双源CT双能量虚拟平扫在结直肠病变的应用

2014-03-10勇WANGYong

中国医学影像学杂志 2014年10期

关键词：双能双源淋巴结

王勇WANG Yong

雷静1LEI Jing

韩丹1HAN Dan

赵卫1ZHAO Wei

杨石平1YANG Shiping

熊倩1XIONG Qian

双源CT双能量虚拟平扫在结直肠病变的应用

王勇1,2WANG Yong

雷静1LEI Jing

韩丹1HAN Dan

赵卫1ZHAO Wei

杨石平1YANG Shiping

熊倩1XIONG Qian

目的探讨双源CT双能量虚拟平扫（VNC）技术在结直肠病变诊断中应用的可行性。资料与方法对85例临床疑诊结直肠病变患者行腹部CT平扫及动、静脉期双能量增强扫描，经双能软件处理得到动、静脉期VNC图，比较真实平扫与VNC在图像质量、辐射剂量及诊断符合率方面的差异。结果双能双期扫描辐射剂量较常规三期扫描辐射剂量降低约34.8%。VNC CT值在肠道病变、转移淋巴结、肠周脂肪中低于真实平扫（P＜0.05或P＜0.01），而在肝脏及肝转移灶高于真实平扫（P＜0.01），动、静脉期VNC无明显差异（P＞0.05）。真实平扫及动、静脉期VNC观察到的肠壁厚度、淋巴结大小、周围侵犯及肝转移差异无统计学意义（P＞0.05），对肠道疾病的诊断符合率差异无统计学意义（P＞0.05）。VNC噪声低于真实平扫（P＜0.05），信噪比、对比噪声比高于真实平扫，图像评分与真实平扫差异无统计学意义（P＞0.05）。结论对于结直肠病变，双源CT双能量VNC技术可在保证图像质量、不影响病变诊断的前提下降低辐射剂量。

结肠肿瘤；体层摄影术，X线计算机；双能量虚拟平扫技术；辐射剂量

肠道恶性肿瘤是临床中的常见病，CT是常用检查方法之一。CT诊断需要依靠其强化方式及程度，除平扫外，还需动、静脉期或延迟期两到三期扫描，导致辐射剂量相对较大，如何降低CT检查的辐射剂量成为研究的热点。双源CT双能量扫描可以特异性地识别碘、钙化及脂肪，对碘的识别并去除得到虚拟平扫（virtual noncontrast, VNC）图像，有可能免去真实平扫。目前，国内外学者对VNC在胸腹部的应用已有一些研究[1,2]，但涉及肠道的较少，本文旨在探讨双能量VNC用于诊断结直肠病变的可行性。

1 资料与方法

1.1 研究对象收集2012-10～2013-04昆明医科大学第一附属医院临床疑诊结直肠病变，术前行CT检查的85例患者，其中男44例，女41例；年龄30～82岁，平均（61.09±11.02）岁。所有患者均行真实平扫及双能量双期增强扫描。经临床多种检查手段并在随访中证实正常及结直肠良性病变44例，经手术及肠镜病理证实结直肠癌29例，乙状结肠癌7例，结肠癌5例；周围脂肪及器官侵犯12例，淋巴结转移18例；经穿刺及复查证实肝脏转移15例。所有患者检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器和方法采用Siemens Somatom Defnition Flash双源CT机，常规扫描范围从膈顶至耻骨联合下缘，平扫参考管电压120 kV，参考管电流250 mAs，Care Dose4D on，Care kV on，准直128×0.6 mm，层厚1 mm，重建算法B36，重建层间0.7 mm，旋转时间0.5 s。增强扫描采用Blous tracking，选膈顶为监测层面，感兴趣区设在腹主动脉，CT值达150 HU时延迟5 s扫动脉期，22 s后扫描静脉期，造影剂为碘海醇（350 mgI/ml，扬子江药业集团有限公司），采用双筒高压注器，注射造影剂剂量为1.4 ml/kg，注射速度3 ml/s，后注射生理盐水20～30 ml。动、静脉期扫描参数如下：Care Dose4D on，视野332 mm，准直64×0.6 mm，A球管参考电压100 kV，参考电流230 mAs，B球管参考电压Sn140 kV，参考电流190 mAs，融合系数0.5，螺距0.7，重建算法D36，层厚1 mm，层间距0.7 mm。

