劉爽　陳志曄

摘要：目的 探討肝臟實(shí)性病變虛擬單能級成像的最佳成像參數(shù)。方法 回顧性分析60例行腹部光譜CT增強(qiáng)檢查的病例，對其肝動(dòng)脈期圖像行碘濃度值測量及對不同單能級圖像進(jìn)行CT值測量，采用相關(guān)系數(shù)及變異系數(shù)進(jìn)行分析。結(jié)果 相關(guān)系數(shù)分析顯示動(dòng)脈晚期肝臟實(shí)性病變在40、45、50、55、60、65、70 keV 能級CT值與碘濃度值間的平均相關(guān)系數(shù)分別為0.996、0.995、0.993、0.989、0.978、0.970、0.961。相關(guān)性比較證實(shí)40（P=0.007）、45（P=0.022）、50 keV（P=0.035） 能級的相關(guān)系數(shù)均顯著高于55 keV能級的相關(guān)系數(shù)，40（P=0.134）、45 keV（P=0.368） 能級的相關(guān)系數(shù)與50 keV能級的相關(guān)系數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 。病灶CT值在40、45、50 keV能級條件下的變異系數(shù)分別為0.146、0.154、0.163。結(jié)論 40 keV 是虛擬單能級CT成像肝臟實(shí)性病變動(dòng)脈晚期的最佳單能級，有助于肝臟疾病的檢出。

關(guān)鍵詞：雙層探測器能譜 CT；單能級；碘濃度；相關(guān)系數(shù)；變異系數(shù)

中圖分類號： R445.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1000-503X（2023）02-0280-05

DOI：10.3881/j.issn.1000-503X.15065

Optimal Parameters for Virtual Mono-Energetic Imaging of Liver Solid Lesions

LIU Shuang，CHEN Zhiye

ABSTRACT：Objective To explore the optimal parameters for virtual mono-energetic imaging of liver solid lesions.Methods A retrospective analysis was performed on 60 patients undergoing contrast-enhanced spectral CT of the abdomen.The iodine concentration values of hepatic arterial phase images and the CT values of different mono-energetic images were measured.The correlation coefficient and coefficient of variation were calculated.Results The average correlation coefficients between iodine concentrations and CT values of hepatic solid lesion images at 40，45，50，55，60，65，and 70 keV were 0.996，0.995，0.993，0.989，0.978，0.970，and 0.961，respectively.The correlation coefficients at 40（P=0.007），45（P=0.022），50 keV （P=0.035）were higher than that at 55 keV，and the correlation coefficients at 40 keV（P=0.134） and 45 keV（P=0.368） had no significant differences from that at 50 keV.The coefficients of variation of the CT values at 40，45，and 50 keV were 0.146，0.154，and 0.163，respectively.Conclusion The energy of 40 keV is optimal for virtual mono-energetic imaging of liver solid lesions in the late arterial phase，which is helpful for the diagnosis of liver diseases.

Key words：dual-layer detector spectral CT；mono-energy；iodine concentration；correlation coefficient；coefficient of variation

Acta Acad Med Sin，2023，45（2）：280-284

光譜CT是目前臨床比較常用的一種綜合影像學(xué)檢查及診斷工具，具有多種用途。其中，光譜CT的虛擬單能量成像技術(shù)有助于改善軟組織對比度，并減少光束硬化和散射偽影［1-2］。光譜CT目前在臨床診斷中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，如定量評估胃癌分化程度［3］、CT血管造影術(shù)中的自動(dòng)去骨、乳房植入物滲漏的硅膠檢測［4］、腎結(jié)石的分類、膽固醇膽石檢測、突出腎和腎上腺病變的特征以及腫瘤反應(yīng)監(jiān)測［5-6］、通過使用雙能量CT獲得的虛擬單能量圖像對主動(dòng)脈的對比增強(qiáng)進(jìn)行優(yōu)化評估［7］、肺小栓塞的檢測［8］等；另外，還被進(jìn)一步用于定量脂肪肝［9-10］和鐵超載評估［11-12］，具有高準(zhǔn)確性。與常規(guī)/混合能量成像不同的是，使用單能量成像在低千伏（keV）時(shí)具有更好的圖像質(zhì)量，并且可以減少對比劑的用量［1-2，13］。光譜CT掃描后生成的無水碘圖可用于快速定量檢測和直接測量碘濃度值，且穩(wěn)定性高、可重復(fù)性好、準(zhǔn)確性高。

