袁元，黃子星，李真林，唐鶴菡，宋彬

隨著雙源 CT（dual－source CT，DSCT）的問世和雙能量技術(shù)的發(fā)展，CT能量成像的臨床應(yīng)用日益廣泛[1]。雙源CT可以同時運(yùn)轉(zhuǎn)兩個球管，通過設(shè)置不同的管電壓進(jìn)行雙能量掃描[2]，獲得的高千伏和低千伏數(shù)據(jù)通過后處理，從增強(qiáng)軟組織中分離出對比劑的碘信號，從而產(chǎn)生虛擬平掃（virtual non－enhanced，VNE）圖 像，有 可 能 替 代 真 實(shí) 平 掃 （true non－enhanced，TNE）從而減少射線劑量[3]。本研究通過雙源CT胰腺雙能量增強(qiáng)掃描，比較動脈期、門脈期胰腺虛擬平掃圖像與真實(shí)平掃圖像的差異，旨在探討虛擬平掃替代真實(shí)平掃的可能性。

材料與方法

1.研究對象

2013年4月－2013年7月，搜集行雙源CT上腹部雙能量增強(qiáng)掃描的67例患者的病例資料，其中男42例，女25例，年齡20～80歲，平均（50±15）歲。

2.檢查方法

掃描前準(zhǔn)備：囑患者去除腹部的金屬飾物，若腹部皮膚表面涂抹有藥物者也應(yīng)盡量去除。不需口服對比劑溶液和清水，掃描過程中要求患者盡量配合屏氣。

CT掃描方案：所有患者采用Siemens Somatom Definition Flash 2代雙源CT機(jī)行上腹部平掃及雙能量動脈期和門脈期增強(qiáng)掃描，掃描范圍自膈頂至胰腺鉤突下緣十二指腸水平段。其中平掃采用單源掃描模式；動脈期和門脈期采用雙源雙能量技術(shù)。單源模式下掃描參數(shù)：管電壓120kV，參考管電流量210mAs，128i×0.6mm，螺距0.7。雙能量掃描模式下A、B兩個球管同時同層采集圖像，球管A：100kV，300mAs，視野50cm×50cm；球管B：Sn 140kV（附加0.5mm錫板濾過），232mAs，視野33.2cm×33.2cm，32i×0.6mm，螺距0.7。所有掃描序列均開啟實(shí)時動態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)技術(shù)（CARE Dose 4D），根據(jù)患者體厚和密度實(shí)時調(diào)節(jié)管電流量，球管旋轉(zhuǎn)一周時間0.5s，層厚5mm，層間距5mm，重建算法B30f。增強(qiáng)掃描采用非離子型對比劑碘海醇（300mg I／mL），劑量1.5mL／kg，由高壓注射器以3.0mL／s的注射流率經(jīng)前臂靜脈團(tuán)注，分別于注射對比劑之后30和80s采集動脈期和門脈期圖像。掃描后可獲得100kV和Sn 140kV圖像，以及兩者大約各50%的加權(quán)融合120kV圖像[4]。

圖像數(shù)據(jù)測量和質(zhì)量評分：掃描完成后將圖像傳輸至Siemens Syngo MMWP VE36A工作站，分別將動脈期和門脈期雙能量圖像調(diào)入Dual－Energy軟件，經(jīng)liver VNC程序處理，從選擇的體素中去除碘，分別得到動脈期和門脈期層厚5mm、層間距5mm的虛擬平掃圖像。

將真實(shí)平掃圖像和后處理獲得的動脈期、門脈期虛擬平掃圖像傳輸至工作站Viewing軟件中，手動勾畫真實(shí)平掃圖像上胰腺、豎脊肌等興趣區(qū)（region of interest，ROI），分別測量興趣區(qū)內(nèi)的CT值，并利用復(fù)制、粘貼功能對虛擬平掃圖像進(jìn)行相同層面、相同部位的CT值測量。分別測量3個不同層面上各個興趣區(qū)的CT值，取其平均值分別為胰腺CT值和豎脊肌CT值。然后測量腹前壁皮下脂肪均勻區(qū)域中脂肪CT值的標(biāo)準(zhǔn)差值（SD）作為圖像噪聲（image noise，IN），并計(jì)算胰腺的信噪比（signal－to－noise ratio，SNR）和胰腺－豎脊肌對比噪聲比（contrast－to－noise ratio，CNR），公式如下：

