能谱CT门静脉期虚拟平扫替代常规平扫的可行性研究

王 晶，张晓燕，丁少峰，吴 静，杨 瑞，刘 璐

随着医学影像检查手段在临床中的广泛应用，以及影像诊断符合率明显提高，临床医生越来越青睐影像学检查，尤其是能谱CT。然而，由于X线的生物学效应，X线辐射不可避免[1-2]，随着人们安全意识的提高并期望避免过度检查，如何在保证疾病诊断的前提下减少辐射剂量，是我们需要解决的问题。本研究旨在利用能谱CT，探究通过腹部增强扫描，利用能谱后处理软件重建出虚拟平扫图像，从而达到在不影响图像质量的前提下减少患者接收辐射剂量的目的。

1 资料与方法

1.1 一般资料：收集2020年12月至2021年2月在我院行腹部增强扫描患者49例，其中男性24例，女性25例。

1.2仪器与方法

1.2.1 检查方法：采用GE Revolution128矢量CT进行常规平扫及能谱三期(动脉期、门脉期、延迟期)增强扫描。常规平扫扫描协议：管电压120 kV，管电流自动(mA)，探测器宽度80 mm，层厚5 mm，层间隔5 mm,Pitch值0.992∶1，球管转速0.4 s/r，扫描范围:从肝脏上缘至两侧髂嵴连线水平。能谱CT增强扫描协议:造影剂使用非离子型350碘佛醇(350 mgI/mK),剂量为1.5 mL/ kg,经肘静脉使用高压双筒注射器(ULRICH)注射造影剂，速率为3.0 mL/s，管电压80～140 kV瞬时自动切换，管电流采用ASSIST自动(mA)，NI=9，扫描触发方式采用自动检测、阈值触发，检测兴趣区为主动脉裂孔水平主动脉内，触发阈值150 HU，动脉期后30 s进行门脉期扫描，门脉期后100 s进行延迟期扫描。扫描图像薄层重组，将门脉期肝脏、腹主动脉CT数据传送至Advanced Workstation(AW4.7)工作站，用GSI后处理软件对上述图像数据进行处理，获得水基图即虚拟平扫图像。根据成像方式组合可分为：常规平扫+三期动态增强、虚拟平扫+三期动态增强2种模式。

1.2.2 图像质量评价：图像质量客观评价，分别测量常规平扫与门静脉期虚拟平扫2种模式下，肝脏及腹主动脉、竖脊肌的CT值、SD值、SNR值，运用SPSS软件，配对资料t检验分析以上数值。图像质量主观评分由两位具有中级以上职称及丰富诊断经验的放射科医师采用双盲法5分制进行评价[3](1～5分： 1分有明显的噪声，不能辨识细微解剖结构；2分有明显的噪声，在可接受范围之外；3分有明显噪声，但在可接受范围之内，可以分辨细小解剖结构，但边界不清；4分噪声增多，图像尚且清晰，细小结构边界显示尚清晰；5分图像显示清晰，无明显噪声，脏器内细微结构能够清晰显示且边界锐利；主观评分≥ 3分的图像被认为是可以接受的)。分别以相同的标准对常规平扫及虚拟平扫图像进行主观评分，意见不一致时经协商达成一致。

1.2.3 诊断效能评价:以临床或病理结果为金标准，用χ2检验比较常规平扫+三期动态增强、虚拟平扫+三期动态增强扫描2种模式对病灶的检出率进行对比分析。

1.2.4 辐射剂量分析:记录患者CT剂量报告中所显示的剂量长度乘积(DLP)和CT 剂量指数(CTDI)，利用公式计算有效剂量(ED)，ED(mSv)=DLP(mGy/cm)×K；K为腹部剂量转换系数，K=0.015 mSv·mGy-1·cm-1。分别计算出常规平扫+三期动态增强扫描患者X线接收剂量和能谱三期动态增强扫描患者的X线接收剂量[4]，对比分析2种扫描模式下患者的X线总接收剂量。

