FLASH雙源CT雙能量掃描在腎臟腫瘤低kV掃描技術(shù)中的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)如今，多層螺旋CT在臨床應(yīng)用中已經(jīng)得到了極大的普及及廣泛的使用，已經(jīng)成為臨床檢查中必不可少的一種檢查方法。但是在它給我們帶來(lái)方便的同時(shí)，隨之而來(lái)的輻射也帶給我們很大的危害，其潛在的致癌及致畸風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。因此，如何降低CT檢查患者所接受到的輻射劑量已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前，各種各樣的措施和方法被應(yīng)用的臨床中，例如:廠家在硬件方面的改革和軟件方面的更新改進(jìn)，如管電流自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)、智能管電壓掃描技術(shù)、大螺距掃描、適當(dāng)減少?gòu)?qiáng)化掃描

2、次數(shù)、避免敏感器官的照射及敏感器官的屏蔽等等很多很多。但是，很多的研究表明，降低管電壓是最直接、最有效的方法。目前，低劑量研究主要集中肺部、鼻竇等，國(guó)外在骨骼系統(tǒng)的低劑量研究也較多，這是因?yàn)檫@些部位的自然對(duì)比比較高，適當(dāng)?shù)慕档蛼呙钘l件后，即使是圖像的噪聲增加，信噪比較低到一定的程度也不會(huì)影響其在臨床中的應(yīng)用。另外，CT血管成像(Computed Tomography angiography，CTA)也是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，這是由于血管內(nèi)高

3、濃度的對(duì)比劑與周圍組織器官的密度對(duì)比非常大，略有增加的噪聲對(duì)圖像尤其是疾病診斷的影響并不是很大。而腹部CT檢查的低劑量研究較少，這是由于腹部的自然對(duì)比較差，各組織器官之間的密度差別不多，尤其是當(dāng)實(shí)質(zhì)臟器內(nèi)的病變較小時(shí)、與周圍正常實(shí)質(zhì)的密度差別不是很大、或者是發(fā)現(xiàn)病變而定性困難時(shí)，就需要進(jìn)行多期的動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描，這在臨床中已經(jīng)成為常規(guī)，但這就使得患者所接受的輻射劑量成倍地增加。因此，如何最大程度的降低腹部CT檢查的輻射劑量這一問(wèn)題非常迫切地

4、需要我們解決。對(duì)于腎臟來(lái)說(shuō)，腎皮質(zhì)增強(qiáng)掃描圖像強(qiáng)化程度非常強(qiáng)，皮髓質(zhì)對(duì)比鮮明，尤其是腎臟腫瘤，多數(shù)是腎細(xì)胞癌，富血供，其增強(qiáng)掃描的特點(diǎn)是動(dòng)脈期明顯強(qiáng)化，而實(shí)質(zhì)期或延遲期對(duì)比劑快速退出，這些特點(diǎn)為腎臟低kV掃描的研究提供了病理學(xué)基礎(chǔ)。
　　 另外，雙源CT成像技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。雙源CT有兩套可以同時(shí)發(fā)射的X線球管及其探測(cè)器，分別安裝于掃描機(jī)架上，互成90°。其管電壓多數(shù)分別采用80kV和140kV。Siemens醫(yī)療公司推出的第二

5、代SOMATOM Definition FLASHCT管電壓還可以采用100kV和140kV。雙能量掃描每次可以獲得以下三組圖像:純80kVp圖像（或純100 kVp圖像）、純140kVp圖像和融合圖像（相當(dāng)于120kVp的加權(quán)圖像:是由80kVp圖像和140kVp圖像采用一定的權(quán)重因子產(chǎn)生的，其圖像質(zhì)量類似于120kV管電壓條件下得到的圖像），所以進(jìn)行單次的雙能量掃描就可從同一患者身上得到不同管電壓的三組圖像:80（或100）kV、1

6、20kV及140kV，并且與單源CT的單次掃描相比輻射劑量還不回增加。另外，利用雙能量后處理軟件系統(tǒng)，還可以得到虛擬平掃圖像、碘圖等。因此，雙源CT的雙能量掃描為我們腎臟低管電壓的掃描技術(shù)研究提供了便捷的途徑。
　　 本研究就是利用雙源CT腎臟的雙能量掃描采集到的不同管電壓的多組圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，旨在證明利用較低的管電壓(80kV、100kV)就可以得到腎臟腫瘤足以滿足診斷要求的圖像，為以后單源CT低管電壓掃描提供依據(jù)，從

7、而大大地降低輻射劑量。
　　 研究目的：
　　 利用雙源CT對(duì)腎腫瘤患者增強(qiáng)掃描動(dòng)脈期進(jìn)行雙能量掃描，對(duì)分別獲得的三組圖像（80kV或100kV圖像、140kV圖像、相當(dāng)于120kV的融合圖像）的圖像質(zhì)量進(jìn)行比較、分析，研究不同管電壓對(duì)腎臟動(dòng)脈期掃描圖像質(zhì)量的影響，從而探討腎臟腫瘤的低管電壓CT掃描的可行性。
　　 材料與方法：
　　 采用Siemens SOMATOM Definition FLASH雙