傳統(tǒng)CT增強(qiáng)技術(shù)屬于混合能量成像，對病灶細(xì)節(jié)信息表現(xiàn)欠清，而單能量成像技術(shù)可以更清晰顯示病灶的對比增強(qiáng)信息［15］，從而增加病變部位的對比劑噪聲比以及信噪比。新一代雙層探測器光譜CT的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是無需預(yù)先選擇需要雙能量CT的患者，在不改變臨床工作流程的情況下，所有掃描的患者都可以獲得光譜數(shù)據(jù)，允許對偶然發(fā)現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行評估并減少偽影［14］。對于虛擬單能級成像，隨著能級的減低，對比劑光電效應(yīng)增強(qiáng)，圖像強(qiáng)化程度提高，但臨床實(shí)踐中對于肝臟增強(qiáng)CT的最佳單能級，目前尚不明確。因此，本研究旨在以無水碘圖中的碘濃度值為重要參照對象，對肝臟實(shí)性病變CT增強(qiáng)掃描動(dòng)脈晚期不同單能級圖像進(jìn)行相關(guān)系數(shù)及變異系數(shù)評估，同時(shí)，結(jié)合肝臟實(shí)性病灶相對于正常肝臟背景的對比噪聲比分析，據(jù)此確定最佳單能級。

資料和方法

資料來源 回顧性分析2019年8月至2022年1月在中國人民解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院放射科行腹部CT增強(qiáng)檢查的60例患者（男49例、女11例）。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）肝內(nèi)至少有1個(gè)明確的實(shí)性病灶，并無偽影影響；（2）對碘劑無過敏；（3）均行腹部光譜CT增強(qiáng)檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）腎功能異常者（包括腎炎等）；（2）對肝腎疾病無介入治療史或外科手術(shù)史等。本研究獲得中國人民解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院倫理委員會的批準(zhǔn)（倫理審查批號：301HNFY倫審第32號）。

CT檢查 檢查前患者空腹6～8 h，飲水總量800～1000 ml，患者取仰臥位，并應(yīng)用腹部光譜CT技術(shù)進(jìn)行腹部增強(qiáng)掃描。技術(shù)參數(shù)：管電壓設(shè)定為120 kVp，管電流采用智能mAs調(diào)控技術(shù)，調(diào)控指數(shù)為22，螺距為0.984，轉(zhuǎn)速為0.75 s/r，采用128排雙層探測器進(jìn)行連續(xù)采集數(shù)據(jù)。掃描區(qū)域包括膈頂與髂嵴之間的水平。先按常規(guī)掃描方法進(jìn)行平掃，然后再分別根據(jù)患者體重按照1.2 ml/kg體重經(jīng)肘靜脈注射非離子型對比劑（碘佛醇320 mgI/ml）和生理鹽水，速度控制在3.0～3.5 ml/s，對比劑注射結(jié)束后立即以相同速率再注射20 ml的生理鹽水。對比劑注射開始后啟動(dòng)監(jiān)測，感興趣區(qū)置于肝門層面腹主動(dòng)脈，閾值為100 HU，閾值觸發(fā)后延遲10 s掃描，獲得圖像即為動(dòng)脈晚期。圖像確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)為肝動(dòng)脈顯影達(dá)到峰值，門靜脈已有顯影，但肝靜脈無顯影。掃描結(jié)束后，獲得常規(guī)圖像及能譜圖像，重建時(shí)通常選用混合迭代重建的方法獲得能譜基礎(chǔ)圖像，重建層厚及層間距通常為1 mm；同時(shí)在能譜基礎(chǔ)圖像中獲得無水碘圖及各單能級圖像（40～70 keV）。

