姚洪祥，王新江，孫 紅，惠 萍，崔志鵬，安寧豫

0 引言

目前，CT已經(jīng)成為一種主要的醫(yī)學(xué)放射暴露源。最新的流行病學(xué)證據(jù)表明，高劑量頭顱CT的輻射會(huì)增加患白血病和顱腦腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)[1-3]，所以尋找一種降低CT劑量的新方法是目前迫切需要解決的問(wèn)題。CT最常用的重建算法是濾過(guò)反投影（filetered back projection，F(xiàn)BP）重建算法，該算法的特點(diǎn)是：當(dāng)降低放射劑量時(shí)，圖像信噪比會(huì)隨之下降。而自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）算法是最新的一種技術(shù)，與FBP算法相比，ASIR最大的優(yōu)勢(shì)是能在常規(guī)FBP算法表現(xiàn)為低信噪比時(shí)明顯提高圖像質(zhì)量，也就是說(shuō)ASIR能在低劑量掃描時(shí)提高圖像信噪比，因此ASIR為臨床低劑量掃描開(kāi)辟了一種新途徑。

對(duì)于 ASIR 算法，前人在胸部[4-6]、腹部[7-9]、心臟[10-11]及大血管[12]方面低劑量掃描進(jìn)行了大量的研究并報(bào)道，而在顱腦方面的應(yīng)用報(bào)道較少。本研究旨在發(fā)現(xiàn)ASIR在顱腦掃描中降低輻射劑量的證據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象

受試者來(lái)自于2011年3月至2013年5月解放軍總醫(yī)院門診就診患者，實(shí)驗(yàn)經(jīng)解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。受試者均簽署知情同意書。

納入標(biāo)準(zhǔn)：CT檢查示腦內(nèi)無(wú)明確病變，能順利并配合完成檢查，簽署知情同意書。

排除標(biāo)準(zhǔn)：CT檢查結(jié)果證實(shí)有以下疾?。海?）腦血管病，如腦梗塞或腦出血病史等；（2）腦腫瘤，如腦原發(fā)腫瘤、轉(zhuǎn)移瘤；（3）腦外腫瘤，如腦膜瘤等；（4）腦外傷；（5）異物；（6）其他顱內(nèi)疾病。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)采集

采用型號(hào)為Discovery CT 750HD寶石能譜CT，對(duì)32例受檢者進(jìn)行頭部掃描，年齡（74±16.48）歲。掃描條件120 kV、220mA，球管旋轉(zhuǎn)1 s。軸掃，間隔：5mm，層厚：5mm，共 24張圖像。

1.2.2 數(shù)據(jù)測(cè)量與處理

掃描結(jié)束后在雙側(cè)側(cè)腦室最大層面重建圖像，F(xiàn)OV 25 cm、層厚5mm、間隔20mm，共5層，分別將ASIR 值設(shè)定為 0%、20%、40%、60%、80%、100%重建圖像，窗寬為100HU、窗位35HU。在一側(cè)側(cè)腦室內(nèi)選取圓形感興趣區(qū)（region of interest，ROI）（面積為9.9mm2，周長(zhǎng)為7.8mm，像素點(diǎn)為30），測(cè)量不同的ASIR值時(shí)側(cè)腦室腦脊液的CT值與標(biāo)準(zhǔn)差（如圖1所示）。由2名高年資放射診斷科醫(yī)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，每一個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量2次后取平均值，采用雙盲的方法記錄數(shù)據(jù)。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 13對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，首先檢驗(yàn)病灶的CT值和標(biāo)準(zhǔn)差等數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

當(dāng)ASIR值為0%、20%、40%、60%、80%、100%時(shí)，側(cè)腦室腦脊液的CT值SD分別為（4.706±1.192）、（3.466±0.872）、（2.8±0.761）、（2.284±0.618）、（1.784±0.547）、（1.425±0.507），各組間具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P＜0.01，隨ASIR百分比的增加，圖像噪聲水平明顯降低。

圖1 不同ASIR值顱腦CT圖像質(zhì)量對(duì)比

3 討論

醫(yī)用輻射已成為人類接受X線照射最大的來(lái)源。特別是近年來(lái)CT技術(shù)的發(fā)展，病灶的檢出率大大增加，CT應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣泛，導(dǎo)致CT檢查次數(shù)在不斷增加，從而引起輻射劑量的增加。CT產(chǎn)生的電離輻射具有潛在致癌的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)增加患白血病和顱腦腫瘤等惡性腫瘤發(fā)生的幾率[1-2]，同時(shí)因CT掃描速度比較快，所以頭部CT掃描臨床應(yīng)用也越來(lái)越多，進(jìn)而帶來(lái)的是放射劑量的危害也越來(lái)越嚴(yán)重。因此，當(dāng)前降低CT輻射劑量、提高有效劑量是目前迫切需要解決的問(wèn)題。

