随着计算机体层成像(CT)增强技术在临床应用越来越广泛，其产生的电离辐射危害和碘对比剂诱导肾病及不良反应越来越引起人们的重视^[1-3]。腹部CT增强是鉴别腹部损伤、炎症、肿瘤及血管性疾病等的重要辅助手段，对临床的诊断价值极高。临床上对腹部疾病从发现到治疗、再到复查随访的过程中，必要且有条件时行单次甚至多次腹部CT多期增强检查^[4-6]。对超重及肥胖患者而言，通常需要更高的管电压、管电流及碘流量以保证图像质量，因此超重及肥胖患者所受电离辐射和总碘量也更高。

目前，宽体探测器、能谱CT成像、低管电压技术、迭代重建算法及深度学习算法等技术在加快CT扫描速度、提高图像质量、降低患者辐射剂量及总碘量方面越来越普及且具有临床应用价值^[7-10]。本研究基于全模型实时自适应统计迭代重建(ASiR-V)算法^[11]，采用不同扫描方案对超重及肥胖患者行腹部CT增强检查，比较其图像质量，辐射剂量及总碘量，期望在满足图像质量前提下，优化出患者所受辐射剂量和总碘量最低的扫描方案，同时探究能谱扫描模式显示腹部CT增强动脉期和门静脉期图像的最佳keV值。

1.患者资料：收集2022年9月至2023年8月来河北大学附属医院行腹部CT增强检查的90例超重及肥胖[24 kg/m² ≤体质量指数(BMI)＜28 kg/m²及BMI ≥ 28 kg/m²]患者，按随机数表法分为A、B、C 3组，每组30人。其中男51例，女39例；BMI为(24.22~33.20)kg/m²，平均(27.55 ± 2.24)kg/m²；年龄17~85岁，平均(54.54 ± 13.38)岁；体重60.0~102.0 kg，平均(76.19 ± 9.26)kg。3组患者的性别、年龄、体重及BMI之间的差异均无统计学意义(P＞0.05)。其中正常病例13例，肝、肾、脾囊肿51例，肝血管瘤16例，胰腺炎10例，胆囊和胆管疾病13例，肝占位钙化10例，肝恶性肿瘤3例，肾上腺腺瘤2例，肾癌2例，脾动脉瘤1例，胰腺癌2例，胃肠道疾病4例，腹膜后神经节瘤1例。

本研究经河北大学附属医院伦理委员会批准(批准编号：HDFY-2020-11)，经患者及其家属允许并签署知情同意书。纳入标准：①扫描区域无金属植入物。②无肝脏及脾脏切除术。③腹盆内无巨大肿物(> 5 cm)。排除标准：①严重心、肝、肾功能衰竭。②碘对比剂过敏。③妊娠哺乳期或无法配合检查的患者。

2.CT扫描和图像重建

(1) 扫描方法：所有患者均采用GE Revolution 256排能谱CT机(GE Healthcare, Waukesha WI, 美国)行腹部CT增强扫描，扫描范围上界为膈肌顶部，下界为髂前上棘。A组(能谱组)采用宝石能谱(GSI)模式联合低浓度对比剂(碘佛醇320 mg I/ml，江苏恒瑞医药股份有限公司)扫描方案；B组(低管电压组)采用低管电压(100 kVp)联合常规浓度对比剂(碘帕醇370 mg I/ml，上海博莱科信谊药业有限责任公司)扫描方案；A、B组均采用8 cm宽体探测器；C组(常规组)采用常规管电压(120 kVp)联合常规浓度对比剂(碘帕醇370 mg I/ml)及常规探测器扫描方案，作为常规组进行对照。其中A组管电流采用GSI Assist技术，B组和C组采用3D Smart mA技术。3组患者的相同扫描参数：机架转速0.5 s/rot；扫描视野(SFOV)：50 cm × 50 cm，矩阵512 × 512，扫描层厚、层间距均为5 mm。3组扫描参数见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 3组的CT扫描参数 Table 1 CT scanning parameters for three groups 扫描参数 A组 B组 C组 kV模式 能谱成像模式 手动模式 手动模式 管电压(kVp) 80~140 100 120 管电流(mA) 445 200~600 200~600 噪声指数 8.0 7.0 7.0 探测器宽度(mm) 80 80 40 螺距 0.992∶1 0.992∶1 0.984∶1 注：A组. 能谱组；B组. 低管电压组；C组. 常规组