由兩位從事腹部影像診斷10年以上醫(yī)師對上述檢查獲得的圖像進(jìn)行主觀評估，按照胰腺圖像的質(zhì)量、是否存在偽影以及偽影是否影響診斷能力等對真實(shí)平掃圖像和虛擬平掃圖像進(jìn)行5分制評分[5]。1分：由于嚴(yán)重的偽影和差的圖像質(zhì)量無法進(jìn)行診斷；2分：較差的圖像質(zhì)量，偽影較大，阻礙診斷；3分：圖像質(zhì)量較好，可以進(jìn)行診斷；4分：圖像質(zhì)量好，偽影很少；5分：圖像質(zhì)量非常好，沒有偽影。圖像質(zhì)量3分及以上即認(rèn)為滿足診斷要求。兩位醫(yī)師意見不一致時通過協(xié)商達(dá)成一致意見。

3.輻射劑量評估

記錄機(jī)器自動生成的每例患者各期掃描的CT劑量指數(shù)（CT dose index，CTDI）和劑量長度乘積（dose length product，DLP），并按照公式（3）計(jì)算有效劑量（effective dose，ED）[6]：

其中，成人k＝0.015mSv／（mGy·cm）

實(shí)際工作中，胰腺增強(qiáng)CT掃描方案包括平掃、動脈期和門脈期。如果三期掃描都采用常規(guī)單源模式，三期總ED＝TNE的ED＋動脈期單源掃描ED＋門脈期單源掃描ED；如果三期掃描中動脈期采用雙能量掃描模式，在獲得動脈期增強(qiáng)圖像的同時，也獲得了虛擬平掃圖像，三期總ED＝動脈期VNE的ED＋門脈期單源掃描ED；同理，如果三期掃描中門脈期采用雙能量模式，三期總ED＝門脈期VNE的ED＋動脈期單源掃描ED。由于單源模式下，曝光參數(shù)和掃描范圍相同，動脈期和門脈期單源掃描ED約等于TNE的ED，因此，采用TNE的三期總ED≈真實(shí)平掃ED×3，采用動脈期VNE的三期總ED≈動脈期VNE的ED＋真實(shí)平掃ED，采用門脈期VNE的三期總ED≈門脈期VNE的ED＋真實(shí)平掃ED。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié) 果

不同掃描方式胰腺、豎脊肌CT值及圖像噪聲、胰腺SNR、胰腺－豎脊肌CNR的測量結(jié)果見表1。

統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，三組圖像之間胰腺CT值、豎脊肌CT值的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。三組圖像之間圖像噪聲（即脂肪SD值）、胰腺SNR和胰腺－豎脊肌CNR的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。圖像噪聲多重比較檢驗(yàn)結(jié)果顯示，三組圖像噪聲均不相等，其中動脈期VNE噪聲最小，其次為門脈期VNE，TNE噪聲最大（圖1）。胰腺SNR多重比較檢驗(yàn)結(jié)果顯示，三組圖像上胰腺SNR均不相等，其中動脈期VNE胰腺SNR最大，其次為門脈期VNE，TNE胰腺SNR最?。▓D2）。胰腺－豎脊肌CNR多重比較檢驗(yàn)結(jié)果顯示，動脈期和門脈期VNE之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＝0.077），但與TNE之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且數(shù)據(jù)值均高于TNE。

表1 TNE、動脈期VNE、門脈期VNE的CT值、圖像噪聲、SNR、CNR及圖像質(zhì)量評分及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

表2 TNE、動脈期VNE、門脈期VNE的單期輻射劑量、總輻射劑量比較

各種掃描方式圖像主觀質(zhì)量評分結(jié)果見表1。單因素方差分析結(jié)果顯示，三組圖像之間圖像主觀質(zhì)量評分的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。多重比較檢驗(yàn)結(jié)果顯示，三組圖像主觀質(zhì)量評分均不相等，其中TNE評分最高，其次為動脈期VNE，最低為門脈期VNE。

各種掃描方案輻射劑量的計(jì)算結(jié)果見表2。單因素方差分析顯示，TNE、動脈期VNE、門脈期VNE的單期CTDI、DLP和ED的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；多重比較檢驗(yàn)結(jié)果顯示，動脈期和門脈期VNE之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但兩者與TNE之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中TNE的單期CTDI、DLP和ED均為最低。

胰腺常規(guī)CT掃描方案包括平掃及增強(qiáng)掃描動脈期和門脈期。本研究中三組總ED的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。多重比較檢驗(yàn)結(jié)果顯示，采用動脈期VNE和門脈期VNE的總ED之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但兩者與采用TNE的總ED之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），且都低于采用TNE的總ED。

