能谱CT在腹部增强扫描改善图像质量与降低辐射剂量的可行性研究

张 剑,何 平,李 原,马俊丽,李嘉岩，王新辉,杨学俊,舒建军,刘 燕

上腹部CT增强扫描目前已广泛应用于临床。迭代重建算法是近年被重视用于提高图像质量和降低扫描辐射剂量的一个新技术，但目前主要集中在迭代重建(IR)的不同权重在图像后处理时如何提高图像质量的研究，而且主要集中在常规的非能谱扫描[1-2]。本研究主要探讨宽体探测器Revolution 256排能谱CT在腹部CT增强能谱扫描条件下，不同权重前置联合后置迭代重建算法(ASiR-V)对优化腹部能谱图像质量和能谱扫描的辐射剂量的合适ASiR-V权重的影响。

1 资料与方法

1.1 一般资料：收集我院2020年4至11月行上腹部增强扫描检查患者50例为研究对象,其中男32例，女17例，平均年龄(59.18±16.72)岁。患者均行腹部平扫、动脉期、门静脉期、延时期扫描，增强扫描动脉期采用前置30%ASiR-V(A组)、门脉期40% ASiR-V(B组)、延迟期50% ASiR-V(C组)。本研究获得医院伦理委员会批准，患者知情同意。

1.2 仪器与方法：采用美国GE Revolution 256 宽体探测器螺旋CT，增强扫描采用能谱(GSI)扫描模式，管电压80～140 kV瞬时自动切换，切换率小于0.5 s，管电流采用ASSIST自动mA，Pitch值0.992∶1，球管转速0.5 s/转，探测器宽度80 mm，矩阵512×512，重建层厚及层间距均为1.25 mm。增强扫描动脉期采用前置30%ASiR-V、门脉期40% ASiR-V及延迟期50% ASiR-V,对延迟期再重建不同后置ASiR-V，分别为0%ASiR-V、30%ASiR-V、60%ASiR-V、90%ASiR-V。造影剂选用碘比醇(350 mgI/mL)，Empower双筒高压注射器经右肘中静脉团注，注射流速3.0～3.5 mL/s，注射剂量总量1.0 mL/kg，盐水以相同流速注入30 mL。

1.3 图像质量评价

1.3.1 客观评价：图像上传至GE Healthcare AW4.7工作站上进行分析和测量。分别测量并记录不同前置ASiR-V A、B、C 3组图像竖脊肌、脂肪SD值，以及延迟期再重建不同后置ASiR-V图像的肝脏、胰腺、脾脏、竖脊肌、皮下脂肪的CT值及相应SD值。其中肝脏、脾脏ROI面积为100 mm2，胰腺、主动脉、竖脊肌、皮下脂肪ROI为40～70 mm2。计算延迟期再重建不同后置ASiR-V图像的信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)；SNR=肝脏CT/竖脊肌SD，CNR=(肝脏CT-竖脊肌CT)/竖脊肌SD。

1.3.2 主观评价：由两名高年资主治医师采用双盲法5分制评分对图像质量进行评分，两人意见不一致时，经协商达成统一。

1.4 辐射剂量测量：分别记录前置30% ASiR-V、40%ASiR-V、50% ASiR-V扫描时的CT剂量容积指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)及有效辐射剂量(ED)。公式为ED=DLP×k，计算患者有效辐射剂量[k=0.015 mSv/(mGy·cm)]。

1.5 统计学方法：采用SPSS 23.0统计软件，计量资料多组间比较采用方差分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组图像质量及辐射剂量比较: 3组图像的质量及辐射剂量(SD、CTDIvol、DLP、ED)对比，差异有统计学意义(P<0.05)，见表1。 C组与A组相对比,CTDLvol、DLP、ED分别降低 38%、38%、38%，与B组对比分别降低22%、21%、21%。C组50% ASiR-V水平扫描可以明显降低辐射剂量，3组竖脊肌SD值、脂肪SD值对比差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 不同前置ASiR-V竖脊肌SD、脂肪SD及CTDLvol、DLP、ED比较

