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编号:10267603
双螺旋CT门静脉血管造影最佳扫描层厚和螺距的研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1999年第5期
     作者:罗建光 刘顾岗 杨树仁 杨东益 沈树斌 李德泰

    单位:410011 长沙,湖南医科大学附属第二医院放射科

    关键词:门静脉造影术;体层摄影术,X线计算机;工艺学,放射学;对比研究

    中华放射学杂志990515 【摘要】 目的 评价双螺旋CT血管造影(SCTA)不同扫描层厚和螺距对门静脉成像质量的影响。方法 将4个猪肝制成血管模型,分别以5种不同的螺距、层厚(mm)的组合形式扫描。A组螺距为1.0,层厚2.5 mm;B组螺距1.5,层厚2.5 mm;C组螺距2.0,层厚2.5 mm;D组螺距1.0,层厚5.0 mm;E组螺距1.5,层厚5.0 mm。所有原始图像均采用最大信号强度投影(MaxIP)法处理。分析模型血管分支的显示与层厚和螺距的关系。结果 ⑴在SCTA图像质量方面,A、B 组的效果均佳,优于C组,而C组优于D组,D组优于E组。⑵重建血管影像有放大。 结论 ⑴双螺旋门静脉SCTA最佳扫描层厚为2.5 mm、螺距为1.5;⑵层厚对SCTA图像质量的影响大于螺距;⑶SCTA的主要缺点是可能高估或低估血管狭窄程度。
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    Experimertal collimation and pitch for imaging portal venous system using double spiral computed tomographic angiography LUO Jianguang, LIU Gugang, YANG Shuren, et al. Departmant of Radiology, the Second Affiliated Hospital of Hunan Medical University. Changsha 410011

    【Abstract】 Objective To optimize parameters with double spiral computed tomographic angiography(SCTA) for visualization of portal veins. Methods 4 pig livers were scanned with five different parameters A, B, C, D, E, the pitch×collimation(mm) were 1.0×2.5, 1.5×2.5, 2.0×2.5, 1.0×5.0, and 1.5×5.0 respectively. All images were reconstructed with maximum intensity projection(MaxIP). The relationship of visualization of the model vessele branches with the collimation and pitch were analysed. Results (1) In regard to resolution of the constructed SCTA images, both A and B parameter combinations were good and superior to C, D and E. The images quality of E was the worst. (2) The reconstructed vessels were found to be somewhat amplified. Conclusions (1) The optimized collimation is 2.5 mm and pitch is 1.5 for portal vein imaging using SCTA with MaxIP algorithm. (2) The effect of collimation is greater than that of pitch on image quality of SCTA. (3) The main defect of SCTA is over-estimation or under-estimation of vessel stenosis.
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    【Key words】 Portography Tomography,X-ray computed Technology, radiologic Comparative study

    螺旋CT血管造影(spiral computed tomographic angiogr- aphy,SCTA)是一种新的损伤性小的血管成像技术[1-3]。但其影像分辨率与扫描时的层厚和螺距关系较大,我们利用双螺旋CT扫描,应用不同扫描层厚和螺距对猪肝制备的血管模型进行SCTA,以探讨SCTA技术显示门静脉的最佳扫描层厚和螺距。

    材料与方法

    1. 实验材料与方法:取4个猪肝,清洁灌洗后,每个猪肝取2条较粗大血管,灌入牙科用藻酸盐印模材料(Jeltrate)与质量分数为60%的泛影葡胺混合液, 待混合液凝固后,即制成血管模型。每个猪肝摄X线平片及行CT扫描和重建(图1~6)。CT扫描参数组合分为A、B、C、D、E 5组,其螺距(是指X线管旋转1周时,床进距离与层厚的比值)与层厚(mm)的组合形式为:A组螺距为1.0,层厚2.5 mm;B组螺距1.5,层厚2.5 mm;C组螺距2.0,层厚2.5 mm;D组螺距1.0,层厚5.0 mm;E组螺距1.5,层厚5.0 mm。猪肝长轴方向与床进方向一致,每个标本以各组参数扫描1次,比较其血管像的优劣。以A组扫描时间最长,E组扫描时间最短。
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    2. 机器设备和成像方法:采用Elscint CT twin双螺旋 CT 机,螺旋方式扫描。 扫描条件为CT机固有设置,螺距小于或等于1.0时,120kV、200mAs、扫描角度为360°;螺距大于1.0时,扫描条件为120kV、120mAs 、扫描角度180°。以40%的层厚重叠重建横断面图像,以最大信号强度投影(maximum intensity projection, MaxIP)法重建冠状面影像。

