低浓度对比剂单能量成像对提高肝静脉成像质量的研究

佟梓滨，刘爱连，刘义军，田士峰，张龙敏，刘静红，浦仁旺

（大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连　116000）

低浓度对比剂单能量成像对提高肝静脉成像质量的研究

佟梓滨，刘爱连，刘义军，田士峰，张龙敏，刘静红，浦仁旺

（大连医科大学附属第一医院放射科，辽宁 大连116000）

目的：探讨低浓度对比剂双能量CT最佳单能量成像对提高肝静脉成像质量的应用价值。方法：前瞻性研究151例行双能量CT全腹增强扫描的且体质量指数（BMI）＞25 kg/m2的患者，按照首诊时间将患者随机分为低浓度对比剂能谱扫描单能量成像组（A组，管电压140 kVp和80 kVp瞬时切换，对比剂浓度为270mgI/mL）和高浓度对比剂常规扫描组（B组，管电压120 kVp，对比剂浓度为350mgI/mL），将A组静脉期薄层图像应用最佳对比噪声比（Optimal CNR）技术获得最佳单能量图像。对A组最佳单能量图像和B组图像分别进行肝静脉重建（MIP，VR），分别测量两组图像肝左、中、右静脉和肝实质的CT值、肝实质的背景噪声（SD值），计算肝左、中、右静脉的CNR，对两组图像的肝静脉CNR进行独立样本t检验；由2名观察者盲法对两组图像肝静脉显示情况进行主观质量评分，采用Kappa检验评价两观察者评估一致性，并以Mann-Whitney U检验比较两组肝静脉评分差异。记录两组病例的CTDIvol，以独立样本t检验进行比较；计算并比较两组对比剂总碘量。结果：A组肝静脉最佳单能图像能量水平集中在49～51 keV。两组肝左静脉、肝中静脉、肝右静脉、肝实质的CT值分别为（335.29±68.45）HU、（343.16± 73.95）HU、（327.80±76.22）HU、（187.74±31.98）HU，（194.82±33.60）HU、（196.62±36.11）HU、（190.60±33.61）HU、（115.89± 16.94）HU；肝左、中、右静脉与肝实质的CT值差值、肝实质的背景噪声值分别为 （147.39±48.91）HU、（155.26±56.68）HU、（139.90±55.19）HU、（39.12±10.04）HU，（78.93±27.92）HU、（80.73±28.44）HU、（74.71±26.03）HU、（33.82±8.94）HU；两组图像的肝左、中、右静脉CNR值分别为3.93±1.80、4.35±2.29、3.91±2.08，2.40±0.85、2.44±0.82、2.26±0.75，以上数据A组均明显高于B组，且差异均具有统计学意义（P值均＜0.05）。2名观察者对两组图像肝静脉评分的一致性良好（Kappa值均＞0.80），两组肝静脉评分为（3.43±0.58）分和（3.48±0.68）分，差异无统计学意义（P=0.683）。A、B两组CTDIvol分别为（16.87±0.00）mGy和（15.74± 5.26）mGy，二者无统计学差异（P＞0.05）；A组和B组的总碘量分别为27 000mg和35 000mg，A组较B组降低22.86%。结论：对BMI＞25 kg/m2者，通过双能量CT最佳CNR技术，应用低浓度浓度对比剂在降低总碘含量的同时，可以获得更高质量的肝静脉图像，且不增加辐射剂量。

肝静脉；体层摄影术，螺旋计算机

多层螺旋CT肝静脉成像为当前评估肝静脉的首选检查方法，而随着对比剂用量的加大，成像质量提高的同时，对比剂肾病等副反应的发生率也增加，在满足临床诊断要求的前提下适当降低对比剂的用量，已成为实际工作中的新要求。双能量CT成像技术的应用为此提供了可能，它能在40～140 keV范围内实现任意单能量图像重建，并利用最佳对比噪声比（Contrast-to-noise，CNR）曲线获得病变与周围组织最佳对比的单能量图像，进而有效显示病变的强化特点及病变与周围组织的强化差异［1-2］。目前已有将最佳单能量图像用于肝静脉成像的相关研究［3］，结果显示单能量图像可以显著提高肝静脉成像的质量，但其所用对比剂均为高浓度。本文旨在探讨低浓度对比剂双能量CT最佳单能量成像在肝静脉成像方面的应用价值。