表 1 3组的CT扫描参数 Table 1 CT scanning parameters for three groups

(2) 对比剂注射方案：选用20 G静脉留置针于患者右肘正中静脉穿刺，患者对比剂注射总量均为1 ml/kg，注射碘流率均为1.1 g I/s(注射碘佛醇320 mg I/ml、碘帕醇370 mg I/ml的速率分别为3.5、3.0 ml/s)^[12]，对比剂推注完成后以相同速率再推注30 ml生理盐水。扫描采用对比剂智能跟踪技术(Smart Prep)，将20 mm²椭圆形感兴趣区(region of interest, ROI)放置在膈肌下腹主动脉，设置触发阈值为150 HU，对比剂注射10 s后开始监测，当CT值到达触发阈值后，延迟5.9 s开始动脉期扫描，动脉期结束后30和150 s扫描门静脉期和延迟期。

(3) 图像重建：3组患者均采用前置50% ASiR-V联合后置60% ASiR-V技术自动重建图像，窗宽400 HU，窗位40 HU。其中A组患者动脉期和门静脉期图像按单能量50、55、60、65、70 keV分别重建出层厚和层间距均为0.625 mm的图像。将A、B组及C组所有0.625 mm层厚的图像传至GE AW4.7工作站及PACS系统进行测量和分析。

3.图像质量分析

(1) 图像质量客观评价：将ROI放置在所有图像肝门层面的腹主动脉(动脉期)、门静脉主干(门静脉期)、肝脏和脾脏，胰体层面的胰腺，肾门层面的肾脏(动脉期的肾皮质、门静脉期的肾髓质)及其同层面竖脊肌上，共16个感兴趣区域^[13]。其中肝脏和脾脏的ROI面积为(50 ± 2)mm²，腹主动脉、门静脉主干、胰腺和肾脏的ROI均为(20 ± 2)mm²；测量血管时应避开钙化、斑块及狭窄；测量器官时应尽量避开大血管和伪影及病变显著的范围。测量上述部位的CT值和噪声值(standard of deviation, SD)，计算图像对比度噪声比(contrast-to-noise ratio, CNR)：CNR =(CT值_{器官或血管} - CT值_竖脊肌)/SD_竖脊肌。

(2) 图像质量主观评价：由两位具有10年以上腹部诊断经验的放射科医师采用5分值评价标准对图像采用双盲法进行评分^[14-15]，最终取两位医师主观评分值的平均值。主观评分值≥ 3分为符合临床诊断要求。

4.辐射剂量与总碘量：记录各组患者的容积CT剂量指数(CTDI_vol)和剂量长度乘积(DLP)，并计算有效剂量(E)，计算公式为E = DLP × k，k = 0.015 mSv/(mGy·cm)^[16]。

计算每位患者的总碘量，计算公式：总碘量(g)= [患者体重(kg)× 1 ml/kg ×对比剂浓度(mg I/ml)]/1 000。

5.统计学处理：所有数据均采用SPSS 26.0软件进行统计分析。连续变量用x±s形式表示。采用单因素方差分析(ANOVA)比较3组患者的年龄、体重、体质量指数(BMI)及CTDI_vol、DLP、E和总碘量的差异，卡方检验比较性别差异。在A组各亚组与B组和C组双期图像的CT值均值、CNR均值及主观评分值均值的比较中，符合正态分布的采用单因素方差分析，不服从正态分布的采用Kruskall-Wallis H检验；使用单因素方差分析进行两两比较时，若方差齐采用Bonferroni结果；若方差不齐，则采用Tamhane′s检验结果。

采用Kappa检验评价两位放射医师对图像质量主观评分的一致性，Kappa ≥ 0.75为一致性好，0.40 ≤ Kappa＜0.75为一致性中等，Kappa＜0.40为一致性差。P＜0.05为差异有统计学意义。

1.图像质量客观评价分析

(1) 50和55 keV水平：A组各部位双期图像的CT值除动脉期肝脏与B组和C组无差异(P＞0.05)外，余均高于B组和C组(动脉期：F=130.02、19.39、69.35、102.38，门静脉期：F=49.83、38.95、46.64、84.90、44.37，P＜0.05)；除胰腺和肾脏双期图像的CNR高于B组和C组(动脉期：F=11.93、29.47，门静脉期：F=28.77、11.80，P＜0.05)外，余各部位双期图像的CNR均与B组和C组无差异(P＞0.05)。

