介绍
双能计算机断层扫描 (DECT) 是一种分析两种不同 X 射线能量照射数据以使用虚拟单色成像 (VMI) 进行诊断的技术。VMI 可以通过计算光电吸收和康普顿散射系数1的加权和来生成，可用于增强肝脏肿瘤的可视化。理论上，与对比增强 CT 中的肝实质相比，低能量 VMI 可以更好地描绘肝脏病变，因为当单一能量水平接近碘 K 边缘时，碘衰减迅速增加。2 , 3然而，一些转移性肝肿瘤在对比增强研究中显示出与实质的对比降低。因此，不仅使用增强CT，而且使用非增强CT来评估转移性肝肿瘤很重要。4 , 5然而，尚无研究同时使用对比增强和非对比增强 CT 来评估转移性肝肿瘤。平扫 CT 通常用于筛查和随访研究；然而，如果能够阐明检测转移性肝肿瘤的适当条件，这将在临床上有用。
在本研究中，我们使用 DECT 生成的虚拟单色图像，通过非对比和对比增强 CT 定性和定量分析转移性肝脏肿瘤，以确定最佳成像条件。

材料和方法
患者
我们机构的伦理委员会批准了这项回顾性研究，并免除了知情同意的需要。2019年4月至2022年12月期间接受对比增强腹部DECT并随访的腹部肿瘤肝转移患者由具有8年以上腹部影像经验的放射科医生识别。根据临床发现以及 CT 和/或磁共振成像 (MRI) 结果，所有患者均患有胰腺癌、结肠癌、胃癌、胆囊癌或胆管癌的转移性肝脏肿瘤。共有 41 名诊断为肝转移的患者接受了门静脉期腹部影像学检查。这项研究将低增强转移定义为在门静脉期与邻近肝实质相比表现出低衰减的病变。进一步排除以下情况：（1）有肝转移局部治疗史；（2）留置胆管支架、肝内胆管严重扩张、门静脉主干阻塞者；（三）临床已排除胆管炎的；(4) 由于造影剂剂量减少、图像质量差或屏气不良而导致图像评估困难的患者。我们排除了3例植入胆管支架的病例、2例严重肝内胆管扩张的病例以及4例既往接受过化疗的病例。共有 32 名患者（21 名男性，11 名女性；平均年龄，73.5 岁；范围，52-90 岁）接受了评估（肝内胆管严重扩张，或门静脉主干阻塞；（三）临床已排除胆管炎的；(4) 由于造影剂剂量减少、图像质量差或屏气不良而导致图像评估困难的患者。我们排除了3例植入胆管支架的病例、2例严重肝内胆管扩张的病例以及4例既往接受过化疗的病例。共有 32 名患者（21 名男性，11 名女性；平均年龄，73.5 岁；范围，52-90 岁）接受了评估（肝内胆管严重扩张，或门静脉主干阻塞；（三）临床已排除胆管炎的；(4) 由于造影剂剂量减少、图像质量差或屏气不良而导致图像评估困难的患者。我们排除了3例植入胆管支架的病例、2例严重肝内胆管扩张的病例以及4例既往接受过化疗的病例。共有 32 名患者（21 名男性，11 名女性；平均年龄，73.5 岁；范围，52-90 岁）接受了评估（肝内胆管严重扩张2例，既往化疗4例。共有 32 名患者（21 名男性，11 名女性；平均年龄，73.5 岁；范围，52-90 岁）接受了评估（肝内胆管严重扩张2例，既往化疗4例。共有 32 名患者（21 名男性，11 名女性；平均年龄，73.5 岁；范围，52-90 岁）接受了评估（图1）。原发肿瘤疾病包括胰腺癌 ( n = 20)、结直肠癌 ( n = 5)、胃癌 ( n = 3)、胆管癌 ( n = 1) 和胆囊癌 ( n = 3)。