    3. 影像质量评定标准:显示第1、2、3、4、5级分支血管且分支血管清晰、边缘光滑锐利者相应分别记为1.0分、2.0分、3.0分、4.0分、5.0分;4~5级分支血管模糊者扣0.5分;1~3级分支血管模糊者扣1.0分;似有似无者计为0分;每条血管的各级分支血管得分之和为最终总分。

    由于双螺旋CT螺距大于1时,mAs及扫描角度同步发生固定的变化, 故将此3者仅作为一个技术参数因素考虑。

, 百拇医药     4. 所有图像由2位具有高级职称医师行双盲法阅片,评价每个SCTA图像质量,所得结果进行统计分析。统计方法采用随机区组设计的方差分析[4]

    图1 猪肝制备的血管模型 图2 A组:螺距为1.0,层厚为2.5 mm 图3 B组:螺距为1.5,层厚为2.5 mm 图4 C组:螺距为2.0,层厚为2.5 mm 图5 D组:螺距为1.0,层厚为5.0 mm 图6 E组:螺距为1.5,层厚为5.0 mm

    结果

    1. 层厚的影响:由表1可知,A和D、B和E组间的配对

    表1 各标本于不同组合参数下图像质量的得分 标本号

    A组
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    B组

    C组

    D组

    E组

    1

    10.0

    10.0

    9.5

    6.0

    5.0

    2

    10.0

    9.5

, http://www.100md.com     9.5

    6.0

    5.0

    3

    14.5

    15.0

    10.0

    9.5

    6.0

    4

    15.0

    15.0

    14.5

, 百拇医药     14.5

    10.0

    5

    9.5

    9.5

    6.0

    6.0

    5.0

    6

    10.0

    9.5

    6.0

    5.0

, 百拇医药     5.0

    7

    10.0

    10.0

    9.5

    6.0

    5.0

    8

    10.0

    10.0

    9.5

    9.5

    6.0

, http://www.100md.com     注:随机区组设计方差分析,F=40.07, P<0.01;A组螺距为1.0, 层厚2.5 mm;B组螺距1.5, 层厚2.5 mm;C组螺距2.0,层厚2.5 mm;D组螺距1.0,层厚5.0 mm;E组螺距1.5,层厚5.0 mm比较,其螺距相同,但层厚不同,A组优于D组(q=8.188,P<0.01),B组优于E组(q=12.823,P<0.01),故认为层薄者可显示的分支血管较层厚者更细小,层薄者SCTA图像质量好。 2. 螺距的影响:由表1可知,A、B两组间配对比较差异无显著性意义(q=0.154,P>0.05),故不能认为2.5 mm薄层扫描时,螺距由1.0提高到1.5时,使SCTA影像质量下降;E组与D组比较,差异有显著性意义(q=4.789,P<0.05),即以5 mm层厚扫描时,螺距值由1.0提高到1.5时,SCTA成像质量下降,故认为扫描层的厚薄对螺距值提高后的成像质量有影响。另C组与B组比较,差异有显著性意义(q=4.325,P<0.05),故认为螺距提高过多时,薄层扫描也将使SCTA影像质量下降。

    3. 层厚和螺距的差别:C组和D组扫描速率相同,而C组影像优于D组(q=3.70,P<0.05),即螺距为2.0、层厚为2.5 mm的组合优于螺距为1.0、层厚为5.0 mm的组合,故认为层厚增大对SCTA图像质量的影响大于螺距提高的影响。
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    4. 最佳扫描层厚和螺距组合:由表1可知,A、B组显示血管分支最好,且两组无差别,而B组优于C组、C组优于D组、D组优于E组,又因为A组扫描时间最长,因此,认为B组为对该长度范围行SCTA成像的最佳扫描参数。

    5. SCTA MaxIP法显示的效果:另外我们发现SCTA MaxIP法所显示的血管影像较普通血管造影片粗大,且它随着层厚及螺距的加大而更明显,小血管由于放大明显而模糊,甚至仅隐约可见。尤其是与扫描层面平行的小血管显示差,说明MaxIP影像所显示的血管有放大、失真。

