潘南南 王 硕 李文贵

天津市宝坻区人民医院 天津医科大学宝坻临床学院 301800

胸部增强CT检查通常采用高压注射器向锁骨下静脉及腋静脉内注射高浓度对比剂(Contrast media，CM)[1]，以增加病变对比度，但高浓度的CM常产生严重的射束硬化伪影(Beam-hardening artifacts,BHA)[2-3]，造成邻近肺上叶、纵隔和腋窝区的结构显示不清。这对进行分期或再分期的肿瘤患者以及锁骨下静脉和腋静脉附近存在肿块或结节的患者影响尤为严重。双层探测器能谱CT不同的探测器分别接收高能量和低能量的光子，并进行线性组合得到虚拟单能量图像(Virtual monoenergetic images，VMI)[4]，高能量的VMI可以有效去除BHA[4-5]。本研究应用VMI技术，通过选取最佳能量水平的图像降低胸部增强 CT中CM产生的伪影。

1 资料和方法

1.1 临床资料 回顾性分析2019年7—12月在我院行胸部增强能谱CT扫描的50例成年患者的影像学资料,其中男33例，女17 例；年龄29～83岁，平均年龄(61.5±10.6)岁。纳入标准：(1)进行分期或再分期检查的癌症患者，(2)锁骨下静脉及腋静脉附近存在肿块或结节的患者，(3)所得扫描图像均被高浓度CM伪影影响。排除标准：(1)于肺上叶或颈部存在其他伪影，(2)年龄<18岁。本研究未再单独采集CT图像，未额外增加受检者辐射剂量，无伦理学争议，检查前无须额外签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 整个实验人群采用高压注射器(Stellant,Medrad)以3ml/s的速率将碘对比剂 (Ioversol) 注入左(14例)或右(36例)侧肘静脉内。所有受试者均用双层探测器能谱CT(IQon,Philips Healthcare)在单次吸气屏气中完成自肺尖至肺底的图像采集。扫描参数如下：管电压120kVp，螺旋扫描方式，准直64×0.625mm，层厚0.67mm，层距0.5mm，矩阵512×512，螺距0.98。采用混合迭代重建方法(iDose4,level 3)得到120kVp常规图像(Conventional image，CI)。在星云能谱工作站上由能谱基础图像获得范围为40～200keV(间隔为10keV)的VMIs，从中选择能量值为70、100、130、160以及200keV的图像进行质量分析。

1.3 图像分析 在胸部增强CT动脉期轴面图像上(层厚1mm)画定感兴趣区(Region of interest，ROI)。选择腋静脉及锁骨下静脉周围受BHA影响的胸肌(注射CM侧的胸大肌和胸小肌)为ROI1和ROI2，即伪影区，对侧非伪影区的胸大肌为ROI3，同层面不受BHA影响的皮下脂肪层为ROI4。ROIs平均面积为40～60mm2，可以根据肌肉大小做出调整，但每组图像ROIs位置、大小和形状均相同。由一名具有5年胸部影像诊断经验的放射科医生测量所有ROIs的CT值和SD值。伪影区的SD值用来评估图像噪声；采用BHA评估伪影的程度；计算伪影区和非伪影区的胸大肌CT值差值来评估伪影的去除程度，CT值差值=|CT1-CT3|；计算对比噪声比(Contrast to noise ratio,CNR)CNR=(CT3-CT4)/SD4。

1.4 统计学方法 使用SPSS23.0(IBM)统计软件对数据进行统计分析。由于图像噪声值、BHA、CT值差值及CNR不符合正态分布，故采用Friedman检验来分析对比CI与5组VMIs的差异性，采用Wilcoxon符号秩和检验进行组间两两比较。P<0.05时认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 所有图像噪声、BHA和CT差值的评估 CI和5组VMIs(70、100、130、160及200keV)的图像噪声值分别为25.5±7.3、23.9±9.7、15.9±3.8、16.5±4.5、17.4±5.3和18.0±5.9；BHA值分别为21.3±8.0、20.4±10.6、11.1±5.1、11.9±5.9、13.0±6.4和13.8±7.1；CT值差值分别为33.3±23.4、25.3±22.2、8.2±6.3、12.4±13.4、15.2±17.1和17.2±19.4。Friedman检验结果显示6组图像的图像噪声、BHA和CT值差值的差异均具有统计学意义(P< 0.001)。图像噪声、BHA和CT值差值的组间比较，见图1。与CI相比，5组VMIs的噪声值、BHA值及CT值差值均降低(P<0.05)。VMI100keV的噪声值、BHA值及CT值差值最低，但与VMI130keV之间无统计学差异(图1)。图2为 1例51岁男性肺结核患者的CI和VMIs(70、100、130、160、200keV)，显示右侧锁骨下静脉CM的伪影去除以及腋窝区淋巴结的显示情况。

