本项研究由Yukichi Tanahashi等来自日本浜松医科大学放射科及浜松大学医院放射线服务部的研究人员共同完成，发表于Japanese Journal of Radiology（2024年，第42卷，第1243至1254页），并于2024年6月18日在线发表。
经导管动脉化疗栓塞（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）是目前治疗中期肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）的标准方案。近年来，随着系统性治疗领域的显著进展，TACE的适应证也随之演变，而超选择性TACE因其能够精确阻断最远端亚亚段肝动脉的供血，不仅对富血供肿瘤部分有效，对乏血供肿瘤部分也具有治疗效果，因此对提高疗效和保留肝功能至关重要。
在实施超选择性TACE时，准确评估微小供血动脉是手术成功的关键。然而，传统数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）对于检测肿瘤及供血动脉的灵敏度相对较低（分别为67%和55%）。已有研究表明，CT肝动脉造影（computed tomography hepatic arteriography，CTHA）在显示肿瘤及微小供血动脉方面显著优于DSA。此外，基于CTHA图像的自动供血动脉检测软件（automated feeder artery detection software）已成为超选择性TACE的标准引导技术。因此，提升CTHA图像质量对于实现更彻底的TACE治疗具有重要临床意义。
深度学习重建（deep learning reconstruction，DLR）技术通过基于神经网络的深度卷积模型，能够有效降低图像噪声并提高信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）和对比噪声比（contrast-to-noise ratio，CNR）。虽然既往研究已报道DLR在常规腹部CT中的优势，但尚无研究探讨DLR对动脉造影CT图像质量的影响。本研究旨在评估DLR对TACE术中CTHA图像血管显示、肿瘤增强效果及整体图像质量的影响，并确定DLR的最佳重建强度。
本项回顾性研究获得了浜松医科大学伦理委员会的批准，并免除了书面知情同意的要求。研究纳入了2021年7月至2022年4月期间接受CTHA检查以治疗肝脏病变的27名患者（其中男性18人，女性9人，平均年龄为75.7±9.7岁）。目标治疗病灶包括24例HCC、1例直肠癌肝转移和2例胰腺神经内分泌肿瘤肝转移。
所有CTHA及TACE操作均在混合血管造影CT系统上进行。依据肝总动脉DSA结果确定对比剂注射速率，对比剂采用生理盐水与300 mgI/mL水溶性碘对比剂按1:1比例混合进行双相注射。CTHA采集分别在对比剂注射开始后6秒、21.5秒和42秒进行容积扫描，或6秒、23.5秒和41.5秒进行螺旋扫描。
CT设备采用320排探测器CT扫描仪（Aquilion ONE/Nature Edition, Canon Medical Systems Corp.），配备自动管电流调制技术，扫描参数如下：管电压120 kVp，噪声指数SD值为8.5，探测器配置为容积扫描320排×0.5 mm、螺旋扫描80排×0.5 mm，球管旋转时间0.5秒，螺旋扫描螺距因子为0.813，容积扫描总曝光时间0.5秒，螺旋扫描总曝光时间4秒。
所有CTHA图像均采用三种不同的重建算法进行处理：（1）混合迭代重建（hybrid-iterative reconstruction，hybrid-IR）：即标准自适应迭代剂量降低3D算法（AIDR 3D mild）；（2）DLR轻度强度重建（DLR-m）：采用高级智能Clear-IQ引擎（Advanced Intelligent Clear-IQ Engine，AiCE）体部锐利轻度模式；（3）DLR强度重建（DLR-s）：采用AiCE体部锐利强度模式。