1　资料与方法

1.1研究对象

收集2013年3月—2014年1月间因病情需要来我院行双能量CT全腹扫描的患者151例，纳入标准：①患者体质量指数（Body mass index，BMI）＞25 kg/m2；②无碘对比剂使用禁忌症；③既往无任何肝脏手术史；④呼吸状态平稳，能正常屏气；⑤无心脏功能障碍影响血液循环。按照首诊时间将患者随机分为A、B两组（2013年3—8月入A组，2013年9月—2014年1月入B组），A组为低浓度对比剂双能量CT最佳单能量成像组，B组为高浓度对比剂常规扫描组。有20例出组，其中13例因肝内占位影响肝静脉观察，2例因门静脉瘤栓致肝静脉显示欠清，5例因个体原因致肝静脉显示不清无法正常测量。最终A组60例，其中男40例，女20例，年龄32～89岁，平均（64±12）岁；B组71例，男44例，女27例，年龄34～83岁，平均（61±11）岁。本研究经我院伦理委员会批准，所有患者检查前均签署知情同意书。

1.2对比剂及CT扫描方法

患者检查前禁食4～6 h，口服温开水以充盈胃肠道。采用GE Discovery HD 750双能量CT机，扫描范围由膈顶至耻骨联合下缘。首先获得全腹平扫图像，后采用双筒高压注射器经肘静脉注射对比剂。两组均采用对比剂智能跟踪技术，监测点置于右肾门水平腹主动脉，注射对比剂10 s后启动监测，CT值达到150HU后启动动脉期扫描，平衡期与门静脉期延迟间隔120 s。动螺距1.375∶1，螺旋扫描速度0.8 s/周，探测器宽度4 cm；自动毫安调制，扫描层厚5mm，层间隔5mm，图像重建均采用标准算法。对于A组，其扫描管电压为140 kVp和80 kVp的瞬时（0.5ms）切换，注射浓度为270mgI/mL的威视派克对比剂（通用电气药业，中国上海）；对于B组，其扫描管电压为120 kVp，注射浓度为350mgI/mL的欧乃派克对比剂（通用电气药业，中国上海）；两组对比剂注射量均为100mL，注射速率5.0mL/s，对比剂注射完毕后以同样流率注射生理盐水20mL。

1.3图像后处理

扫描完成后将原始图像传至GE ADW4.5工作站，由一名工作5年的影像科医师（观察者1）进行静脉期图像的重建。A组选择层厚1.25mm原始图像应用成像分析软件GSI viewer中的最佳CNR技术获得肝静脉与肝实质的最佳单能图像，B组选择层厚1.25mm的常规扫描图像直接在工作站进行重建和测量。

1.3.1客观评价

由观察者1分别测量两组肝左、中、右静脉的CT值、肝实质的CT值及背景噪声（SD）值，肝静脉感兴趣区（Region of interest，ROI）直径约为血管直径的2/3，肝实质ROI位于肝包膜下1 cm左右，并避开肝脏血管、胆管和病变区域，面积约为1 cm2，所有ROI选取肝门水平连续3个层面测量3次并取其平均值，计算肝静脉-肝实质的CNR：CNR=（CT肝静脉-CT肝实质）/SD肝实质。记录两组病例的容积CT剂量指数 （CT dose index，CTD Ivol）。计算并比较A和B组总碘量：总碘量=浓度×剂量。

1.3.2主观评价

对肝静脉进行容积再现 （Volume rendering，VR）、最大密度投影（Maximum intensity projection，MIP）重建。由观察者1和另一名工作7年的影像科医师（观察者2）盲法对两组图像肝静脉质量进行5分制主观评价，其评分标准根据图像中肝静脉边界的锐利程度、肝静脉与周边肝实质的对比度、所显示的肝静脉分支的级别进行综合评分［2，4］：5分：肝静脉边缘锐利，与肝实质对比优，可显示主肝静脉第4级属支和（或）以上级更多属支；4分：肝静脉边缘较锐利，与肝实质对比良好，显示主肝静脉第3级属支；3分：肝静脉边缘较清楚，与肝实质对比中等，显示主肝静脉第2级属支；2分：肝静脉边缘不清楚，与肝实质对比较差，仅显示主肝静脉第1级属支；1分：肝静脉边缘模糊，与肝实质对比差，仅能显示主肝静脉。

