上腹部CT增强扫描是肝硬化患者常用的检查方法之一，重度肝硬化患者(肝功能为Child-Pugh C级，合并门脉高压症)大多伴有肝肾心功能的损害，低对比剂量的选择对肝肾功能有很好的保护作用^[1-2]，但对比剂量的减少，加上重度肝硬化患者常伴有大量的腹水，会直接影响实质脏器及血管的增强效果。CT能谱扫描利用最佳CNR曲线可得到血管与周围组织最佳keV单能量图像，低keV可提高组织的信噪比来弥补低对比剂量造成的组织CT增强值减低，从而降低对比剂量。适应性统计迭代重建-V (adaptive statistical iterative reconstruction Veo, ASIR-V)技术是Revolution CT新的一种重建算法，前置ASIR-V可依据噪声指数(noise index, NI)通过调节管电流而间接降低辐射剂量，后置ASIR-V可直接降低图像噪声，从而提高图像质量，且较ASIR降低噪声程度更明显^[3-4]；前后置ASIR-V最佳百分比值的联合有利于降低辐射剂量的同时保证图像质量。目前已有文献报道能谱单能量图像联合ASIR重建技术在降低对比剂量的应用，也有优化前后置ASIR-V百分比降低辐射剂量的研究^[5-6]，但尚未有两者联合在肝硬化患者腹部增强方面的应用，本研究皆在通过Revolution CT能谱扫描单能量图像联合前后置ASIR-V技术，探讨其对于重度肝硬化患者降低对比剂量及辐射剂量方面的应用价值。

1.研究对象：前瞻性收集2018年3月至9月期间，在本院行上腹部增强扫描的268例肝硬化患者，纳入标准：临床实验室及影像学检查确诊为肝硬化，肝功能Child-Pugh分级为C级；同时伴有腹水, 静脉曲张出血，脾大、脾功能亢进，有/无肝性脑病；能耐受常规CT增强扫描，无过敏史，无严重的肾功能受损。排除标准：合并肝脏占位性病变，病灶直径≥3 cm；合并门脉癌栓、动-门脉瘘；肝脏、脾脏术后患者。将满足条件的肝硬化患者126例，按随机数表法，分为对照组、能谱组和联合组，每组各42例，其中原发性小肝癌6例，肝血管瘤8例，肝囊肿26例，肝再生结节10例，转移瘤1例，以上病灶直径0.5~2.8 cm；单纯肝硬化75例。一般资料列于表 1，各组间具有可比性。本研究获医院伦理委员会批准，所有研究对象均在检查前签署知情同意书。

表 1(Table 1)

表 1 对照组、能谱组和联合组患者一般情况比较(x±s) Table 1 Comparison of general situation among control, spectral and combined groups(x±s) 组别 例数 性别 年龄(岁) 身高(cm) 体重(kg) BMI(kg/m2) 男 女 对照组 42 23 19 51±12 168±9 71±10 25.78±3.38 能谱组 42 24 18 46±10 166±10 63±13 26.04±2.40 联合组 42 26 16 49±14 165±8 68±12 27.23±3.66 F值 0.474 a 0.642 1.187 1.232 0.876 P值 0.623 0.812 0.368 0.395 0.578   注：BMI.体质量指数。a为χ2值

表 1 对照组、能谱组和联合组患者一般情况比较(x±s) Table 1 Comparison of general situation among control, spectral and combined groups(x±s)

2.扫描方法与图像重建：所有患者采用美国GE公司Revolution CT，行肝脏动脉期和门脉期双期增强扫描，扫描范围自膈顶至双肾下极。对照组采用常规120 kV扫描模式，自动管电流100~600 mAs，X射线转速为0.5 s/周。能谱组和联合组采用能谱扫描模式，单源高低电压(80、140 kVp)瞬时切换技术，噪声指数为10 HU。螺距1.375:1，准直器宽度为0.625 mm×64，层厚5 mm，层间距5 mm。对照组对比剂含碘量420 mg I/kg，能谱组和联合组对比剂含碘量300 mg I/kg，对比剂总注射时间为30 s，注射流率根据对比剂总量而定(范围为3~4 ml/s)。先行平扫后行增强扫描，分别自注射对比剂后30、60 s行肝动脉期和门脉期扫描。对照组采用FBP重建，能谱组利用能谱扫描重建得到60 keV单能量图像，联合40%ASIR-V后置重建。联合组采用能谱扫描分别得到50和60 keV单能量图像，前置ASIR-V参考文献中腹部体模^[5]和腹部增强扫描^[6]推荐的最佳比值选择40%重建，并将较低的keV联合较高的后置ASIR-V百分比值^[7]进一步分为两个亚组，即为50 keV联合50%ASIR-V后置组、60 keV联合40% ASIR-V后置组。