1.3 辐射剂量评估机器自动生成CT剂量指数（volum CTD, CTDvol）、剂量长度乘积（dose-length product, DLP），根据公式计算有效剂量（effective dose, ED）= Κ×DLP，Κ值采用欧盟委员会推荐的腹部值0.015。由于常规扫描所采用平扫、动静脉期增强扫描参数一致，故常规扫描模式剂量为真实平扫×3，而双能扫描省去真实平扫，而动静脉期扫描参数一致，故双能模式辐射剂量为双能静脉期增强扫描×2。

1.4 图像后处理采用Siemens MMWP（syngo MMWP, version 2008A; Siemens Medical Solutions）工作站，动、静脉期双能图像代入双能软件Liver VNC，将融合比率调为0，即VNC，同时设置窗宽（156 HU）及窗中心（50 HU）与平扫相同，并保存图像。

1.5 图像评价图像质量评分由2位中级职称高年资CT医师对真实平扫、动脉期及静脉期VNC评分，意见不一致时，共同协商决定。按照5分的等级标准[3]：1分，图像无法评估；2分，图像质量较差；3分，图像质量较好；4分，图像质量好；5分，图像质量很好。图像得分在3分及3分以上即可满足诊断需求，4分以上为优质图像。同时采用盲法分别评估肠壁、淋巴结及其他部位转移。测量病变肠壁、肠周脂肪、转移淋巴结、肝脏转移灶的平均CT值，分别测量3次取平均值，记录噪声、信噪比=病灶CT值/噪声、对比噪声比=（病灶CT值－脂肪CT值）/噪声。感兴趣区尽可能包括当前层全部病变大小。测量转移淋巴结的短径及病变肠壁最厚处的厚度。

1.6 统计学方法采用SPSS 17.0软件，除主观评分及诊断符合率外，其余计量结果均采用配对t检验；图像评价采用秩和检验，符合率的比较采用χ2检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规扫描与双能扫描辐射剂量比较单期真实平扫与单期双能扫描比较，其CTDvol、DLP、ED明显降低（t=－13.78、－11.73、－11.73, P＜0.01）；但常规三期扫描的CTDvol、DLP、ED较双能双期扫描明显增高（t=33.85、24.10、24.10, P＜0.01），见表1。其中双能双期扫描ED较常规三期扫描降低约34.8%。

表1 两种不同扫描方式辐射剂量的比较

2.2 真实平扫与VNC平均CT值的比较除肝脏及肝转移灶外，其余VNC CT值小于真实平扫，差异有统计学意义（P＜0.05或P＜0.01）。而肝脏及肝转移灶VNC CT值大于真实平扫，差异有统计学意义（P＜0.01）。真实平扫及动、静脉期VNC观察到的肠壁厚度及转移淋巴结大小差异无统计学意义（P＞0.05）。动、静脉期VNC对病变CT值、肠壁厚度及淋巴结大小测量差异无统计学意义（P＞0.05），见表2及图1、2。

2.3 真实平扫与VNC图像质量比较在客观指标方面，动、静脉期VNC噪声均小于真实平扫，信噪比及对比噪声比大于真实平扫，差异有统计学意义（P＜0.01），见表3及图1。在主观图像评分方面，真实平扫及动、静脉期VNC图像评分均在3分以上，3组间评分差异无统计学意义（P＞0.05），见表4及图1。