    讨论

    1. 层厚的影响:本研究表明,2.5 mm层厚扫描,细小分支血管显示较多,图像分辨率高,优于5.0 mm层厚扫描。这是由于层厚大于小血管直径时,由于部分容积效应影响,使小血管密度降低,图像对比分辨率下降,不利于小血管及狭窄血管的显示,尤其是与扫描层面平行的血管显示差,故SCTA易于造成过高估计血管狭窄的情况,严重的血管狭窄可被误认为闭塞[3,5,6]。但当血管内造影剂浓度高,强化显著,背景密度低时,也由于容积效应的影响,将管径夸大,且对狭窄管径的夸大程度超过对正常管径的夸大程度[6,7]。我们在对血管模型的扫描中,发现血管的放大现象是由于部分容积效应的影响。且此情况可随层厚的加大而明显。可见,观察SCTA图像时,有可能高估或低估狭窄血管,此为SCTA的最大缺点。
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    2. 螺距的影响:本组资料发现螺距提高,图像分辨率下降,不利于SCTA成像。这是由于螺距提高,使层敏感性曲线(slice sensitivity profile,SSP)加宽,使纵向分辨率下降[6,8]。而薄层时,螺距在一定范围内的加大,对SCTA成像质量影响不明显。Polacin等[8]报道薄层扫描时,螺距值稍增大,图像质量仅轻度下降,同本组结果一致,这与螺距大于1.0时,内插运算方式为180°,其SSP较内插运算方式为360°时显著变窄有关。我们又发现层厚加大(5.0 mm)时不利于螺距提高,这可能是由于层厚增大较多抵消了这种作用,我们曾在10例门静脉的CT血管成像中,以螺距为2.0,层厚为2.5 mm扫描,因图像噪声大,门静脉成像及肝内病变显示均差。而在血管模型的扫描中,螺距为2.0时未见类似现象,这是由于血管模型造影剂浓度高(200~600 HU),背景密度低的缘故,说明背景密度低,血管内造影剂浓度高,利于螺距值提高。

    3. 关于螺距和层厚的理想组合:螺距值加大及层厚的加宽均可使扫描速度加快,扫描范围加大,或缩短扫描时间,但空间分辨率下降;反之,则扫描范围缩小,或扫描时间延长,而空间分辨率提高。因此,要根据扫描范围长短及临床要求,精心设计扫描参数[9]。本组资料显示:螺距和层厚两者影响程度不一,层厚对SCTA图像质量的影响大于螺距的影响。因此,对长范围的扫描,在噪声允许的前提下,应通过提高螺距值而不是加大层厚来完成扫描。Rubin等[2]认为使用SCTA时,血管强化显著,可以忍受较大的噪声,且螺距为2.0时,有效层厚仅增加30%,但扫描范围可增大2倍,因此在SCTA中,应尽量将螺距提高,以使层厚变薄,获取最大的长轴方向分辨率。我们利用双螺旋CT扫描,发现A、B两组参数均佳,而B组可扫描范围长达225.0 mm(30秒扫描),因此,层厚为2.5 mm,螺距为1.5能满足门静脉SCTA成像要求,是较理想的扫描参数组合。
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    参考文献

    [1] Zeman RK, Silverman PM, Vieco PT, et al. CT angiography. Radiology, 1993,189:185-192.

    [2] Rubin GD, Silverman SG. Helical (spiral)CT of the retroperitoneum. Radiol Clin North Am, 1995,33:903-932.

    [3] Galanski M, Prokop M, Chavan A, et al. Renal arteral stenosis: spiral CT angiography. Radiology, 1993, 189: 185-192.

    [4] 金丕焕,主编. 医用统计方法. 上海:上海医科大学出版社, 1993. 54-56.
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    [5] Rubin GD, Dake MD, Napels, et al. Spiral CT of renal artery stenosis :comparison of three-dimensional rendering techniques.Radiology, 1994, 190:181-189.

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    [7] Brink JA, Lim JT, Wang G, et al. Technical optimization of spiral CT for depiction of renal artery stenosis: in vitro analysis. Radiology, 1995,194:157-163.

    [8] Polacin A, Kalender WA, Marchal G. Evaluation of section sensitivity profiles and image noise in spiral CT. Radiology, 1992, 185:29-35.

    [9] Brink JA. Technical aspects of helical (spiral) CT. Radiol Clin North Am, 1995,33: 825-842.

    (收稿:1998-04-02 修回:1999-01-20), 百拇医药