(2) 60 keV水平：A组除门静脉期胰腺、肝脏和脾脏双期图像的CT值与B组和C组无差异(P＞0.05)外，余各部位双期图像的CT值均高于B组和C组(动脉期：F=130.02、69.35、102.38，门静脉期：F=49.83、44.37，P＜0.05)；除动脉期胰腺和肾脏双期图像的CNR高于B组和C组(动脉期：F=11.93、29.47，门静脉期：F=11.80，P＜0.05)外，余均与B组和C组无差异(P＞0.05)。

(3) 65 keV水平：A组各部位双期图像的CT值除动脉期肾皮质高于B组和C组(F=102.38，P＜0.001)，动脉期肝脏、门静脉期脾脏和胰腺的CT值低于B组和C组(动脉期：F=120.03，门静脉期：F=46.65、84.90，P＜0.05)外，余均与B组和C组无差异(P＞0.05)；除动脉期肾皮质图像的CNR高于B组和C组(F=29.47，P＜0.001)，门静脉期脾脏图像的CNR低于B组和C组(F=6.75，P＜0.05)外，余均与B组和C组无差异(P＞0.05)。

(4) 70 keV水平：A组除动脉期腹主动脉、脾脏、胰腺及肾皮质的CT值与B组和C组无差异(P＞0.05)外，余各部位双期图像的CT值均低于B组和C组(动脉期：F=120.03，门静脉期：F=49.83、38.95、46.65、84.90、44.37，P＜0.05)；除门静脉期脾脏图像的CNR低于B组和C组(F=6.75，P＜0.05)外，余均与B组和C组无差异(P＞0.05)。

B组与C组各部位双期图像的CT值和CNR之间差异无统计学意义(P＞0.05)，见表 2。

表 2(Table 2)

表 2 各器官和血管的图像质量评价(x±s) Table 2 Image quality evaluation of various organs and blood vessels(x±s) 组别 A组 B组 C组 F/H值 P值 50 keV 55 keV 60 keV 65 keV 70 keV 动脉期   竖脊肌SD 25.18±2.16 ab 21.90±1.68 ab 19.35±1.79 ab 17.04±1.14 16.05±1.57 16.51±1.62 14.71±1.85 160.978c ＜0.001   腹主动脉CNR 18.68±3.00 17.82±2.25 16.85±2.76 15.98±2.52 14.70±2.22 15.85±3.89 16.96±3.48 7.840c ＜0.001   肝脏CNR 0.61±0.43 0.62±0.46 0.64±0.36 0.66±0.34 0.68±0.46 0.69±0.47 0.81±0.66 0.392c 0.883   脾脏CNR 4.02±1.43 3.84±1.22 3.69±1.46 3.49±1.05 3.33±1.22 3.08±1.06 3.65±1.16 1.974d 0.071   胰腺CNR 4.02±1.09 ab 3.83±1.21 ab 3.60±0.90 ab 3.28±0.80 3.03±0.90 2.54±0.82 2.56±0.73 11.927d ＜0.001   肾皮质CNR 10.20±1.61 ab 9.73±1.95 ab 8.87±1.57 ab 8.41±1.63 ab 7.15±1.42 6.19±1.37 6.43±1.59 29.469d ＜0.001   主观评分 3.72±0.46 ab 3.80±0.52 ab 4.28±0.72 4.42±0.57 4.32±0.68 4.30±0.62 4.35±0.67 34.471e ＜0.001 门静脉期   竖脊肌SD 24.66±2.94 ab 22.18±2.64 ab 19.30±1.84 ab 17.53±1.83 16.04±1.85 16.61±1.56 14.61±1.63 151.689c ＜0.001   门脉主干CNR 7.19±1.81 6.77±2.04 6.21±1.56 5.83±1.39 5.42±1.21 6.08±0.92 6.28±1.33 4.106c ＜0.001   肝脏CNR 3.00±0.72 2.86±0.84 2.67±0.69 2.56±0.71 2.44±0.65 2.70±0.86 2.69±0.80 1.795d 0.102   脾脏CNR 3.72±0.96 3.43±0.81 3.18±0.70 2.89±0.57 ab 2.86±0.62 ab 3.55±0.69 3.63±0.74 6.754c ＜0.001   胰腺CNR 2.95±0.74 ab 2.61±0.74 ab 2.32±0.66 2.04±0.59 1.88±0.54 2.00±0.54 1.95±0.75 11.087d ＜0.001   肾髓质CNR 5.51±1.54 ab 4.98±1.40 ab 4.60±1.20 ab 4.24±1.30 3.58±0.94 3.56±0.83 3.50±1.03 11.795c ＜0.001   主观评分 3.48±0.51 ab 3.57±0.54 ab 4.27±0.76 4.18±0.99 4.05±0.63 4.22±0.67 4.07±0.55 41.268e ＜0.001 注：A组. 能谱组；B组. 低管电压组；C组. 常规组。每组30例。SD. 噪声，CNR. 对比度噪声比。a与B组比较，t=-8.67 ~ -0.69, P＜0.05；b与C组比较，t=-10.47 ~ -0.77, P＜0.05；c方差不齐，采用韦尔奇结果；d方差齐，采用方差分析；e方差不齐，采用H检验