两位具有10年和2年体部CT阅片及介入放射学经验的放射科医师独立进行定量测量。测量内容包括亚段动脉（A1至A8）和亚亚段动脉（A2s至A8s）的CT值、肿瘤CT值、肝实质CT值以及皮下脂肪CT值。感兴趣区（region-of-interest，ROI）直径为2至10 mm，放置在0.5 mm层厚的轴位第一时相CTHA图像上。血管ROI尽可能包含血管腔而避免血管壁、钙化、血栓及伪影；肿瘤ROI置于强化最强的区域；肝实质ROI避免累及大血管、肿瘤和伪影。SNR计算为动脉CT值除以皮下脂肪CT值的标准差（standard deviation，SD）；肿瘤CNR计算为病灶与肝实质CT值之差除以皮下脂肪CT值的SD；图像噪声定义为皮下脂肪CT值的SD。
两位对重建方法不知情的放射科医师使用3D工作站对第一时相CTHA图像进行独立审阅。图像初始以预设软组织窗位（窗宽320 HU，窗位120 HU）显示，允许放射科医师自行调整窗设置。评估内容包括血管显示（锐利度和对比度）、病灶对比度以及整体图像质量（锐利度、颗粒感、伪影和总体诊断可用性），均采用5分制评分标准：5分为极好，4分为良好，3分为可接受，2分为亚优，1分为不可接受。为减少学习偏倚，三种重建图像的审阅间隔至少为2周。
一位具有10年经验的放射科医师回顾性分析血管造影图像以确定肿瘤供血动脉，并将自动供血动脉检测软件（Embolization Plan, Canon Medical Systems Corp.）回顾性应用于CTHA图像，评估其对供血动脉的检出率。两位具有2年经验的放射科医师在对供血动脉情况不知情的条件下，独立评估CTHA图像所显示的肿瘤供血动脉数量与显示质量，内容包括供血动脉对比度（4分制）、连续性（4分制）及置信度（4分制），并通过协商达成一致评价。
定量值采用重复测量方差分析及事后Tukey检验进行比较；定性评分采用Friedman检验及Wilcoxon符号秩检验进行两两比较；供血动脉检出率采用Cochran’s Q检验分析。P值小于0.05被认为具有统计学显著性，两两比较采用更严格的Bonferroni校正显著性水平（P<0.017）。阅片者间一致性采用加权Kappa分析评估。
DLR-s和DLR-m重建图像的亚段动脉及亚亚段动脉CT值均显著高于hybrid-IR图像（P均<0.001）。对于阅片者1，DLR-s的亚段动脉和亚亚段动脉CT值分别为795.4 HU和720.2 HU，DLR-m为777.0 HU和705.0 HU，而hybrid-IR仅为624.8 HU和558.8 HU。DLR-s的皮下脂肪SD值显著低于DLR-m和hybrid-IR（阅片者1分别为6.0、12.0和13.9，P均<0.001），提示DLR-s显著降低了图像噪声。
基于上述数据，DLR-s的亚段动脉、亚亚段动脉SNR以及肿瘤CNR均显著高于DLR-m和hybrid-IR。以阅片者1为例，DLR-s的亚段动脉SNR、亚亚段动脉SNR和肿瘤CNR分别为139.3、124.9和27.1，DLR-m分别为65.8、59.6和13.1，hybrid-IR分别为45.4、40.6和10.8（所有P值<0.001）。这些结果有力地证明了DLR能够通过降低噪声和维持血管内对比剂的高CT值来显著提升小血管和肿瘤的显示能力。
DLR-s在亚段动脉和亚亚段动脉的锐利度及对比度主观评分上均显著优于DLR-m和hybrid-IR（所有P<0.001）。两位阅片者对DLR-s亚段动脉锐利度的评分为4.8和4.4，而hybrid-IR仅为2.8和2.8。DLR-s的病灶对比度定性评分同样显著高于DLR-m和hybrid-IR（对于阅片者1，P<0.001），表明高强度DLR不仅提升了血管显示效果，还优化了病灶的可见性。