圖像分析 所有CT掃描圖像數(shù)據(jù)均需將其傳輸至飛利浦星云能譜工作站系統(tǒng)（Intelli Space Portal V10.1）數(shù)據(jù)庫內(nèi)，該軟件支持光譜CT后處理。所有測量均由1名具有5年相關(guān)工作年限的技師來完成。測量圖像的具體方法為：（1）先將肝臟動(dòng)脈晚期能譜的基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入Spectral CT View軟件；（2）在有多個(gè)病灶的患者中，選擇最大的實(shí)性病變中均勻強(qiáng)化的區(qū)域、相同層面正常肝臟背景區(qū)域以及相同層面體外空氣區(qū)域，分別放置大致相同大小的感興趣區(qū)（20～25 mm2），相同層面切換成無水碘圖，記錄其碘濃度值（mg/ml）；（3）繼續(xù)保持被測量對象的圖像層面及感興趣區(qū)位置大小不變，切換模式至單能級模式，依次獲得40～70 keV （間隔5 keV）單能級圖像，并記錄病變區(qū)域及正常肝臟背景的CT值（HU）和同層面體外空氣區(qū)域CT值的標(biāo)準(zhǔn)差；（4）每個(gè)病灶重復(fù)測量3次，取其算術(shù)平均值即為其最終測量值。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，非正態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)（最小值，最大值）表示。再采用IBM SPSS （v.26.0）統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行相關(guān)系數(shù)及變異系數(shù)分析，并結(jié)合肝臟實(shí)性病灶相對于正常肝臟背景的對比噪聲比（contrast noise ratio，CNR）進(jìn)行比較分析。噪聲定義為同層面體外空氣CT值的標(biāo)準(zhǔn)差，CNR=（肝內(nèi)病灶CT值-同層肝臟背景CT值）/噪聲，變異系數(shù)（coefficient of variance，CV）=標(biāo)準(zhǔn)差/均值。相關(guān)系數(shù)之間的顯著性檢驗(yàn)采用MedCalc （v.19.0.4）軟件中的獨(dú)立樣本相關(guān)系數(shù)差異檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

動(dòng)脈期肝臟實(shí)性病變碘濃度值與不同單能級CT值間的相關(guān)性及變異系數(shù) 入選的60例患者平均年齡（57.6±6.5）歲。不同單能級CT值測量結(jié)果顯示，隨著能級的減低，病變的CT值逐漸增高；相關(guān)性分析結(jié)果顯示隨著能級的減低，病變CT值與碘濃度值之間的相關(guān)性增強(qiáng)，其中40（Z=2.710，P=0.007）、45（Z=2.278，P=0.022）、50 keV（Z=2.112，P=0.035）能級的相關(guān)系數(shù)均顯著大于55 keV能級的相關(guān)系數(shù)，而40（P=0.134）、45 keV（P=0.368）能級的相關(guān)系數(shù)與50 keV能級的相關(guān)系數(shù)比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。變異系數(shù)分析顯示40 keV能級變異系數(shù)最小（表1）。

不同單能級肝臟實(shí)性病變相對于正常肝臟背景的對比噪聲比 40、45、50、55、60、65、70 keV單能級的CNR分別為2.505（-3.969，22.049）、2.155（-3.875，20.206）、1.953（-3.771，18.717）、1.824（-3.689，17.248）、1.495（-3.574，15.815）、1.156（-3.434，14.408）、0.945（-3.321，12.934），CNR分析結(jié)果顯示，40、45、50 keV 單能級的CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=1.000）。通過對肝臟實(shí)性病變動(dòng)脈晚期單能級圖像進(jìn)行相關(guān)系數(shù)及變異系數(shù)分析，同時(shí)結(jié)合CNR結(jié)果分析，40 keV 是單源雙層探測器光譜CT肝臟實(shí)性病變動(dòng)脈晚期的最佳單能級。

討論

肝臟疾病的早期發(fā)現(xiàn)和快速準(zhǔn)確鑒別診斷對于優(yōu)化臨床診療方案和改善患者生存預(yù)后較為重要。光譜CT技術(shù)作為現(xiàn)代新型醫(yī)學(xué)成像檢查技術(shù)，已經(jīng)率先在早期肝臟腫瘤的影像學(xué)鑒別診斷和遠(yuǎn)期療效評估中廣泛應(yīng)用。光譜CT成像在一次檢查后可以同時(shí)獲取混合能量成像和單能級圖像，以此對肝臟病變作出定量和定性判斷，尤其對肝臟病變的血供評估具有一定優(yōu)勢，有利于病變的早期檢出、鑒別診斷和預(yù)后判斷。