图1。研究设计流程图以及纳入和排除标准。
CT 成像协议
使用 64 节多排 CT 设备（Revolution HD GSI；GE Medical Systems Healthcare，芝加哥，伊利诺斯州，美国）进行 DECT。所有患者均采用以下扫描条件进行双能分析：80 kVp和140 kVp快速kV切换双能扫描；光束准直80毫米；转速0.5秒/转；螺距为0.518。使用非离子造影剂（Omnipaque 300；Daiichi-Sankyo，东京，日本；或 Iopamiron 300；Bayer Healthcare，大阪，日本）。根据患者体重单独调整碘浓度，剂量为 2.0 mL/kg (600 mgI/mg)，持续 30 s（上限为 5 mL/s），使用插入肘前静脉的静脉导管。自动双注射器动力注射器（Dual Shot GX 7；NEMOTO，东京，日本）。

注射造影剂后各时相的延迟时间如下：动脉期，40 s；门静脉期，70秒；延迟相位，180 s。本研究期间对非造影图像和门静脉期图像进行了评估，因为在门静脉期动态 CT 成像可获取最高数值，以可视化缺血管肿瘤。图 6、7所有相位图均使用 ASiR-V 算法（GE Healthcare，Waukesha，WI，USA）以 30% 的水平用标准内核重建。使用宝石光谱成像观察器（GE Healthcare）以 2.5 毫米切片轴向重建使用具有七个能级（40/50/60/70/80/90/100 keV）的 VMI 获得的图像。

图像分析
一位拥有 20 多年经验的放射科医生使用腹部诊断成像对 32 名患者的转移性肝肿瘤进行了分析。在门静脉期测量肿瘤的最大轴径。选择≥5mm和≤20mm的转移性肝肿瘤，每个患者最多识别3个小结节。总共评估了 92 个病变（平均直径，8.6 ± 3.3 mm；平均直径，7.5 mm；范围，5-20 mm）。

定量分析
由具有 8 年腹部成像经验的放射科医生和具有 20 年 CT 成像经验的放射技师进行定量图像质量评估。通过在肝转移和接近正常的肝实质（100 mm 2）内设置圆形感兴趣区域（ROI）来获得平均测量值（Hounsfield单位[HU]）。不包括局部异质性和肿瘤坏死的区域。图像噪声被定义为脂肪的标准偏差(SD)，并通过测量腰部皮下脂肪(200mm 2 )内的ROI来计算。8 , 9所有测量均进行两次以提高数据再现性。

定性分析
在定性图像评估过程中，两名具有 12 年腹部 CT 判读经验的放射科医生对 CT 图像进行了评估。读者对患者的病史一无所知。他们向他们展示了一张简单的图表，并告知了结节的大致位置和大小。同一结节的所有七张图像以 40-100 keV 的 10 个增量随机排列在屏幕上显示。读者使用视觉模拟评分（VAS）对每个结节进行评分。他们被允许手动调整标准窗口设置。带有参考点的VAS用于读者的主观评价。在回答 VAS 项目时，受访者通过指示两个端点之间的连续线的位置来指定他们对陈述的同意程度。11根据VAS，评估以下质量标准： 病变边界（0 = 不良病变边界，10 = 极好病变边界）；病灶勾画（0 = 病灶勾画较差，10 = 病灶勾画非常好）；整体图像质量（0 = 图像质量较差，10 = 图像质量优秀）；和图像噪声（0 = 明显的图像噪声，10 = 没有相关的可感知图像噪声）。为了检查边界和勾画评分的主观评分是否根据结节的大小而显示出显着差异，将受试者分为以下组：大结节组，8-20 mm；小结节组，5-7毫米；中位结节组，7.5毫米。然后比较各组的主观评价得分；选择 40 keV 是因为它是后处理工作站程序可用的最低能量。我们选择 70 keV，因为它最接近使用 120 kVp 多色技术获得的整体图像外观。12 , 13预计在较高能量下对比度会下降，上限设置为 100 keV，这是临床上可接受的。