1.4统计学分析

运用SPSS 17.0统计分析软件。采用两独立样本t检验对2组图像中肝左、中、右静脉，肝实质的CT值及其差值，肝实质的SD值，肝静脉-肝实质的CNR值以及两组CTDIvol分别进行比较，P＜0.05为差异有统计学意义。2名医师对重组图像肝静脉评分的一致性评估采用Kappa检验，如一致性良好则取其平均值对两组评分结果进行比较。Kappa值＞0.80为一致性好；＞0.40～0.80为一致性一般；≤0.40为一致性差。两组图像主观评分差异的比较采用Mann-Whitney U检验。分别计算两组总碘用量。

2　结果

A组60例肝静脉-肝实质的CNR曲线显示静脉期肝静脉最佳单能图像能量水平集中在49～51 keV（图1）。

图1应用能谱分析软件，于肝右或肝中静脉选取ROI，以肝实质为背景，软件自动生成ROI最高CNR相对应的最佳单能量keV值

Figure 1.With ROI in the right or middle hepatic vein and liver parenchyma as the background，spectrum analysis software is used to generate optimal monochromatic energy（keV value）automatically，corresponding to the highest CNR of ROI.

两组肝左、中、右静脉CT值，肝实质CT值及比较结果见表1。A组肝左、中、右静脉CT值及肝实质CT值均高于B组，二者的差异均具有统计学意义（P值均＜0.05）。

表1　两组肝左、中、右静脉及肝实质CT值比较

两组肝静脉与肝实质CT值差值、CNR值、SD值比较见表2。A组肝静脉与肝实质CT值的差值、CNR值、SD值均高于B组，二者的差异均具有统计学意义（P值均＜0.05）。

表2　两组肝静脉CT值与肝实质CT值的差值、CNR值、SD值比较

2名观察者对肝静脉血管成像质量的主观评分及一致性检验结果见表3。两名观察者对两组图像肝静脉显示的主观评分一致性均良好（Kappa值均＞0.80）。A组重建图像及B组图像肝静脉评分分别为（3.43±0.58）分、（3.48±0.68）分，两者差异无统计学意义（P=0.683）。两组图像均能较好显示肝静脉，满足临床诊断需求（图2a～2d）。

表3　2名观察者对肝静脉血管成像质量的主观评分及一致性检验结果

图2图2a，2b：女，84岁，BMI=27.3kg/m2，对比剂浓度为270mgI/mL，利用最佳CNR单能量（49keV）图像进行肝静脉VR重建和MIP重建，肝静脉显示清晰，与肝实质对比优，肝静脉边缘锐利，可显示主肝静脉第4级属支，主观评分为5分，肝静脉三支CNR值分别为8.52、10.26、9.98，肝实质SD值为29.57HU。图2c，2d：女，67岁，BMI=30.49kg/m2，对比剂浓度为350mgI/mL，利用常规扫描图像进行肝静脉VR重建和MIP重建，肝静脉显示清晰，与肝实质对比优，可显示主肝静脉第4级属支，主观评分为5分，肝静脉三支CNR值分别为3.32、3.25、3.87，SD值为27.29HU。

Figure2.Figure2a，2b：Female，84 yearsold，BMI=27.3kg/m2，concentrationof contrastagent=270mgI/mL.Theoptimal monochromaticenergy（49keV）imageofCNR isusedtoperformhepaticveinVRandMIP reconstruction.Hepaticveinsareshownclearly，withsharpedge.Thefourthbranchof mainhepaticveinisshown，withthesubjectivescoreof5points.CNRofthreebranches ofhepaticveinis8.52，10.26and9.98，respectively，andSDvalueofliverparenchymais29.57HU.Figure2c，2d：Female，67yearsold，BMI=30.49kg/m2，concentrationofcontrastagent=350mgI/mL.ConventionalscanningimageisusedtoperformhepaticveinVRandMIPreconstruction.Hepaticveinsareshownclearly，andthefourthbranchofmainhepaticveinisshown，withthesubjectivescoreof5points. CNRforthreebranchesofhepaticveinis3.32，3.25and3.87，respectively，andSDis27.29HU.