光譜CT的單能級能譜圖像涵蓋了40～200 keV。本研究主要對40～70 keV能級進(jìn)行研究。在較高的能量水平（高于70 keV）時(shí)，通常用于減少圖像偽影［16］。在較低的能量水平（40～60 keV）時(shí)，常用于改善血管CNR。而對于70 keV能級，通常相當(dāng)于混合能量CT圖像，有研究顯示70 keV 水平有利于臨床發(fā)現(xiàn)大部分肝內(nèi)的病灶，可更清晰地顯示肝病灶內(nèi)外情況［17］。但是文獻(xiàn)［17］并沒有與肝臟病變的碘濃度值進(jìn)行相關(guān)性分析，因此，尚不清楚70 keV能級水平的CT值是否可以反映病變的真實(shí)血供。因此，本研究選擇40～70 keV能級作為研究對象。

本研究將病變的碘濃度值作為參考，分別將不同能級的CT值與其做相關(guān)性分析，結(jié)果顯示隨著能級的減低，病變CT值與碘濃度值之間的相關(guān)性增強(qiáng)。碘濃度值代表病變內(nèi)真實(shí)的碘含量，一定程度上反映病變的血管成分多少，并可以最大限度地減少個(gè)體差異的影響，如對比劑劑量、注射速度和循環(huán)中的個(gè)體差異。目前已經(jīng)廣泛用于多種疾病的輔助診斷，并具有較高的準(zhǔn)確性，如在急性腸缺血診斷中的應(yīng)用［18］、碘濃度對肝癌病灶肝動(dòng)脈化療栓塞術(shù)的治療反應(yīng)評估［19］、鑒別良惡性病變、評估腫瘤、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移分期和確定腫瘤治療效果等方面的應(yīng)用［20-25］。

CT值反映射線在病變內(nèi)的衰減程度。病變CT值與碘濃度值之間的相關(guān)性越強(qiáng)，說明此能級下測量的CT值能更真實(shí)反映病變的血供程度。其中40、45及50 keV能級水平兩者間存在較大的相關(guān)性。因此，從相關(guān)性角度分析，40、45及50 keV能級均可用來評估肝臟動(dòng)脈晚期強(qiáng)化病變。

變異系數(shù)，又稱離散系數(shù)，是概率分布離散程度的一個(gè)歸一化量度，其定義為標(biāo)準(zhǔn)差與平均值之比，反映變量之間的相對離散程度。變異系數(shù)越小說明離散程度越小，可信度相對越高［15］。本研究當(dāng)能級為40 keV時(shí)，其CT值變異系數(shù)相對較低。因此，從變異系數(shù)角度分析，用40 keV能級評估肝臟強(qiáng)化病變的可信度相對較高。

另外，考慮到肝臟增強(qiáng)掃描除了病變本身的強(qiáng)化程度外，還有肝實(shí)質(zhì)背景的強(qiáng)化程度。所以本研究結(jié)合肝臟實(shí)性病變相對于正常肝臟背景的對比噪聲比分析，以提高肝內(nèi)實(shí)性病灶的檢出率。本研究CNR分析結(jié)果顯示，40、45、50 keV能級的CNR差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此在一定能量水平范圍內(nèi)，肝實(shí)質(zhì)背景的強(qiáng)化程度對動(dòng)脈晚期肝內(nèi)實(shí)性病變的檢出影響不大。

綜上，從與碘含量關(guān)系以及對CT值變異系數(shù)的研究視角考慮，并結(jié)合肝臟實(shí)性病變相對于正常肝臟背景的對比噪聲比分析，40 keV是單源雙層探測器光譜CT肝臟實(shí)性病變動(dòng)脈晚期的最佳單能級，有助于肝臟病變的檢出。這一點(diǎn)修正了70 keV 水平有利于發(fā)現(xiàn)大部分肝內(nèi)病灶、可清晰顯示病灶內(nèi)外情況、有良好的臨床使用價(jià)值［17］的觀點(diǎn)。

本研究的局限性：（1）樣本量偏小，且病變沒有進(jìn)行病理學(xué)診斷，未來研究中可以基于病理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)性研究；（2）僅選取動(dòng)脈期進(jìn)行研究，沒有對門脈期及延遲期進(jìn)行分析；（3）僅選取碘濃度值進(jìn)行相關(guān)性分析，未來可以對光譜CT的多種參數(shù)進(jìn)行多模態(tài)分析。

參 考 文 獻(xiàn)

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（收稿日期：2022-04-21）