FLASH雙源CT雙能量掃描在腎臟腫瘤低kV掃描技術中的應用研究.pdf

1、現(xiàn)如今，多層螺旋CT在臨床應用中已經(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方便的同時，隨之而來的輻射也帶給我們很大的危害，其潛在的致癌及致畸風險不容忽視。因此，如何降低CT檢查患者所接受到的輻射劑量已經(jīng)成為當前國內外研究的熱點。目前，各種各樣的措施和方法被應用的臨床中，例如:廠家在硬件方面的改革和軟件方面的更新改進，如管電流自動調節(jié)技術、智能管電壓掃描技術、大螺距掃描、適當減少強化掃描

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，國外在骨骼系統(tǒng)的低劑量研究也較多，這是因為這些部位的自然對比比較高，適當?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影響其在臨床中的應用。另外，CT血管成像(Computed Tomography angiography，CTA)也是國內外研究的熱點，這是由于血管內高

3、濃度的對比劑與周圍組織器官的密度對比非常大，略有增加的噪聲對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比較差，各組織器官之間的密度差別不多，尤其是當實質臟器內的病變較小時、與周圍正常實質的密度差別不是很大、或者是發(fā)現(xiàn)病變而定性困難時，就需要進行多期的動態(tài)增強掃描，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題非常迫切地

4、需要我們解決。對于腎臟來說，腎皮質增強掃描圖像強化程度非常強，皮髓質對比鮮明，尤其是腎臟腫瘤，多數(shù)是腎細胞癌，富血供，其增強掃描的特點是動脈期明顯強化，而實質期或延遲期對比劑快速退出，這些特點為腎臟低kV掃描的研究提供了病理學基礎。
　　 另外，雙源CT成像技術已經(jīng)日趨成熟。雙源CT有兩套可以同時發(fā)射的X線球管及其探測器，分別安裝于掃描機架上，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（相當于120kVp的加權圖像:是由80kVp圖像和140kVp圖像采用一定的權重因子產(chǎn)生的，其圖像質量類似于120kV管電壓條件下得到的圖像），所以進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對腎腫瘤患者增強掃描動脈期進行雙能量掃描，對分別獲得的三組圖像（80kV或100kV圖像、140kV圖像、相當于120kV的融合圖像）的圖像質量進行比較、分析，研究不同管電壓對腎臟動脈期掃描圖像質量的影響，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例作為研究對象。所有的病例均行增強掃描，動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（相當于120kV）。對每三組圖像的圖像

9、質量分別進行評價，評價的方法分為兩種:客觀評價和主觀評價。
　　 客觀評價:客觀評價的指標采用背景噪聲(Background noise，BN)、信號噪聲比（Signal-noise ratio，SNR）及對比噪聲比(Contrast-noiseratio，CNR)。信號強度(Signal intensity，SI)采用正常腎皮質的CT值來表示。對每一個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)腫瘤動脈期高強化特點的層

10、面1-3層（根據(jù)腫瘤的截面大小來決定選取的層面數(shù)），分別來測量圖像的背景噪聲、腫瘤的明顯高強化區(qū)域的CT值、同層面脊柱旁肌肉的CT值、對側正常腎臟高強化的腎皮質的CT值及其同層面圖像的背景噪聲，并計算CNR、SNR。CNR=（腎腫瘤高強化區(qū)域的CT值-同層面脊柱旁肌肉的CT值）/背景噪聲(BN)，SNR=正常腎皮質的CT值(SI)/背景噪聲(BN)。采用SPSS13.0 for Windows統(tǒng)計學軟件，對A、B兩組研究對象的三組圖像所

11、獲得的BN、SNR及CNR分別進行統(tǒng)計學分析，統(tǒng)計學方法采用配對T檢驗進行兩兩比較，以P＜0.05認為差別具有統(tǒng)計學意義。
　　 主觀評價:將A、B兩組病例的厚層、薄層圖像均傳輸?shù)焦ぷ髡荆?位有經(jīng)驗的副主任醫(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對兩組圖像進行軟閱片，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)對圖像進行重建、測量等分析，要求觀察者對腎臟腫瘤的有無進行記錄、計算出腫瘤的

12、檢出率，分別對三組橫軸位圖像及相應的三維后處理圖像的圖像質量進行綜合評價并打分。評分標準采用“5級評分法”:1分:很好;2分:較好;3分:一般，但不影響腎腫瘤診斷和對腫瘤的周圍侵犯、轉移的評估;4分:較差，對診斷有一定的影響;5分:圖像質量差，無法診斷。將A、B兩組病人分別獲得的三組圖像的評分結果進行兩兩比較，采用威爾科克森(Wilcoxon)符號秩和檢驗進行統(tǒng)計學分析，P＜0.05時認為差異具有統(tǒng)計學意義。通過Kappa檢驗對2位CT

13、診斷醫(yī)師進行一致性檢驗，當Kappa值≥0.75時認為診斷一致性較好;當0.75＞Kappa值≥0.4時，認為診斷一致性一般;當Kappa值＜0.4時，認為診斷一致性較差。
　　 結果：
　　 1.客觀評價
　　 1.1A組
　　 80kV，140kV，融合圖像（相當于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)。三者分別兩兩配對比較的結果: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)計學意義(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)。三者兩兩配對比較的結果: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)。三者兩兩配對比較的結果: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)計學意義(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兩兩比較的結果:100kV和120kV比較，差異無統(tǒng)計學意義(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)計學意義(t=0.262，P=0.795＞0.05)。
　　 2主觀評價
　　 2.1A組
　　 兩位CT診斷醫(yī)師對80kV、140kV、融合圖像（相當于120kV）三組圖像的質量評價一致性較好（Kappa值分別為0.819、0.954，P＜0.05）。對80kV，140kV

22、，融合圖像（相當于120kV）三組圖像的評分分別兩兩比較，統(tǒng)計分析比較的結果是:80kV與120kV的圖像相比，二者的圖像質量無明顯差異(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的圖像質量好。
　　 2.2B組
　　 兩位CT診斷醫(yī)師對100kV、140kV、融合圖像（相當于120kV）三組圖像的質量評價一致性較好（Kappa

23、值分別為0.769、0.845，P＜0.05）。對100kV，140kV，融合圖像（相當于120kV）三組圖像的評分分別兩兩比較。統(tǒng)計比較的結果是:100kV與120kV的圖像相比，二者的圖像質量無明顯差異(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的圖像質量好。
　　 結論：
　　 1.腎臟CT增強掃描采用80或100kV的低管電壓