A、B两组CTDIvol分别为（16.87±0.00）mGy和（15.74±5.26）mGy，其差异无统计学意义（t=1.66，P= 0.10＞0.05）。A组和B组的总碘量分别为27000mg 和35000mg，A组较B组降低22.86%。

3　讨论

多层螺旋CT肝静脉成像是一种无创且直观易行的检查方法，具有准确性高、可重复性好的优点，能够比较清晰地显示肝静脉主干及其分支血管的粗细、分布、走形等情况，是肝静脉闭塞性疾病、Budd-Chiari综合征等重要的诊断手段。近些年来，随着活体肝移植、肝脏亚段切除术的应用愈加广泛，肝脏外科手术的精细程度不断提高，对MSCT肝静脉成像质量也提出了更高的要求。

在实际工作中所采用的静脉团注高浓度、大剂量对比剂的方法一定程度上提高了肝静脉的成像质量［5］，同时也引发了一系列的问题，对比剂肾病的发生便是其中之一，也是医源性肾功能衰竭的重要组成部分［6］。由于医用非碘离子对比剂全部经肾脏代谢，对肾脏造成较大负担，而行该检查的病人多合并基础性疾病，更增加了对比剂肾病的发生风险。通过降低对比剂的浓度可以有效降低检查过程中的总碘用量，进而降低对比剂副反应的风险，但使用低浓度对比剂会导致血管内对比剂浓度降低，血管CT值偏低，影响肝静脉与肝实质的对比度，降低肝静脉的成像质量，特别是对于体重较大的患者，这种影响会更加明显。

双能量CT能够实现40～140keV下任一单能量成像，在不同的能量水平下，单能量图像具有不同的特征，较低的单能量图像可以提高图像的密度分辨率，有助于病灶的显示，较高的单能量水平会降低图像的对比度，但是可以降低硬化伪影。在某一能量水平，对比度与噪声二者之间达到一个最好的平衡，可以得到最高的对比噪声比，组织结构得到最好的显示，这一能量水平就是该组织的最佳keV值［7-8］。

本研究的结果表明，使用较低浓度对比剂，在常规剂量、注射速度及扫描时间下，通过最佳CNR技术，确定静脉期肝静脉成像的最佳keV值为49～51 keV。

CNR是评价成像质量的重要指标，CNR值的高低客观地反映了图像质量的优劣。A组病例虽然使用了较低浓度的对比剂，但在最佳单能量图像中，A组患者肝静脉三支CT值较常规扫描图像CT值明显提高。虽然低keV图像的背景噪声值也有所增高，但由于最佳单能量图像较大幅度地提高了肝静脉与肝实质的CT值差异，背景噪声的提高并没有影响肝静脉的显示，最佳单能量图像肝静脉的CNR值仍明显高于对照组，即高浓度对比剂组。

两名观察者对于两组图像主观评分的一致性良好，证明了最佳单能图像同常规扫描图像一样，具有较好的可靠性。低浓度对比剂最佳单能量图像获得的图像质量与高浓度对比剂常规扫描图像相似，均可以很好的显示肝静脉，满足临床诊断需求。

当患者BMI＞25 kg/m2时，120 kVp的穿透力明显下降，而采用GSI扫描方式，结果最佳单能量成像，可以弥补由此所导致的图像质量下降。A、B两组CTDIvol的差异无统计学意义，证明GSI扫描方式并没有增加患者受到的辐射剂量。A组和B组的总碘量分别为27 000mg和35 000mg，A组较B组降低22.86%，表明通过使用低浓度的对比剂，有效降低了检查中使用的总碘量。

本研究的局限性：①两组病例非同一个体，可能对结果有所影响；②肝脏的基础性疾病（如脂肪肝、肝硬化）对于肝静脉的成像质量可能造成影响，但受病例数的限制，本研究没有进行更为详细的分组分析，仅入组BMI＞25 kg/m2的患者。

综上所述，对BMI＞25 kg/m2者，通过双能量CT最佳CNR技术，应用低浓度浓度对比剂在降低总碘含量的同时，可以获得更高质量的肝静脉图像，且不增加辐射剂量，有很好的临床应用前景。

［1］刘爱连，沈云.能谱CT临床应用图谱［M］.北京：人民军医出版社，2012：21-22.

［2］Zhao LQ，He W，Li JY，et al.Improving image quality in portal venography with spectral CT imaging［J］.Eur J Radiol，2012，81 （8）：1677-1681.

［3］孙骏，罗先富，王守安，等.能谱CT单能量图像对提高肝静脉成像质量的临床应用研究［J］.中华放射学杂志，2013，47（2）：132-135.

［4］Behrendt FF，Schmidt B，Plumhans C，et al.Image fusion in dualenergycomputedtomography：effectoncontrast enhancement，signal-to-noiseratioandimagequalityin computed tomography angiography［J］.Invest Radiol，2009，44（1）：1-6.