图像质量方面，DLR-s在锐利度、颗粒感、伪影及诊断可接受性各项指标均明显优于DLR-m和hybrid-IR（P≤0.001）。阅片者间对于图像锐利度和颗粒感评估的加权Kappa值分别为0.831和0.800，提示阅片者间具有高度一致性。
血管造影共确认47支供血动脉。自动供血动脉检测软件在hybrid-IR、DLR-m和DLR-s图像上的检出率分别为70.2%（33/47）、78.7%（37/47）和78.7%（37/47），三者间差异未达到统计学显著性（P=0.102）。假阳性血管数分别为hybrid-IR 8支、DLR-m 10支和DLR-s 7支（P=0.374）。人工评估的供血动脉检出率分别为hybrid-IR 85.1%、DLR-m 85.1%和DLR-s 87.2%，差异无统计学意义（P=0.368）。
然而，在供血动脉显示质量方面，DLR-s的对比度（3.8 vs 3.5和3.0）、连续性（3.3 vs 3.0和2.9）和置信度（3.4 vs 3.0和2.9）定性评分均显著优于DLR-m和hybrid-IR（P值从0.001至0.013）。两位阅片者间对于供血动脉对比度、连续性和置信度评估的加权Kappa值分别为0.866、0.807和0.874，表明阅片者间具有极好的一致性。这一结果说明，虽然DLR在本研究样本量下未显著提高检出率，但其显著提升了阅片者对已检出血管的显示质量和诊断信心。
螺旋扫描的平均CT容积剂量指数（CT dose index volume）和剂量长度乘积（dose–length product）分别为11.3 mGy和241.9 mGy·cm；容积扫描分别为7.3 mGy和116.4 mGy·cm。
本研究结论明确指出，深度学习重建技术能够显著提升CTHA图像中亚段及亚亚段肝动脉的SNR、肿瘤的CNR以及供血动脉的显示质量。与混合迭代重建相比，高强度深度学习重建（DLR-s）更适合作为TACE术中常规CTHA图像的重建方法。
本研究的科学价值在于：首次系统性地评价了DLR在经动脉造影CT中的应用价值，填补了该领域的知识空白。与既往经静脉增强CT研究结果一致，DLR能够有效降低图像噪声并提升血管对比度。然而，本研究进一步证实，由于经动脉增强CT的血管CT值远高于经静脉增强CT，使用较高强度的DLR并不会降低病灶的显著性，反而因噪声降低而带来整体图像质量的提升。
临床应用价值方面，CTHA引导下的超选择性TACE已成为标准流程，而喂养动脉的精准显示是决定治疗成功的关键环节。本研究结果表明，DLR-s能够提供更清晰的微小血管轮廓、更连续的血管走行显示以及更高置信度的评估，这对于介入放射科医师制定实施更精确的超选择性TACE方案具有直接的指导意义。此外，在维持图像质量的前提下，DLR还具有降低辐射剂量的潜力，这对需要反复接受TACE治疗的HCC患者尤为重要。
本研究具有多项创新之处：（1）首次针对经动脉造影增强CT（CTHA）场景探讨DLR的优化应用，而非传统的经静脉增强CT；（2）采用定量与定性双重评价体系，涵盖CT值、SNR、CNR以及多维度的主观视觉评分，证据链条完整；（3）将DLR对影像学指标的影响延伸至对临床关键决策指标——供血动脉显示质量的评估；（4）同时比较两种DLR强度与混合迭代重建的表现，为临床选择最优重建参数提供了直接依据。
研究团队坦诚地指出了本研究的局限性：（1）样本量相对较小，可能影响自动检出率差异的统计学显著性；（2）螺旋扫描和容积扫描未进行分层分析，但鉴于两种扫描模式对CT值和噪声的影响相似，该因素对结果的影响有限；（3）作为回顾性研究，未能评估对患者临床结局的最终影响；（4）研究对象纳入了不同类型肝脏肿瘤。尽管如此，研究团队建议未来进一步扩大样本量，并探索DLR背景下辐射剂量与图像质量的最佳平衡点，以期为临床实践提供更全面的指导。