统计分析
使用 EZR 版本 1.33（日本埼玉县自治医科大学埼玉医疗中心）进行统计分析，该版本基于 R 和 R Commander。14连续变量表示为平均值±标准差。对正态分布变量进行柯尔莫哥洛夫-斯米尔诺夫检验。使用 Kruskal-Wallis 检验和 Steel 的事后检验对主观分数进行比较。15使用具有 95% 置信区间 (CI) 的双向混合模型中的组内相关系数 (ICC) 评估读者之间的一致性。ICC一致性分类如下：差，<0.20；中等，0.21–0.40；良好，0.41–0.60；优秀，≥0.61。16Mann-Whitney U 检验用于比较每个结节尺寸的每个 keV 的主观评分，根据它们是否大于或小于整个结节的中值尺寸将其分组。

结果
定量分析
定量图像分析的所有结果列于表1中。非造影 CT 的平均 SNR 计算显示 100 keV 的最高值 (3.9 ± 1.2)。与低 keV 图像相比，100 keV 图像产生明显更高的 SNR。增强CT的信噪比在60 keV处表现出最高值（5.5±1.8），在100 keV处表现出最低值（4.9±1.6）。非造影 CT 研究期间肝转移的最高 CNR 值在 90 keV 和 100 keV 处观察到（分别为 1.5 ± 0.6 和 1.5 ± 0.7）。两者均与40 keV（1.2±0.5）下的比较，观察到显着差异（p< .001)。增强CT的CNR在40 keV处表现出最高值（3.0±1.3），在100 keV处表现出最低值（2.6±1.2）。然而，任何 keV 值均未观察到显着差异。图 2和图 3显示了使用 VMI 获得的图像重建的病例。

定性分析
定性图像分析的结果列于表2中。病灶边界的定性分析提供了 40 keV 的最高评分（读者 1，5.1 ± 2.1；读者 2，4.7 ± 3.2；ICC，0.77；95% CI，0.66–0.85），其次是 50–70 keV。然而，两个读取器在 40 keV 时的整体图像质量和图像噪声评价最低（读取器 1 分别为 4.9 ± 0.8 和 4.9 ± 0.7；读取器 2 分别为 2.2 ± 1.1 和 1.9 ± 1.1；p < .001； ICC，0.28；95% CI，20.1 至 0.5）。相比之下，80 keV 至 100 keV CT 图像显示出最佳的整体图像质量（p< .001)。对于对比增强 CT，100 keV 的整体图像质量和噪声得分最高（读卡器 1 分别为 9.8 ± 0.9 和 9.7 ± 1.4；读卡器 2 分别为 7.1 ± 1.0 和 7.1 ± 1.1；p < .001 ）。这些项目在低 keV 值下表现出低分数。关于病灶边界和轮廓，40 keV 的得分显着高于 100 keV ( p < .001)，并且具有极好的一致性（ICC，0.63；95% CI，0.44-0.75）。表3总结了根据病变大小的病变边界和轮廓评估的结果。与相同的keV值相比，大结节组（8-20 mm）的总体得分往往高于小结节组（5-7 mm）。然而，只有读者 1 的描绘得分具有统计显着性（p < .05)。在比较相同大小的结节时，40 keV 与 70 keV 以及 40 keV 与 100 keV 下的非对比图像显示小结节（5-7 mm）存在显着差异。对于大（8-20 mm）结节，40 keV 与 100 keV 的非对比图像中病灶边界和轮廓存在显着差异。对比增强 CT 显示，两位读码器在 40 keV 与 100 keV 下对大（8-20 mm）结节提供的描述和边界评分存在显着差异。

讨论
CT 扫描通常用于整体评估转移性肝肿瘤。中井等人。分析了增强CT无法检测到的转移性肝肿瘤；他们将此归因于对比增强 CT 上转移性肝肿瘤和肝实质之间的低对比度以及背景中脂肪肝的存在。17因此，单独使用增强 CT 评估肝转移可能会漏掉结节，因此平扫 CT 与增强 CT 联合使用非常重要。4 , 5如果非造影 DECT 被证明是有效的，它可能会提高对肾功能不全或过敏导致造影剂使用困难的患者的诊断性能，或单独使用非造影 CT 筛查转移性肝肿瘤的效果。在本研究中，对非对比DECT图像的主观评价的比较表明，40 keV下的病灶边界和勾画得分显着高于更高keV（70-100 keV）的病灶边界和勾画得分。这些结果表明低 keV 非对比 DECT 对肝脏肿瘤的评估具有很高的功效。