3.数据测量与分析：所有数据采集、测量与分析在AW4.6(美国GE公司HealthCare)工作站进行。动脉期、门脉期图像上将感兴趣区(ROI)分别放置于肝脏、背部肌肉，腹壁皮下脂肪，动脉期腹主动脉和门脉期门静脉内并测量CT值，取腹壁脂肪组织CT值的标准差(standard deviation, SD)为背景噪声值。腹主动脉测量ROI放置于腹腔干起始水平，直径约为腹主动脉内径的1/2，ROI面积为50~90 mm²。肝脏选择第一肝门层面，在肝右叶内选择3个ROI，ROI面积为60~100 mm²，避开大血管及病灶，取其平均值为最终测量值。

4.图像质量比较

(1) 客观指标：计算双期肝脏、动脉期腹主动脉及门脉期门静脉平均CT值和对比噪声比(contrast to noise ratio, CNR)值，并比较各组间同一指标ROI CT值和CNR值的差异，CNR_ROI=(CT_ROI-CT_背部肌肉)/SD，其中CT_ROI为ROI的CT值，CT_背部肌肉为背部肌肉的CT值，SD值为腹壁皮下脂肪组织CT值的标准差。CT值大小显示脏器及血管的增强程度，CNR值高低显示组织和脏器与周围结构间对比度，SD值反映图像噪声大小。

(2) 主观评分：由两名具有5年以上工作经验的放射科医生在不知晓患者基本信息及分组情况下进行。①总体图像质量评分标准分为5个等级^[8]：1分(极差)：噪声及伪影大，解剖结构模糊，无法诊断；2分(较差)：噪声较大，细小结果显示不清，不能满足诊断；3分(中等)：噪声明显，部分解剖结构显示欠佳，基本满足诊断；4分(良)：噪声较小，细小结构显示尚清，能满足诊断；5分(优)：无明显噪声及伪影，细小结构显示清晰，完全满足诊断。②肝动脉和门静脉血管分支显示情况分4个等级^[9]：1分：仅能显示血管主干；2分：能显示血管的2级分支；3分：能显示血管的3级分支；4分：能清晰显示血管的4级分支。

5.辐射剂量：记录对照组、能谱组和联合组平扫、动脉期、门脉期的容积CT剂量指数(CT dose index volume, CTDI_vol)和剂量长度乘积(dose length product, DLP)，计算有效剂量E，E=DLP×0.015，并比较不同组间辐射剂量的差异。

6.统计学处理：采用SPSS 20.0软件进行分析。定量资料符合正态分布，采用x±s表示。患者的年龄、体重及BMI值、辐射剂量、CT值及CNR的比较经方差齐性检验均采用独立样本的单因素方差分析(ANOVA)，组间两两比较采用SNK法，组间性别构成比采用χ²检验。图像质量的主观评分采用等级资料的秩和检验(Kruskal-Wallis H)，组内两两比较采用Mann-Whitney U检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

1.图像质量客观指标：双期对照组、能谱组、50 keV联合50% ASIR-V后置组和60 keV联合40%ASIR-V后置组腹主动脉、肝脏、门静脉CT值及CNR值结果列于表 2，3；CT值和CNR值，除门脉期肝实质外，腹主动脉、门静脉、动脉期肝实质能谱组和联合组与对照组差异有统计学意义(F=4.293 ~13.134，P＜0.05)，两两比较以上指标50 keV联合50% ASIR-V后置组较对照组升高(q=1.825 ~3.736，P＜0.05)，其余两组间差异无统计学意义(P>0.05)；图像噪声联合组和能谱组较对照组下降，但组间差异均无统计学意义(P>0.05)。

表 2(Table 2)