討 論

西門子雙源CT具有兩套高壓發(fā)生器[7]、兩套相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（即X線球管A、B和各自對應(yīng)的探測器）。二代雙源CT上A、B兩個球管互成94°安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)架上，既可以只使用單個球管，作為128層螺旋CT使用；也可以同時使用兩個球管，通過采用相同的球管能量來提高時間分辨率和光子通量；還可以兩個球管采用不同的能量水平來進(jìn)行雙能量成像[8-9]。兩個 X 線球管設(shè)定不同的曝光條件[10]同時掃描，可以同時獲得兩個光子能量水平的CT數(shù)據(jù)[11]，根據(jù)不同光子能量下光子吸收的變化可以檢測出物質(zhì)組成的不同。雙能量后處理軟件中的liver VNC程序可以利用基于軟組織、脂肪和碘三物質(zhì)分解原則的后處理算法，從圖像中減除碘，從而獲得虛擬平掃圖像[12-13]。

本研究結(jié)果顯示，雖然動脈期和門脈期VNE圖像上，胰腺CT值和豎脊肌CT值與TNE相似，但是VNE的圖像噪聲低于TNE，信噪比、胰腺－豎脊肌對比噪聲比高于TNE，尤其是動脈期VNE的圖像噪聲為三組中最低，而信噪比為三組中最高。信噪比是衡量圖像質(zhì)量的客觀指標(biāo)之一，與管電壓、管電流量、層厚、重建算法等因素密切相關(guān)。二代雙源CT虛擬平掃圖像上100kV圖像融合比例為50%，管電流量為300mAs，具有管電壓低、管電流量高的特點(diǎn)，使得融合的VNE圖像信噪比高于TNE。另一方面，雙能量CT采用了“D”卷積核用于提高物質(zhì)特性，降低噪聲的同時導(dǎo)致圖像模糊的增加，但是，這種噪聲的降低可能是一種不真實(shí)的降低，反而可能造成診斷質(zhì)量的下降[14]。這與本次研究結(jié)果中，VNE圖像主觀質(zhì)量評分低于于TNE的結(jié)果是一致的。此外，雖然VNE圖像主觀質(zhì)量評分低于TNE，但是均大于3分，能夠滿足診斷要求，并且動脈期VNE圖像主觀質(zhì)量評分高于門脈期。造成這種結(jié)果的原因可能是，動脈期圖像中對比劑主要集中在動脈血管內(nèi)，胰腺實(shí)質(zhì)中碘分布較少，更有利于減除每個CT像素中的碘分布。以上結(jié)果說明，動脈期VNE圖像信噪比和主觀質(zhì)量評分均高于門脈期，所以胰腺增強(qiáng)CT檢查就圖像質(zhì)量而言，在動脈期采用雙能量掃描獲得虛擬平掃圖像更有利于診斷。

VNE圖像作為傳統(tǒng)TNE圖像的替代，使省去TNE掃描成為可能[12]。因此，使用VNE圖像的兩個主要優(yōu)勢是縮短了檢查時間和降低了輻射劑量[15]，尤其是對于需要長期隨訪進(jìn)行多次CT檢查的患者而言特別重要[16]。之前的一些研究表明TNE與VNE單期輻射劑量之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[3，15]，其原因可能在于這些研究中TNE和VNE采用的掃描參數(shù)并不一致。比如，TNE采用32i×0.6mm準(zhǔn)直器寬度，而VNE為保證圖像質(zhì)量采用14i×1.2mm的準(zhǔn)直器寬度。本研究中TNE和VNE盡量采用一致的掃描參數(shù)，比如TNE采用128i×0.6mm，VNE采用32i×0.6mm，兩種掃描方法的準(zhǔn)直器寬度一樣，螺距也一樣，由此得到單期TNE輻射劑量低于單期VNE，結(jié)果是可靠的。實(shí)際工作中，為了鑒別胰腺病變，CT掃描方案通常包括平掃、動脈期和門脈期[17]。本次研究結(jié)果表明，采用動脈期VNE的總ED和采用門脈期VNE的總ED均低于采用TNE的總ED。

本次研究仍存在一些不足。首先，為了客觀評價圖像噪聲，本研究將脂肪ROI放置在腹前壁皮下脂肪均勻的區(qū)域中。雖然二代雙源CT的B球管FOV與一代雙源CT相比，從26cm×26cm提高到了33.2cm×33.2cm，但是對于肥胖患者而言，腹前壁皮下脂肪仍然有可能被排除在虛擬平掃FOV之外，將來的研究中可以嘗試將脂肪ROI放置在腹腔內(nèi)脂肪區(qū)域[4]。其次，沒有對患者的體重指數(shù)（body mass index，BMI）進(jìn)行限定，對于個別BMI＞24kg／m2的肥胖患者，同樣的掃描參數(shù)可能會引起噪聲的增加和圖像質(zhì)量的下降。

綜上所述，雙源CT雙能量掃描胰腺虛擬平掃的圖像質(zhì)量接近于真實(shí)平掃，并且動脈期虛擬平掃圖像質(zhì)量優(yōu)于門脈期，在臨床胰腺三期增強(qiáng)掃描中可能替代真實(shí)平掃并且減少輻射劑量。

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