8、源CT掃描儀。隨機(jī)選取查體發(fā)現(xiàn)腎臟腫瘤或臨床懷疑腎臟腫瘤的患者40例作為研究對(duì)象。所有的病例均行增強(qiáng)掃描，動(dòng)脈期均采用雙能量掃描。根據(jù)高、低管電壓采用的數(shù)值將研究對(duì)象平均分為兩組:A組（20例）:管電壓采用80kV和140kV;B組（20例）:管電壓采用100kV和140kV。每一位患者的動(dòng)脈期均能獲得三組不同管電壓的圖像:低管電壓（80或100kV）的圖像、高管電壓的圖像(140kV)和融合圖像（相當(dāng)于120kV）。對(duì)每三組圖像的圖像

9、質(zhì)量分別進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)的方法分為兩種:客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)。
　　 客觀評(píng)價(jià):客觀評(píng)價(jià)的指標(biāo)采用背景噪聲(Background noise，BN)、信號(hào)噪聲比（Signal-noise ratio，SNR）及對(duì)比噪聲比(Contrast-noiseratio，CNR)。信號(hào)強(qiáng)度(Signal intensity，SI)采用正常腎皮質(zhì)的CT值來(lái)表示。對(duì)每一個(gè)病人的不同管電壓的3組圖像選取腫瘤的最大截面或能體現(xiàn)腫瘤動(dòng)脈期高強(qiáng)化特點(diǎn)的層

10、面1-3層（根據(jù)腫瘤的截面大小來(lái)決定選取的層面數(shù)），分別來(lái)測(cè)量圖像的背景噪聲、腫瘤的明顯高強(qiáng)化區(qū)域的CT值、同層面脊柱旁肌肉的CT值、對(duì)側(cè)正常腎臟高強(qiáng)化的腎皮質(zhì)的CT值及其同層面圖像的背景噪聲，并計(jì)算CNR、SNR。CNR=（腎腫瘤高強(qiáng)化區(qū)域的CT值-同層面脊柱旁肌肉的CT值）/背景噪聲(BN)，SNR=正常腎皮質(zhì)的CT值(SI)/背景噪聲(BN)。采用SPSS13.0 for Windows統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，對(duì)A、B兩組研究對(duì)象的三組圖像所

11、獲得的BN、SNR及CNR分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用配對(duì)T檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較，以P＜0.05認(rèn)為差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 主觀評(píng)價(jià):將A、B兩組病例的厚層、薄層圖像均傳輸?shù)焦ぷ髡?，?位有經(jīng)驗(yàn)的副主任醫(yī)師以上的CT診斷醫(yī)師采用雙盲法、在不知掃描條件的情況下單獨(dú)對(duì)兩組圖像進(jìn)行軟閱片，并使用工作站提供的常規(guī)三維后處理方法(主要是MPR、MIP、VR)對(duì)圖像進(jìn)行重建、測(cè)量等分析，要求觀察者對(duì)腎臟腫瘤的有無(wú)進(jìn)行記錄、計(jì)算出腫瘤的

12、檢出率，分別對(duì)三組橫軸位圖像及相應(yīng)的三維后處理圖像的圖像質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并打分。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)采用“5級(jí)評(píng)分法”:1分:很好;2分:較好;3分:一般，但不影響腎腫瘤診斷和對(duì)腫瘤的周圍侵犯、轉(zhuǎn)移的評(píng)估;4分:較差，對(duì)診斷有一定的影響;5分:圖像質(zhì)量差，無(wú)法診斷。將A、B兩組病人分別獲得的三組圖像的評(píng)分結(jié)果進(jìn)行兩兩比較，采用威爾科克森(Wilcoxon)符號(hào)秩和檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P＜0.05時(shí)認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過(guò)Kappa檢驗(yàn)對(duì)2位CT

13、診斷醫(yī)師進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，當(dāng)Kappa值≥0.75時(shí)認(rèn)為診斷一致性較好;當(dāng)0.75＞Kappa值≥0.4時(shí)，認(rèn)為診斷一致性一般;當(dāng)Kappa值＜0.4時(shí)，認(rèn)為診斷一致性較差。
　　 結(jié)果：
　　 1.客觀評(píng)價(jià)
　　 1.1A組
　　 80kV，140kV，融合圖像（相當(dāng)于120kV）共三組圖像分別兩兩比較。
　　 1.1.1背景噪聲的比較
　　 80kV，140kV，120kV圖像的背景噪聲

