觀評分一致性佳（Kappa值分別為0.820、0.840），最終評分中各分?jǐn)?shù)見表2，對A、B兩組圖像評分的配對Wilcoxon秩和檢驗結(jié)果顯示，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（Z=-5.835，P＜0.01）。圖1可見彈簧圈帶來的金屬偽影對責(zé)任血管和其毗鄰的胃、胰腺、脾臟及周圍血管和軟組織的觀察造成較大影響，使用MAR技術(shù)能使這種影響大大降低。圖2可見使用MAR技術(shù)能提高圖像可信度，降低誤診率。

圖1 MAR使用前后彈簧圈周圍臟器對比

圖2 MAR使用前后胃壁處對比

表2 2組主觀評分比較[n（%）]

3 討論

肝硬化患者在失代償期出現(xiàn)門靜脈高壓，除因肝功能減退和門靜脈高壓共同導(dǎo)致的腹水外，還會有側(cè)支循環(huán)產(chǎn)生，如食管-胃底靜脈和腹壁靜脈曲張等；另外因脾靜脈回流受阻，導(dǎo)致脾動脈壓力增大，進(jìn)而出現(xiàn)脾腫大和脾功能亢進(jìn)等癥狀。近年來血管介入技術(shù)發(fā)展迅速，經(jīng)靜脈行肝內(nèi)門體靜脈支架分流術(shù)，建立門靜脈和肝靜脈間的人工分流通道，并植入彈簧圈栓塞目標(biāo)血管的治療手段[13-15]，已經(jīng)成為肝硬化門靜脈高壓合并食管-胃底靜脈曲張、脾動脈高壓時較為常用的治療方案。但彈簧圈作為一種金屬植入物，在患者術(shù)后行CT復(fù)查時，會造成條束狀偽影和射線硬化偽影，大大降低了圖像質(zhì)量[16-17]，使責(zé)任血管、側(cè)支循環(huán)、脾靜脈及相鄰軟組織和器官等無法觀察，嚴(yán)重影響對治療效果的評估和同部位其他臟器疾病的診斷[18]。

由于組成人體器官或組織的物質(zhì)成分和密度不同，X射線在穿過被檢部位的過程中發(fā)生不同程度的衰減，穿過后就攜帶了衰減的信息，在被探測器捕獲后，經(jīng)過換能存儲為連續(xù)的原始投影數(shù)據(jù)，再經(jīng)過濾波反投影等技術(shù)，將斷面上各體素的X射線吸收值以數(shù)字矩陣形式重建出來，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換呈現(xiàn)為醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)[19-20]。傳統(tǒng)CT使用的是混合能量的X射線，當(dāng)被檢部位有金屬植入物時，混合能量X射線中低能量的部分會被大量吸收，高能量部分占比增大，而由于高能射線穿透力更強(qiáng)，會呈現(xiàn)其后方組織吸收量降低的假象而形成了硬化束偽影[21-22]；而金屬植入物本身在各個方向上的投影數(shù)據(jù)中都有很高的密度，會導(dǎo)致其在投影方向上的高密度星芒狀偽影。能譜CT采用80～140 kVp瞬時切換，幾乎同時掃描了高、低能量兩套原始數(shù)據(jù)，結(jié)合迭代算法和近幾年新興的MAR技術(shù)，能大大降低金屬植入物對圖像的影響，獲得高質(zhì)量的圖像，受到業(yè)內(nèi)高度認(rèn)可，在介入彈簧圈植入術(shù)后復(fù)查中的應(yīng)用也愈來愈廣泛。以往文獻(xiàn)[2-7]多圍繞腰椎、四肢關(guān)節(jié)、顱內(nèi)等部位展開，且除主觀評分外，大多只對SD值、AI值等有限的客觀參數(shù)進(jìn)行對比。在本研究中，增加了對MAR技術(shù)使用前后SNR和CNR的對比。

在分析主觀評價結(jié)果時發(fā)現(xiàn)，主動脈內(nèi)、肝臟內(nèi)、脾臟內(nèi)ROI的平均SD值和AI值在MAR開啟后明顯減小[平均SD值：A組16.640（8.374）vs.B組12.016（3.411），AI值：A 組 14.599（8.189）vs.B 組 7.439（5.325），均P＜0.01]，而SNR、CNR和作為背景的腰大肌內(nèi)SD值，在A組和B組中的差異無統(tǒng)計學(xué)意義[SNR：A組11.755（3.319）vs.B 組 12.142（2.905）；CNR：A 組 5.893（3.226）vs.B組6.085（2.338）；腰大肌SD：A組9.504（2.191）vs.B 組 9.657（2.432）；均P＞0.05]，且 BAR達(dá)到了48.9%（24.4%），這證明MAR重建技術(shù)可以在不影響主動脈的強(qiáng)化程度和無金屬偽影影響部位圖像質(zhì)量的前提下，明顯減少上腹部彈簧圈引起的金屬偽影和主動脈處的CT值波動，提高圖像質(zhì)量。

在分析2名醫(yī)師主觀評價結(jié)果時發(fā)現(xiàn)，使用MAR技術(shù)能明顯提高醫(yī)師對圖像的主觀評分（P＜0.01）。此外，A組的圖像評分大多在1分（占比64%），還有部分評分為0分，但沒有評分為3分的；B組的圖像評分為3分的較多（占比67%），且評分為0～1分的只有1例。可見醫(yī)師對B組圖像的主觀評分明顯高于A組。這表明MAR重建技術(shù)可以明顯提升醫(yī)師對有金屬植入物部位的主觀評分，提升彈簧圈附近其他組織和器官的清晰度，進(jìn)而提高CT圖像的可信度，減少漏診和誤診[23]，同時還能減少患者因圖像不佳需要重新檢查而額外接受的造影劑和輻射的劑量[24]。

本研究的局限性在于，因患者術(shù)后體內(nèi)有金屬植入物，大多只會預(yù)約在帶有MAR技術(shù)的CT成像儀上進(jìn)行復(fù)查，而患者的術(shù)前CT檢查分布在不同品牌和規(guī)格的CT上完成，故CT檢查的輻射劑量沒有可比性，在今后的研究中可以篩選術(shù)前、術(shù)后都在同一臺CT進(jìn)行檢查的患者數(shù)據(jù)。此外，本研究中搜集到的病例較少，今后可以增加病例數(shù)進(jìn)行更深入的研究。

綜上所述，在經(jīng)介入手術(shù)在上腹部植入彈簧圈患者的CT隨訪中，應(yīng)用能譜CT的MAR技術(shù)可明顯減少金屬偽影，提升圖像質(zhì)量。