［5］王家臣，刘学静，田军，等.多层螺旋CT肝门静脉成像对门脉高压分流侧支血管的研究［J］.医学影像学杂志，2007，17（9）：991-994.

［6］成巧梅，吴青霞，孙亚平，等.宝石能谱CT在降低肾动脉成像对比剂浓度和用量中的应用研究 ［J］.临床放射学杂志，2013，32（8）：1176-1179.

［7］Agrawal MD，PinhoDF，Kulkarni NM，et al.Oncologic applications of dual-energy CT in the abdomen［J］.Radiographics，2014，34（3）：589-612.

［8］Morgan DE.Dual-energy CT of the abdomen［J］.Abdom Imaging，2014，39（1）：108-134.

Selecting optimal monochromatic level of spectral CT imaging with low concentration contrast media for improving imaging quality of hepatic veins

TONG Zi-bin，LIU Ai-lian，LIU Yi-jun，TIAN Shi-feng，ZHANG Long-min，LIU Jing-hong，PU Ren-wang
（Department of Radiology，the First Affiliated Hospital of Dalian Medical University，Dalian Liaoning 116000，China）

Objective：To investigate the effect of spectral CT monochromatic images with low concentration contrast media for improving imaging quality of the hepatic veins.Methods：One hundred and fifty-one patients from March 2013 to January 2014 in our hospital underwent spectral CT examination of the full abdomen.According to the first scan time，patients（BMI＞25 kg/m2）were random ly divided into group A with spectral CT optimal monochromatic imaging and low concentration contrast media（270mgI/mL）and group B with conventional imaging and high concentration contrast media（350mgI/mL）.During portal phase，conventional images and optimal monochromatic images with slice thickness of 1.25mm were obtained，and volume rendering（VR）and maximum intensity projection（MIP）were created to show the hepatic venography.Independent t-test was used to compare the hepatic venography.And the liver parenchyma，image noise，vein-to-liver contrast-to-noise ratio（CNR）between the two image data sets were compared.The overall imaging quality was evaluated on a five-point scale by two radiologists. Inter-observer agreement in subjective image quality grading was assessed by Kapppa statistics.Mann-Whitney U test was used to compare the image quality score of the hepatic venography between the two groups.The CTDIvol of the two groups were recorded，and the difference between group A and group B was compared by independent t-test.The total amount of iodine was calculated and compared.Result：The monochromatic images at 49～51 keV were found to demonstrate the optimal CNR for the hepatic venography.In group A，CT values of the left hepatic vein，the middle hepatic vein，the right hepatic vein，liver parenchyma，the difference between hepatic veins and liver parenchyma，and the image noise were（335.29±68.45）HU，（343.16±73.95）HU，（327.80±76.22）HU，（187.74±31.98）HU，（147.39±48.91）HU，（155.26±56.68）HU，（139.90±55.19）HU and （39.12±10.04）HU，respectively.Those in group B were（194.82±33.60）HU，（196.62±36.11）HU，（190.60±33.61）HU，（115.89± 16.94）HU，（78.93±27.92）HU，（80.73±28.44）HU，（74.71±26.03）HU and（33.82±8.94）HU，respectively.The vein-to-liver CNRs for group A and group B were 3.93±1.80，4.35±2.29，3.91±2.08，2.40±0.85，2.44±0.82 and 2.26±0.75，respectively.The data of group A were all significantly higher than group B（P＜0.05）.Kappa statistics demonstrated a good inter-observer agreement （Kappa values＞0.8）.The image quality scores of the hepatic venography of the two groups were 3.43±0.58 and 3.48±0.68. There was no significant difference between the two groups.The CTDIvol of the two groups were（16.87±0.00）mGy and （15.74±5.26）mGy，respectively，and there was no significant difference between the two groups.The total amount of iodine of the two groups were 27 000mg and 35 000 mg.Group A was 22.86%lower than group B.Conclusion：For patients with BMI＞25 kg/m2，in the premise of reducing the concentration of contrast agent，spectral CT monochromatic imaging can improve the imaging quality of the hepatic veins without significant increase of radiation exposure.

Hepatic veins；Tomography，spiral computed

R333.4；R331.34；R814.42

A

1008-1062（2015）02-0095-04

2014-08-12；

2014-09-08

佟梓滨（1988-），男，辽宁兴城人，在读硕士研究生。

刘爱连，大连医科大学附属第一医院放射科，116000。