表 2 4组间动脉期图像CT值、对比噪声比和图像噪声比较(x±s) Table 2 Comparison of CT number, contrast to noise ratio (CNR) and image noise among four groups in arterial phase(x±s) 组别 例数 腹主动脉 肝脏 噪声 CT值 CNR CT值 CNR 对照组 42 296.39±34.80 29.12±3.21 61.65±10.41 1.08±0.26 9.86±0.71 能谱组 42 302.86±42.25 31.23±4.41 63.32±12.82 1.16±0.49 8.68±0.95 50 keV联合50%ASIR-V后置组 42 316.70±58.34a 33.46±2.23a 67.26±13.83a 1.38±0.32a 9.40±0.34 60 keV联合40%ASIR-V后置组 42 298.39±34.80 30.49±3.21 62.18±11.16 1.12±0.39 9.06±0.61 F值 13.134 8.136 10.708 4.293 1.327 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.021 0.116   注：CNR.对比噪声比。a与对照组比较，q=1.825 ~2.932，P＜0.05

表 2 4组间动脉期图像CT值、对比噪声比和图像噪声比较(x±s) Table 2 Comparison of CT number, contrast to noise ratio (CNR) and image noise among four groups in arterial phase(x±s)

表 3(Table 3)

表 3 4组间门脉期图像CT值、对比噪声比和图像噪声比较(x±s) Table 3 Comparison of CT number, contrast to noise ratio (CNR) and image noise among four groups in portal vein phase(x±s) 组别 例数 门静脉 肝脏 噪声 CT值 CNR CT值 CNR 对照组 42 168.11±21.37 13.12±3.21 112.12±23.41 6.61±0.21 9.16±0.71 能谱组 42 165.13±28.52 13.73±4.41 108.32±32.78 6.87±0.38 8.38±0.95 50 keV联合50%ASIR-V后置组 42 179.50±36.02a 16.31±2.23a 117.58±28.42 7.02±0.16 9.60±0.34 60 keV联合40%ASIR-V后置组 42 169.13±18.52 13.57±4.41 109.12±41.41 6.72±0.21 8.76±0.61 F值 12.534 6.736 1.130 0.831 1.532 P值 ＜0.001 ＜0.001 0.321 0.588 0.093   注：CNR.对比噪声比。a与对照组比较，q=2.157、3.736，P＜0.05

表 3 4组间门脉期图像CT值、对比噪声比和图像噪声比较(x±s) Table 3 Comparison of CT number, contrast to noise ratio (CNR) and image noise among four groups in portal vein phase(x±s)

2.图像质量主观评分及血管分支显示情况：两名诊断医师分别对双期各组图像质量的总体评分、肝动脉、门静脉分支显示情况评分结果列于表 4；双期脏器图像质量的总体评分对照组、能谱组和联合组差异无统计学意义(P>0.05)；肝动脉和门静脉分支的显示组间差异有统计学意义(H=27.186~29.308，P＜0.001)，50 keV联合50% ASIR-V后置组分值最高，两两比较，能谱组和50 keV联合50% ASIR-V后置组较对照组差异均有统计学意义(Z=2.793~6.328，P＜0.05，表 4，图 1~3)。

男，61岁，体质量指数(BMI)为27.3 kg/m2，420 mg I/kg对比剂 图 1 120 kVp结合FBP重建图像A.动脉期；B.门脉期 Figure 1 Images of 120 kVp combined the filtered back projection reconstruction A. At arterial phase; B. At portal vein phase

注：男，43岁，体质量指数(BMI)为28.6 kg/m2，300 mgI/kg对比剂 图 2 能谱扫描60 keV单能量联合40% ASIR-V后置重建图像A.动脉期；B.门脉期 Figure 2 Images of spectral group with 60 keV combined with post-40% ASIR-V A. At arterial phase; B. At portal vein phase

注：女，64岁，体质量指数(BMI)为28.1 kg/m2，300 mgI/kg对比剂 图 3 能谱扫描单能量联合前置40%和不同后置ASIR-V重建图像A. 50 keV联合50% ASIR-V后置重建的动脉期图像; B. 50 keV联合50% ASIR-V后置重建的门脉期图像；C. 60 keV联合40% ASIR-V后置重建的动脉期图像；D. 60 keV联合40% ASIR-V后置重建的门脉期图像 Figure 3 Monochromatic images combined with pre-40% and different post-ASIR-V A. At arterial phase with 50 keV combined with post-50% ASIR-V; B. At portal vein phase with 50 keV combined with post-50% ASIR-V; C. At arterial phase with 60 keV combined with post-40% ASIR-V; D. At portal vein phase with 60 keV combined with post-40% ASIR-V