2.2 延迟期再重建不同后置图像质量:延迟期不同后置ASiR-V0%、ASiR-V30%、ASiR-V60%、ASiR-V90%主动脉、肝脏、脾、胰腺、竖脊肌、脂肪SD值比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；不同后置ASiR-V0%、ASiR-V30%、ASiR-V60%、ASiR-V90% CNR、SNR、主观评分比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，见表2。后置ASiR-V60%图像噪声SD值明显低于ASiR-V0%、ASiR-V30%，CNR高于ASiR-V0%、ASiR-V30%；后置ASiR-V60%与ASiR-V90%对比，蜡像感伪影减低。即随着后置ASiR-V逐渐升高，图像噪声SD值逐渐降低，蜡像感伪影逐渐增加，结合主观评分前置ASiR-V权重为50%时辐射剂量最低，后置ASiR-V为60%时图像最佳，见图1至图2(目录后)。

表2 腹部能谱CT成像不同后置ASiR-V图像质量比较

3 讨论

随着腹部CT检查技术的改进，以往图像重建方式应用FBP，其图像噪声较大，而且辐射剂量较高。以往CT迭代重建算法只是在图像重建时进行降噪处理，无法在患者检查时对图像质量和辐射剂量方面进行干预。有学者在体膜应用ASiR-V重建技术方面的研究证实，ASiR-V 技术扫描时利用自动管电流结合不同的ASiR-V水平进行扫描，在保证图像质量前提下，能够降低辐射剂量[3]。联合后置技术降低重建图像噪声，从而降低辐射剂量、提高图像质量，通过前置技术于扫描时调整管电流，以达到进一步降低辐射剂量[4]。

本研究应用宽体探测器螺旋CT对腹部增强扫描设置前置30%ASiR-V、40% ASiR-V、50% ASiR-V技术扫描所得各期CTDI、DLP及ED数值，差异有统计学意义(P<0.05)；前置50% ASiR-V水平扫描比前置30%ASiR-V分别 降低 38%、37%、38%。有研究认为，前置40%ASiR-V有较好的降低辐射剂量，本研究前置50% ASiR-V比前置40% ASiR-V分别降低60%、57%、21%。我们认为前置50% ASiR-V结合能谱CT管电压80～140 kV瞬时自动切换，可以降低患者辐射剂量[5-6]。在图像质量方面，本研究前置30%ASiR-V、40% ASiR-V、50%ASiR-V，对3组竖脊肌SD值、脂肪SD值对比差异无统计学意义(P>0.05)；在50%ASiR-V重建后置 ASiR-V0%、ASiR-V30%、ASiR-V60%、ASiR-V90%进行主观、客观评价，后置ASiR-V60%图像质量评分最高，明显优于其他后置重建图像。有研究报告，在后置ASiR-V80%以上重建图像中，图像主观评分逐渐增高，但当后置ASiR-V比例超过80%时，图像质量主观评分随ASiR-V比例逐渐增加呈现逐渐减低趋势[7]。本研究分析其原因，为过高比例的后置ASiR-V会造成过度抑制图像噪声，使部分小血管分支显示不清，特别是图像产生严重的“蜡状伪影”，进而降低了图像主观评分，与有关学者研究等研究结果一致[8]。本结果研究显示，前置50%ASiR-V 联合后置ASiR-V 60%水平腹部多期扫描可以在降低图像噪声、提高图像质量的同时，能够大幅降低扫描辐射剂量。

本研究的不足是样本量较小，未能区别不同性质的疾病、不同扫描部位间采用不同前置及后置ASiR-V 扫描的差异；本研究只比较了前置30%ASiR-V、40% ASiR-V、50% ASiR-V及后置0%ASiR-V、30%ASiR-V、60%ASiR-V、90%ASiR-V水平扫描的差异，没有比较其他水平的ASiR-V。