与在 40 keV 的非对比图像上评估结节的高评级相反，整体图像质量和噪声评分的评级较差。在低keV的非对比DECT过程中，软致密组织的对比度较低，图像噪声的增加超过了对比度。8然而，由于在本研究中读者可以自由调整窗口水平，并且即使在低 keV 下也能获得较高的主观评分，因此我们认为 40 keV 也适合使用非造影 CT 检测肝脏肿瘤。

在非对比 DECT 图像的读者主观评分中观察到显着差异，尤其是小结节（5-7 毫米）的主观评分。这些结果与研究结果一致，这些研究发现，随着肿瘤-肝脏对比度的增加，较小（6毫米）病变的检测可能会改善并变得比较大病变更好。18将肿瘤和肝脏之间的对比度增加约 20-35 HU，可显着提高直径为 6-14 毫米的小型肝脏肿瘤的检出率。在非增强 CT 条件下，肝脏和结节的 CT 值差异在 40 keV (39.0 ± 15.5) 时比在 100 keV (15.6 ± 6.7) 时更大，并且即使在我们研究的这些条件下也能提供更多对比度。

尽管 40 keV 的非对比图像具有较高的局部主观评分，但由于噪声增加，CNR 和 SNR 低于较高 keV 的图像。然而，CNR 没有考虑空间分辨率和噪声空间相关性；因此，主观评分可能与病变的 CNR 无关。19尽管主观分数和定量分数之间存在差异，但与更高 keV 相比，40 keV 下对比度相对于增加的噪声的优越性可能有助于提高节点边界和轮廓的主观分数。

有趣的是，与 70 keV 相比，40 keV 的非对比图像显示轮廓和边界分数显着改善。然而，对比CT，40 keV和70 keV之间没有显着差异，只有40 keV和100 keV表现出显着差异。这可能是因为在对比度增强研究期间，当对比度最初清晰时，keV的差异受结节评估的影响较小。在非造影条件下检测转移性肝脏肿瘤时，40 keV 被认为比 70 keV 更有效。

据报道，对比增强的 40 keV 图像显示，与其他高 keV 图像相比，病变的对比度和轮廓有所改善，15，并且边界和轮廓的主观得分最高。然而，整体图像质量和噪声往往得分较差。其他研究也表明，虽然低 keV 图像提高了对比度，但它们显着增加了噪声，这表明它们限制了 VMI 的诊断效用。20关于降噪，一些研究报道了低能量 VMI 使用更宽的窗口设置，并在 VMI 期间在 40 keV 时获得了最高的主观图像噪声和图像质量得分。9适当的窗口级设置对降噪的贡献表明可以更方便地提高低keV能量的有效性。

考虑到读者间的一致性，病灶边界和轮廓非常好（ICC，0.77至0.54），图像噪声和整体图像质量较差（ICC，0.38至-0.1）。测试读数达成一致对于 VAS 评估非常重要。11在这项研究中，读者之间的测试阅读很少且一致性不够，这可能导致了分数的差异。然而，每个读者的评价趋势是一致的，在低keV下病灶边界和勾画良好，但噪声和整体图像质量较差。

这项研究有几个局限性。首先，由于本研究的回顾性，可能存在不可避免的选择偏差。其次，研究样本相对较小，这可能降低了诊断性能比较的统计功效。需要更大的样本量来证实本研究的结果。第三，缺乏组织学证据使得无法比较诊断准确性。尽管不可能根据准确的病理结果证明转移，但 MRI 结果和大小转变等临床信息表明转移性肿瘤的证据足够有效。

总之，使用低 keV 成像与非对比和对比增强 DECT 有助于确定病灶边界和描绘小型转移性肝肿瘤。