表 4(Table 4)

表 4 4组图像动脉期、门脉期总体图像质量和血管分支主观评分比较(x±s) Table 4 Subjective scores of overall image quality and vascular branches among four groups in arterial phase and portal vein phase(x±s) 组别 例数 动脉期 门脉期 肝动脉分支 门静脉分支 医师1 医师2 医师1 医师2 医师1 医师2 医师1 医师2 对照组 42 4.0±0.5 4.1±0.4 3.9±0.3 3.8±0.2 3.0±0.3 2.9±0.3 2.8±0.3 2.7±0.3 能谱组 42 4.1±0.3 4.2±0.2 4.1±0.4 4.1±0.3 3.0±0.4 3.1±0.4a 3.1±0.4a 3.0±0.4 a 50 keV联合50%ASIR-V后置组 42 4.0±0.2 4.1±0.3 3.8±0.3 4.0±0.4 3.2±0.3a 3.3±0.3a 3.1±0.3a 3.2±0.3a 60 keV联合40%ASIR-V后置组 42 4.1±0.4 4.0±0.5 3.9±0.5 4.0±0.4 3.0±0.5 3.1±0.5 2.9±0.5 3.0±0.5 H值 1.436 2.893 3.538 2.372 27.372 29.308 27.186 28.727 P值 0.126 0.061 0.059 0.079 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001   注：a与对照组比较，Z=2.793~6.328，P＜0.05

表 4 4组图像动脉期、门脉期总体图像质量和血管分支主观评分比较(x±s) Table 4 Subjective scores of overall image quality and vascular branches among four groups in arterial phase and portal vein phase(x±s)

3.患者辐射剂量比较：对照组、能谱组和联合组单期(动脉期/门脉期)CTDI_vol、DLP、E值能谱组与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)，联合组较能谱组和对照组下降，且差异均有统计学意义(q=-4.879~-2.531，P＜0.001，表 5)。能谱组和联合组对比剂含碘量较对照组减少约29%。

表 5(Table 5)

表 5 对照组、能谱组和联合组的辐射剂量比较(x±s) Table 5 Comparison of radiation dose among control, spectral and combined groups(x±s) 组别 例数 CTDIvol DLP E(mSv) 对照组 42 9.26±2.37 254.12±78.21 3.89±1.02 能谱组 42 8.83±1.52 236.23±54.41 3.62±0.80 联合组 42 7.05±2.85ab 188.31±62.23ab 2.75±0.71ab F值 18.817 26.056 24.249 P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001   注：CTDIvol.容积CT剂量指数；DLP.剂量长度乘积；E.有效剂量。a与对照组比较，q=-2.816、-3.732、-4.879，P＜0.001；b与能谱组比较，q=-2.531、-3.256、-4.682，P＜0.001

表 5 对照组、能谱组和联合组的辐射剂量比较(x±s) Table 5 Comparison of radiation dose among control, spectral and combined groups(x±s)

能谱单能量成像较常规CT扫描能够获得40~140 keV的单能量图像。Matsumoto等^[10]研究发现，显示70 keV单能量图CT增强效果相当于传统120 kVp图像。随着单能量水平的降低，碘的CT值逐渐升高。对比剂量减少时可以通过降低能量水平而得到与常规剂量下相当的增强效果。但随着keV值减低，图像的噪声增加，图像质量下降，50~60 keV单能量图像显示腹部脏器和血管时组织的CNR值较高。ASIR是早期迭代重建技术的一种，基于统计原理进行数据和图像空间迭代运算，选择最佳ASIR百分比可有效地降低图像的噪声。Zhu等^[11]研究结果表明，50和60 keV单能量图联合40%或50%ASIR重建用在腹部增强及门静脉血管成像可获得较高的对比度及最佳的图像质量。基于模型的迭代重建(model-based iterative reconstruction, MBIR)采用系统光学模型、系统噪声模型、被扫描物体模型和物理模型，系统噪声模型主要用于降低噪声、提高低密度对比度，后两者以减少图像伪影，其降低辐射剂量、减少图像噪声的能力强，但重建耗时较长，不适用于临床。ASIR-V结合ASIR实时重建和MBIR多模型迭代的优点，后置ASIR-V技术降低噪声和提高组织对比度较ASIR更为明显，较低的keV单能量图像噪声增加需联合较高的后置ASRI-V百分比值重建以获得更好的图像质量。本研究将60 keV单能量图像联合40%后置ASRI-V重建，50 keV单能量图像联合50%后置ASRI-V重建。结果显示，当对比剂碘含量较常规剂量减低约29%时，60 keV联合40%ASIR-V后置(能谱组)较常规120 kVp图像噪声降低，且肝动脉、门静脉及实质脏器的增强CT值无减低，可满足相似的增强效果；联合组50 keV单能量图，其组织的CT值、CNR值较60 keV升高，肝动脉和门静脉增强效果更明晰，且对肝动脉及门静脉分支显示的主观评分增高。该结果与Ma等^[12]和Lv等^[13]的研究结果相似，对比剂较Nagayama等^[14-15]用于腹盆腔增强扫描的含碘量(350 mg I/kg)减低14%。