2 结果

2.1 图像质量评价:门静脉期虚拟平扫肝脏和腹主动脉的CT值均小于常规平扫，2组比较差异无统计学意义(P>0.05)；门静脉期虚拟平扫肝脏和腹主动脉的平均噪声(SD)值均小于常规平扫，2组对比差异有统计学意义(P<0.05)；门静脉期虚拟平扫肝脏和腹主动脉的平均信噪比(SNR)值大于常规平扫，2组对比差异有统计学意义(P<0.05)，见表1、表2。

表1 肝脏常规平扫与虚拟平扫图像质量客观评价的比较

表2 腹主动脉常规平扫与虚拟平扫相关数据比较

2.2 诊断效能评价:常规平扫+三期动态增强图像检测出的病灶数与未检出病灶数分别为41个、8个，虚拟平扫+三期动态增强图像检测出的病灶数与未检出病灶数分别为40个、9个，两种模式图像的病灶检出率分别为83.7%、81.63%，2组比较差异无统计学意义(χ2=0.07，P>0.05)。

2.3 辐射剂量分析:常规平扫+三期动态增强患者的总接收剂量为(27.54±1.23)mSV，能谱三期动态增强扫描患者的总接收剂量为(20.50±1.41)mSV ，两者对比差异有统计学意义(P<0.05)，虚拟平扫+三期动态增强患者接收辐射剂量比常规平扫+三期动态增强患者接收辐射剂量低约25.6%，见表3。

表3 2组模式图像总辐射剂量的比较

3 讨论

虚拟平扫是能谱CT的重要应用之一， 可基于原始单能量数据通过多物质分离技术联合自适应统计迭代重建算法V(VASIR-V)获得[5-6]。在20～100 keV诊断X射线能量范围内，最重要的是光电效应和康普顿效应，光电效应的实质是物质吸收X射线产生电离效应的过程，它的强度与物质的原子序数及光子的能量有关[3]，不同能量的 X线穿过不同组织产生不同的CT值，碘是高原子序数物质，容易受X线光子能量变化的影响，而软组织是低原子序数物质，随光子能量的变化CT值变化较小，应用此特点可以将碘剂与软组织区别开来，得出虚拟平扫图像[7]。

腹部CT扫描一般采用的是常规平扫+三期动态增强扫描方式[3]。依据美国辐射防护委员会提出的电离辐射防护水平最优化的原则，要求在保证图像质量的前提下，尽可能降低辐射剂量，尤其对于对射线敏感的患者、肿瘤术后随访者等人群更为重要[4]。虚拟平扫图像是利用能谱增强图像经GSI Volume Viewer软件处理得出的，应用虚拟平扫+三期动态增强扫描模式可以省去接收常规平扫的辐射剂量，受检者接收的总辐射剂量为三期动态增强的辐射剂量，而常规平扫+三期动态增强患者接收的总辐射剂量为四期辐射剂量之和[7]，故为了减少患者接收的辐射剂量，可采用直接三期动态增强的方式，在不影响图像质量的前提下，减少患者接收的辐射剂量，从而降低辐射损害[8-10]，与袁才兴、白娇等人的研究结果一致[11-14]。

本文通过数据研究发现，常规平扫中肝脏、腹主动脉的CT值、SD值略高于虚拟平扫，可能因为虚拟平扫同时去除了组织器官内原本就有的碘成分及造影剂内的碘成分,从而使虚拟平扫的CT值、SD值降低，这也说明能谱扫描去除碘的方法有待进一步改进[4]；常规平扫图像中肝脏、腹主动脉的SNR值略低于虚拟平扫，原因可能与虚拟平扫软件的平滑处理功能使背景噪声减低有关[4]。在虚拟平扫图像中，通过对比肝脏和腹主动脉在各期的CT值、SD值、SNR值发现，门静脉期虚拟平扫的各项数值与常规平扫接近；同时发现一部分病例在门脉期碘去除更完全，可能与门静脉期碘摄取更均匀有关。门静脉期虚拟平扫的SNR值高，对病灶的检出更敏感。