14、分別為:80kV(11.69±3.35)、140kV(10.84±2.99)、120kV(9.08±2.42)。三者分別兩兩配對(duì)比較的結(jié)果:80 kV(t=3.644，P=0.002＜0.05)與140 kV(t=4.264，P=0.001＜0.05)的圖像噪聲均大于120kV的背景噪聲。80kV與140kV圖像的噪聲相比較，其差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.030，P=0.318＞0.05)。
　　 1.1.2 SNR的比較

15、r>　　 80kV,140kV,120kV三組圖像的SNR分別為:80kV(23.17±2.07);120kV(19.87±6.53);140kV(13.11±3.67)。三者兩兩配對(duì)比較的結(jié)果:其中，80kV(t=4.507, P=0＜0.05)與120kV圖像(t=4.810, P=0＜0.05)的SNR與140kV的相比較，均高于140 kV的圖像;80kV圖像的SNR與120kV圖像的相比，80kV的SNR高于120kV的(t

16、=2.226, P=0.040＜0.05)。
　　 1.1.3 CNR的比較
　　 80kV,140kV,120kV三組圖像的CNR分別為:80kV(13.53±6.92);140kV(3.58±2.07);120kV(7.46±4.00)。三者兩兩配對(duì)比較的結(jié)果:其中，80kV(t=10.202, P=0＜0.05)與120kV圖像(t=6.615, P=0＜0.05)的CNR均高于140kV的圖像;80kV圖像的CN

17、R亦高于120kV的圖像(t=5.565, P=0＜0.05)。
　　 1.2B組
　　 100kV,140kV，融合圖像（相當(dāng)于120kV）共三組圖像分別兩兩比較。
　　 1.2.1背景噪聲的比較
　　 100kV,140kV,120kV三組圖像的背景噪聲分別為:100 kV(9.56±3.99);140 kV(9.05±2.04);120kV(6.66±1.70)。100kV,140kV,120kV三

18、組圖像的背景噪聲兩兩比較的結(jié)果:其中，100kV(t=3.234,P=0.04＜0.05)與140kV(t=5.178, P=0＜0.05)圖像的噪聲均高于120kV。100kV與140kV的圖像背景噪聲比較，其差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.716,P=0.481＞0.05)。
　　 1.2.2 SNR的比較
　　 100kV,140kV,120kV三組圖像腎皮質(zhì)的CT值分別為:100kV(196.25±49.52);1

19、40 kV(106.56±21.51);120kV(153.73±33.15)。SNR分別為:100kV(23.58±5.50),140kV(13.51±3.21);120kV(27.29±8.83)。SNR兩兩比較的結(jié)果:100kV和120kV比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.766,P=0.121＞0.05);120kV和140kV的SNR相比，120kV高于140 kV的SNR(t=5.914，P=0.001＜0.05);100kV

20、和140kV的SNR相比，100kV的SNR高于140kV的(t=6.624, P=0.000＜0.05)。
　　 1.2.3 CNR的比較
　　 100kV，140kV，120kV三組圖像的CNR分別為100kV(11.21±6.74);140kV(4.68±3.36);120kV(11.11±7.89)。100kV，140kV，120kV三組圖像所獲得的CNR分別兩兩比較的結(jié)果:100kV(t=11.701，P=0＜

21、0.05)與120 kv(t=5.565，P=0＜0.05)的CNR都高于140 kV;100kV與120kV比較，二者的CNR差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=0.262，P=0.795＞0.05)。
　　 2主觀評(píng)價(jià)
　　 2.1A組
　　 兩位CT診斷醫(yī)師對(duì)80kV、140kV、融合圖像（相當(dāng)于120kV）三組圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)一致性較好（Kappa值分別為0.819、0.954，P＜0.05）。對(duì)80kV，140kV

22、，融合圖像（相當(dāng)于120kV）三組圖像的評(píng)分分別兩兩比較，統(tǒng)計(jì)分析比較的結(jié)果是:80kV與120kV的圖像相比，二者的圖像質(zhì)量無(wú)明顯差異(P=0.083＞0.05);80kV(P=0＜0.05)與120kV(P=0＜0.05)的圖像分別與140kV的圖像相比，均比140kV的圖像質(zhì)量好。
　　 2.2B組
　　 兩位CT診斷醫(yī)師對(duì)100kV、140kV、融合圖像（相當(dāng)于120kV）三組圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)一致性較好（Kappa

23、值分別為0.769、0.845，P＜0.05）。對(duì)100kV，140kV，融合圖像（相當(dāng)于120kV）三組圖像的評(píng)分分別兩兩比較。統(tǒng)計(jì)比較的結(jié)果是:100kV與120kV的圖像相比，二者的圖像質(zhì)量無(wú)明顯差異(P=0.157＞0.05);100kV(P=0＜0.05)與120kV(P=0＜0.05)的圖像與140kV的相比，均比140kV的圖像質(zhì)量好。
　　 結(jié)論：
　　 1.腎臟CT增強(qiáng)掃描采用80或100kV的低管電壓