表 2 各器官和血管的图像质量评价(x±s) Table 2 Image quality evaluation of various organs and blood vessels(x±s)

2.图像质量主观评价分析：两位放射医师对A组各亚组、B组和C组的图像质量主观评分一致性好(Kappa均≥ 0.75)，所有图像主观评分≥ 3分，均达到临床诊断要求。50和55 keV水平：A组双期图像的主观评分值均低于B组和C组(H = 34.47、41.27，P＜0.05)；60~70 keV水平：A组双期图像的主观评分值与B组和C组之间差异无统计学意义(P＞0.05)，分别在65和60 keV达到最高(4.42 ± 0.57，4.27 ± 0.76)。B组的主观评分值与C组相比差异无统计学意义(P＞0.05)，见表 2。

综上所述，60 keV是显示超重及肥胖患者腹部CT增强双期图像的最佳单能量值。3组典型病例的CT图像见图 1。

注：A组. 60 keV能谱组，女，50岁，BMI为25.61 kg/m2；B组. 低管电压组，男，57岁，BMI为26.06 kg/m2；C组. 常规组，男，52岁，BMI为26.12 kg/m2 图 1 3组典型病例的CT图像  A. 动脉期；B. 门静脉期 Figure 1 CT images of typical cases in three groups  A. Arterial phase; B. Venous phase

3.辐射剂量及总碘量：A组和B组的有效剂量较C组分别降低了24.72%和25.78%(F=29.73，P＜0.001)，A组与B组的有效剂量无统计学意义(P＞0.05)；A组的总碘量较B组和C组分别减少了12.50%和13.34%(F=12.17，P＜0.001)，B组与C组的总碘量无统计学意义(P＞0.05)，见表 3。

表 3(Table 3)

表 3 3组患者辐射剂量及总碘量(x±s) Table 3 Radiation dose and total iodine content in three groups(x±s) 组别 例数 CTDIvol (mGy) DLP (mGy·cm) E (mSv) 总碘量(g) A组 30 24.04 ± 0.87a 856.35 ± 81.51a 12.85 ± 1.22a 24.49 ± 3.08a B组 30 24.60 ± 0.94a 844.37 ± 80.68a 12.67 ± 1.21a 27.99 ± 2.85 C组 30 35.29 ± 4.44 1 138.12 ± 195.51 17.07 ± 2.93 28.26 ± 3.89 F/H值 64.487b 29.731c 29.731c 12.166d P值 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 注：A组. 能谱组; B组. 低管电压组；C组. 常规组；CTDIvol. 容积CT剂量指数；DLP. 剂量长度乘积；E. 有效剂量。a与C组比较，H = 64.49, F = 29.73、29.73、12.17，P＜0.05；b方差不齐，采用H检验；c方差不齐，采用韦尔奇结果；d方差齐，采用方差分析

表 3 3组患者辐射剂量及总碘量(x±s) Table 3 Radiation dose and total iodine content in three groups(x±s)

CT增强检查具有无创、方便、性价比高的优势，在临床应用越来越广泛。但CT检查产生的高电离辐射一直是大家关注的问题^[17-19]。由于超重及肥胖患者的体型更大，所以受到的电离辐射剂量通常会更高。目前降低CT辐射剂量的主要方法有：降低管电压或管电流、使用迭代重建算法、采用宽体探测器或增大螺距等^{[7, 20-21]}。CT增强检查中碘对比剂造成的肾脏代谢负担、持续性肾衰竭风险及心脑血管疾病发生率的增加同样是人们关注的焦点^[22-23]。虽然目前碘对比剂造成的急性肾损伤依然缺乏强有力的证据，但改变碘对比剂的浓度、注射总量、注射流速和理化性质等影响因素均会影响患者的安全性和耐受性，减少总碘量能使患者从中受益^{[3, 24-25]}。