CT扫描辐射剂量的减低可通过降低管电压及管电流的方法实现。有研究将管电压分别降至80、100 kVp时对比剂浓度和量、辐射剂量降低，但管电压减低会导致图像噪声明显增加，且单一能量(kVp固定)扫描很难依照患者个体差异及临床要求获得个性化扫描图像，亦不能得到双能扫描时的能谱信息^[16-17]。前置ASIR-V技术可依据噪声指数调整mAs大小，从而间接降低辐射剂量，而不影响脏器和组织的CT值。但随着mAs的减低，图像的噪声增加，组织的CNR值相应减低，此时需联合后置ASIR-V以降低噪声从而保证图像质量。随着前置ASIR-V百分比值的升高，辐射剂量降低的程度越明显，但图像的伪影增大，细微结构显示不清，主观评分下降。依据柴亚如等^[5]ASIR-V技术用于腹部体模和李莹等^[6]用于腹部增强扫描的结果显示，40%前置ASIR-V时图像质量最佳，当前置ASIR-V比值增高至50%时图像层次感不清，组织对比度模糊，对于肝功能明显减低的重度肝硬化患者来说，过高的前置ASIR-V比值图像质量降低会更明显。因此，本研究将前置ASIR-V比值设定为40%，结果显示60 keV联合40%前置ASIR-V重建组较能谱组图像噪声增高，组织的CNR值有所减低，但组间差异无统计学意义，整体图像质量评分近似，且可以满足诊断要求，而此时联合组较能谱组和对照组有效辐射剂量降低23%~36%。

对于重度肝硬化患者来说，肝脏形态改变，肝功能减低明显，肝脏的摄碘能力下降，多数伴有中到大量腹水，BMI值偏高，加上门脉高压时大量侧枝循环开放，以上均会影响肝实质及肝血管的显示，常规经验式的扫描模式包括对比剂的用量和扫描期相的设定通常难以获得最佳的图像，这也是CT成像的难点和重点所在。而能谱低keV单能量图像可提高组织的CT值从而改善脏器及血管的对比度，提高增强效果，且不同keV单能量的重建可弥补扫描时间不准确造成的影响，有利于分别显示脏器及血管情况，能充分满足临床对肝硬化患者行CT增强扫描时对肝内病变及肝血管显示的双重需求。此外，能谱扫描经后处理还可得到碘水及钙水图，从而获得更多能谱信息对病变进行定量分析^[18]。前置ASIR-V可降低辐射剂量，而后置ASIR-V可降低噪声提高图像质量，能谱单能量与前后置ASIR-V技术的联合，对于需要多次行CT增强扫描复查对比的肝硬化患者来说，可在保证图像质量的前提下减少对比剂及辐射对身体的损害。

本研究存在的局限性：只对肝硬化患者图像质量进行主观和客观评估，未对肝内占位性病变的诊断能力进行评价；前后置ASIR-V百分比的选择参照文献，未全面分析不同的ASIR-V百分比值下各组情况对比，这可能影响部分试验结果。

综上所述，能谱单能量成像联合前后置ASIR-V重建技术可降低对比剂量及辐射剂量的同时保证图像质量，对重度肝硬化患者上腹部增强扫描是可行的。