表2 真实平扫与VNC CT值及病变厚度、淋巴结大小比较

表3 真实平扫与NVC在图像质量客观指标比较

表4 真实平扫与VNC的主观评分比较（例）

图1 女，46岁，乙状结肠癌。真实平扫见局部肠壁不规则增厚形成肿块突入腔内，最厚处1.34 cm，噪声为22.3 HU，信噪比为1.52，对比噪声比为6.95，图像评分4分（A）。动、静脉期VNC见局部肠壁不规则增厚形成肿块突入腔内，最厚处1.41 cm，噪声分别为14.93 HU、15.01 HU，信噪比分别为2.69、2.71，对比噪声比分别为8.80、7.93，评分均为4分（B、C）

图2 男，49岁，乙状结肠癌，pT4aN1M1a。真实平扫见肠周脂肪模糊，脂肪密度－70 HU，左后方可见肿大淋巴结并中心坏死（箭），淋巴结CT值53 HU，短径约1.14 cm（A）。B为动脉期虚拟平扫，C为静脉期虚拟平扫，两图均可见肠周脂肪间隙模糊，脂肪密度分别为－65 HU和－67 HU，左后方可见肿大淋巴结及中心坏死（箭），淋巴结CT值为45 HU和46 HU，短径约1.0 cm和1.1 cm

2.4 真实平扫结合增强扫描与VNC结合增强扫描的诊断符合率比较以病理结果作为标准，真实平扫结合增强扫描与VNC结合增强扫描对结直肠癌的检出率均为92.7%（38/41），漏诊3例为原位癌，在CT上影像表现不明显，均未检出。淋巴结转移检出率真实平扫、动脉期VNC均为72.2%（13/18），静脉期VNC为66.7%（12/18），存在差异的1例为静脉期呼吸伪影导致淋巴结边界不清。真实平扫及动、静脉期VNC对周围侵犯及远处转移检出率为86.7%（13/15），2例未能正确识别因转移病变较小，与囊肿无法鉴别。3种平扫对肠道病变、淋巴结转移、周围侵犯及远处转移的检出差异无统计学意义（P＞0.05）。

3 讨论

双源CT采用两套球管及探测器同时进行数据采集，而同一种物质在高低两种不同管电压下对X线衰减系数不同，因此双能扫描可以区分碘及其他物质[4]，对增强图像进行碘分离及去除可得到VNC图像。第二代双源CT较第一代双源CT除80 kV及140 kV两种电压外还增加了100 kV，同时采用了选择性能谱滤过装置，使能谱纯化并降低噪声，使VNC图像的质量得到提高。

通过对比分析发现动、静脉期VNC噪声低于真实平扫，而信噪比及对比噪声比高于真实平扫，图像质量有所提高；主观图像质量评分3种平扫方式均能满足诊断要求，而且优质图像率达到71.8%。其原因可能有：①双能扫描的管电压及电流均稍有提高。②双能量后处理算法中采用了专用的滤波平滑技术[5]。③其融合图使用线性融合的方式，有效利用了高低千伏的数据，这样既可以得到低千伏的优质对比度，又可以得到高千伏的低噪声。动、静脉期VNC的扫描及图像处理方法完全一致，因此图像质量无差异。文献报道肝脏动脉期VNC图像质量高于静脉期[3]，产生分歧的原因可能为：①肠道在动、静脉期摄碘差别较肝脏小，因此去除碘后未存在明显差异。②肝脏静脉期的血供较动脉期明显增多，CT值明显增高，静脉期VNC去除碘有限。