GSI成像利用单源双能技术在0.25 ms内瞬时切换80和140 kVp，两种不同能量的X射线同源、同向地使物质产生不同的X射线衰减，能在40~140 keV范围内重建出101个CT值和噪声值都不同的单能量图像。低keV图像噪声大，主观评价相对不高；高keV图像下硬化伪影减少，图像逐渐趋于平滑，图像噪声更小，但对比度噪声比也相应减小^[26-27]。当keV增加到一定程度时图像反而失真，影响疾病检出率甚至可能出现“漏诊误诊”的情况。所以，在GSI扫描模式下应根据不同扫描部位和检查项目选择图像显示的最佳keV值。

本研究中A组采用GSI模式联合低浓度对比剂在超重及肥胖患者中行腹部CT增强扫描，不仅较采用常规浓度对比剂的B组(低管电压扫描方案)和C组(常规扫描方案)减少了12.50%~13.34%的总碘量，且60 keV的图像质量高于或等于B组和C组，达到很好的临床诊断效果。这是因为碘的κ边缘值为33.2 keV，有效能量在大于该值范围内随keV降低会放大显示碘原子在器官组织中的对比度，尤其在门静脉期更能体现其优势。腹部CT增强图像不仅需要诊断各类血管病变，更要兼顾诊断腹部实质器官和部分空腔器官及淋巴结等疾病。本研究结果显示，A组双期图像各器官和血管的CT值及CNR随keV的增加而逐渐降低(除外动脉期肝脏CNR)，客观评分值在50~60 keV最佳，主观评分值在60~70 keV时最佳，但噪声值在50和55 keV下较大。因此，60 keV是观察超重及肥胖患者腹部CT增强双期最佳的单能量值。只有动脉期肝脏的CNR随keV增加而升高。这可能是因为肝脏是人体最大的实质器官，动脉期对比剂经肝总动脉流入肝左中右动脉，再到分布肝脏各处前，肝实质平均吸收的碘浓度低，在不同keV能量水平下X射线衰减系数变化不大，而噪声值变化较大，导致动脉期肝脏图像的CNR不降反升。临床实践中也发现，对大体重或循环不好、对比剂推注不佳的患者，可以通过低keV图像弥补动静脉显示不佳造成的图像质量下降，不用增加对比剂量或再次扫描，从而避免患者接受更多的辐射剂量及总碘量。

由于X射线量的输出与管电压的平方成正比，所以降低X线辐射剂量最有效的方法之一是降低管电压。当使用相同的mAs值时，光子量相同，低管电压所产生光子质比高管电压低得多，辐射剂量随之降低，但光子质越小图像噪声就越大，图像质量会受到影响^[28-29]。其次，探测器宽度、螺距、旋转时间和扫描范围共同影响总曝光时间，患者在扫描过程中受X射线照射的时间越少，也会减小辐射剂量。

本研究结果显示，A组和B组的有效剂量较C组降低了24.72%和25.78%，这是因为A组和B组分别采用能谱和低管电压模式输出的X射线光子能量比常规管电压C组要低。与此同时，A组和B组均采用8 cm宽体探测器，而C组采用4 cm常规探测器，相同扫描范围下探测器越宽，球管旋转一周进床的距离越长，总曝光时间就会减少，因此患者所受辐射剂量就会更低。本研究中，A组和B组的辐射剂量均明显低于C组，但其图像质量却未受到因X射线能量的减少产生的图像噪声的影响，这归功于全模型实时迭代重建算法。ASiR-V是第三代迭代重建算法，它结合Veo技术和多模型(噪声、对象、物理)重建，具备低对比度分辨率高、重建速度快，降噪能力更强的优势，因此保证了图像质量。

本研究的不足：样本量较少且属于单中心研究；图像质量评价未涉及到各部位病灶的检出率；未对ASiR-V不同前后置权重水平进行更细化研究。

综上所述，基于8 cm宽体探测器的GSI模式联合320 mg I/ml对比剂，同时将单能量值设为60 keV是超重及肥胖患者行腹部CT增强的最佳扫描方案。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明  高恺负责论文撰写、患者数据收集；马泽鹏负责图像质量分析；张天乐负责实验数据统计；刘子岩和丁玮负责数据统计分析和核对；赵永霞负责总体实验设计指导，指导论文修改