图1 CI和5组VMIs的图像噪声、BHA、CT值差值以及CNR的比较

2.2 所有图像CNR的比较分析 CI和5组VMIs(70、100、130、160及200keV)的CNR分别为11.8±3.2、13.3±3.3、12.3±2.8、12.0±2.8、11.8±2.7和11.7±2.7。CI和5组VMIs CNR的组间比较见图1。与CI相比，VMI70keV和VMI100keV具有更高的CNR，且CNR随着能量水平的增加而降低，VMI130keV、VMI160keV、VMI200keV的CNR与CI无统计学差异。

图2 典型病例CI和5组VMIs的伪影去除情况和图像质量

3 讨论

高密度和高原子序数的物质，如高浓度的CM，会在CT图像上产生严重的伪影，造成误诊或漏诊。不同于单色谱X射线会发生指数衰减，CT检查产生的X射线是一种多色谱射线，当穿过人体时，低能量的光子较高能量光子易被吸收，从而产生了BHA[2,6]。基于探测器的光谱CT除了CI外，还可以重建出40～200keV任意能量范围内的VMIs，从而达到降低 BHA的目的[7]。此前也有研究表明高能量的VMIs可以去除金属所致的伪影[8-9]。

胸部增强CT检查中，高浓度的CM会产生严重伪影，干扰邻近结构的显示，比如肺上叶的肿块以及纵隔区或腋窝区的淋巴结等。此前有研究采用能谱CT单能量技术降低胸部增强CT中高浓度CM产生的伪影[10-11]，但均未限定疾病种类，未考虑对特定疾病的影响。我们的研究对象限定为进行分期或再分期检查的癌症患者，以及锁骨下静脉和腋静脉附近有肿块或结节的患者。比如肺癌和乳腺癌患者可以发生肺转移和纵隔、腋窝淋巴结转移[12-13]，降低BHA可以对肿块和淋巴结进行检测和评估，从而可以对患者进行精确的分期或再分期。对于锁骨下静脉和腋静脉附近有肿块或结节的患者，降低BHA有利于肿块和结节的评估和诊断。所以，对于本文特定疾病人群来讲，限制和减少胸部CT增强检查中高浓度CM产生的伪影十分必要。

本实验结果显示，与CI相比，高能量的VMIs可以降低伪影，提高图像质量。与CI和VMI70keV、VMI160keV、VMI200keV相比，VMI100keV的噪声值、BHA值及CT值差值最低，然而其与VMI130keV之间无统计学差异。噪声是图像质量的重要组成部分[14]；BHA用来测量伪影的严重程度，降低噪声和BHA可以提高图像质量。同时，考虑到CT值会随着能量的改变而发生改变，我们采用伪影区与非伪影区胸大肌之间的CT值差值来降低假阳性的概率。VMI100keV和VMI130keV在降低CT值差值的情况下，同时降低了噪声和BHA，提高了图像质量。在本文中，CNR随着能量水平的增加而降低，高能量水平的VMIs提高图像质量的情况下，降低CNR成为一种权衡。综上来看，在胸部增强CT检查时，降低锁骨下静脉及腋静脉CM所产生的伪影并提高图像质量的最佳能量水平为100～130keV。熊祖坤等[10]的研究显示单能量水平为110keV的图像可以最大限度地降低胸部增强CT检查中CM产生的伪影；Kim等的研究推荐100keV和130keV的能量水平以提高图像质量，均与本研究的100～130keV相符。对于不同的个体，可以选择合适能量水平的VMI最大限度地降低伪影，并结合CI做出最终诊断。

综上所述，能谱CT的VMI技术可以有效去除胸部增强CT检查中CM产生的伪影，有助于评估锁骨下静脉、腋静脉周围的结构，推荐的能量范围为100～130keV。