在肠道疾病中最常见且需引起注意的是胃肠道肿瘤，CT的价值不仅仅局限于定位及定性诊断，TNM分期也是评估直肠癌的一个重要方面，其与治疗方式及预后密切相关[6]。肠壁的厚度、病变的强化程度是T分期的重要依据，淋巴结的大小及强化程度是区分正常与转移淋巴结的要点，而肝脏转移是结直肠癌远处转移的最常见部位。通过比较发现VNC病灶、淋巴结、肠周脂肪CT值低于真实平扫，而肝脏及肝转移灶CT值又高于真实平扫，原因可能是：①双能射线的能谱存在交叉[7]。②在VNC碘去除中同时存在摄碘较多组织去碘不足和摄碘过少组织去碘过度的情况[7,8]。但本组病例真实平扫与VNC肠壁厚度及淋巴结大小不具有显著差异，更重要的是真实平扫与VNC在肠道病变、淋巴结转移、周围侵犯及远处转移的诊断符合率完全一致，检出率与相关文献报道一致[9]，说明VNC不影响直肠癌TNM分期，可用于结直癌分期的诊断。有文献报道VNC会低估钙化[10]，影响一些疾病的定性诊断，但结直肠病变中钙化罕见，本组无钙化病例。

CT的辐射剂量一直是人们关心的话题，降低CT检查辐射剂量的方法主要包括降低管电压、管电流和增大螺距，但这些方法都有可能降低图像质量，因此如何在保证图像质量的基础上降低辐射剂量是现代CT发展所面临的一个问题。文献报道用腹部VNC代替真实平扫后辐射剂量降低21.4%～30.0%[11,12]，本研究发现虽然双能扫描单期辐射剂量高于常规单期扫描，但是如果采用VNC代替真实平扫后可以减少一期扫描，使辐射剂量降低约34.8%，与相关文献报道一致[13,14]。

总之，双能CT动、静脉期VNC均可以在保证图像质量、不影响结直肠癌诊断的前提下降低辐射剂量，动、静脉期VNC图像质量无差异，有望代替真实平扫用于直肠癌的术前评估及术后复查。本研究在诊断符合率上未进行详细的TNM分期并与病理进行对照，同时研究中未纳入良性病变，有待于进一步研究。

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（本文编辑冯婕）

Preliminary Application of Dual-energy Dual-source CT Virtual Non-contrast Imaging in Colorectal Lesions

PurposeTo assess the feasibility of applying dual-energy dual-source CT virtual non-contrast (VNC) imaging in the diagnosis of colorectal diseases.Materials and MethodsEighty-fve patients with clinically suspected colorectal lesions underwent abdominal CT scan as well as arterial and venous phase dual-energy enhanced scan, VCN images of arterial and venous phase were obtained using the dual-energy software, the differences of image quality, radiation dose and diagnostic coincidence rate between the true non-contrast scan and VNC images were compared.ResultsThe radiation dose of two-phase dual-energy scan was 34.8% lower when compared with the conventional threephase scans. The CT values of the intestinal lesions, metastasis lymph nodes and intestinal fat in VNC were lower than the true unenhanced scan (P＜0.05 or P＜0.01), whereas were higher than the real scan in liver and liver metastases (P＜0.01), there was no signifcant difference of VNC between the arterial and venous phase. Differences of intestinal wall thickness, metastasis lymph node size, peripheral invasion and liver metastases observed from real non-contrast scan and VNC were not statistically significant (P＞0.05), and neither was the diagnostic coincidence rate for intestinal diseases (P＞0.05). The noise level of images obtained from VNC was lower than that of the real non-contrast scan (P＜0.05), with higher SNR and CNR, there was no signifcant difference of image scoring among the three groups (P＞0.05).ConclusionFor colorectal lesions, the virtual non-contrast images from the dual-energy dual-source CT scan can be used to reduce the radiation dose without effecting image quality and diagnosis accuracy.

Colonic neoplasms; Tomography, X-ray computed; Dual-energy virtual non-contrast technique; Radiation dosage

1.昆明医科大学第一附属医院影像科CT室云南昆明 650031

2.河南省漯河市中心医院影像科河南漯河462000

韩丹

Department of Medical Imaging, the First Affliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, China

Address Correspondence to: HAN Dan

E-mail: kmhandan@sina.com

R735.3；R445.3

2014-03-05

修回日期：2014-06-09

中国医学影像学杂志

2014年第22卷第10期：768-711