隨著社會(huì)發(fā)展進(jìn)步和人們生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到放射防護(hù)的重要性。人們之前用了很多方法嘗試降低頭部掃描劑量[13-16]，如降低曝光量、遮擋腺體和眼睛等重要部位、自動(dòng)球管電流調(diào)節(jié)、傾斜掃描架避免掃描眼眶等，這些方法能在一定程度上降低CT掃描劑量。此外，學(xué)者們還嘗試在重建技術(shù)上降低輻射劑量，其中，臨床上采用FBP重建算法時(shí)是通過(guò)降低曝光量而達(dá)到降低劑量的目的。但這種方法的局限性在于：該方法會(huì)導(dǎo)致圖像噪聲的增加和圖像對(duì)比噪聲比的下降。這是因?yàn)椋篎BP重建方法雖然速度較快，但是該方法要求每次投影測(cè)量數(shù)據(jù)都是精確定量和完全的，而FBP重建方法對(duì)噪聲和偽影都很敏感，當(dāng)輻射劑量降低或投影數(shù)據(jù)采集不足時(shí)，重建出的圖像質(zhì)量就會(huì)很差。因此，為了保證圖像質(zhì)量，采用FBP重建方法就不能大幅度地降低CT掃描的輻射劑量。

ASIR重建方法是一種較新的重建方法。該方法使用從FBP算法獲取的圖像信息作為圖像重建的原始結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)建立系統(tǒng)噪聲模型并且利用迭代方法加以抑制，從而得到更加清晰的圖像。該方法是通過(guò)將FBP數(shù)據(jù)和ASIR數(shù)據(jù)按不同比例加權(quán)融合而達(dá)到不同程度的降噪效果。與FBP重建算法相比，AISR算法重建圖像時(shí)圖像噪聲更低[17]。本研究就是依據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行研究的，研究結(jié)果證實(shí)了AISR重建算法能有效地降低圖像噪聲。結(jié)果顯示，隨著ASIR數(shù)據(jù)按不同比例加權(quán)的增加，圖像對(duì)比越來(lái)越平滑，噪聲越來(lái)越小。也就是說(shuō)ASIR百分比的增加，圖像噪聲水平明顯降低。提高ASIR權(quán)重值能夠降低顱腦CT圖像噪聲，因此掃描時(shí)采用較高ASIR值重建圖像具有降低射線劑量的作用。本研究結(jié)果為臨床采用ASIR方法降低顱腦掃描劑量提供了理論依據(jù)。

本研究中，隨著ASIR算法比例加權(quán)的增加，F(xiàn)BP算法比例加權(quán)降低，圖像噪聲降低。從這個(gè)角度上也說(shuō)明，ASIR算法比FBP算法在降低圖像噪聲上更優(yōu)越，是一種更好的降噪手段，對(duì)于降低輻射劑量更有效。在臨床使用過(guò)程中，ASIR算法重建需要的時(shí)間很短（據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道不會(huì)超過(guò)5 min[18]），不會(huì)影響臨床的效率，說(shuō)明該算法有很好的臨床可行性。

本研究采用圖像中腦脊液作為測(cè)量對(duì)象，這是因?yàn)橛醒芯繉?duì)ASIR算法和FBP算法2組腦組織噪聲差異進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，ASIR算法組腦脊液圖像噪聲明顯下降，而腦白質(zhì)、顱骨和空氣的噪聲對(duì)比2組沒(méi)有差異[19]，原因是腦脊液密度接近于水的密度，且CT值相對(duì)比較恒定，不容易受其他因素的干擾。這里唯一需要考慮的是腦脊液流動(dòng)偽影造成的影響，而雙側(cè)側(cè)腦室內(nèi)腦脊液相對(duì)流速較慢，就有效地避免了這個(gè)問(wèn)題。顱骨和空氣CT值變化較大，同時(shí)與其他組織相鄰會(huì)有界面征，會(huì)給CT值測(cè)量帶來(lái)麻煩。腦白質(zhì)雖然沒(méi)有顱骨和空氣對(duì)于CT值影響那么大，但腦白質(zhì)本身在不同部位和纖維束走行都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。綜上所述，選擇側(cè)腦室腦脊液來(lái)測(cè)量CT值結(jié)果更科學(xué)。

本研究是ASIR技術(shù)在腦部CT掃描的初步研究，下一步我們將在測(cè)量劑量-長(zhǎng)度積值、CT劑量指數(shù)、CT有效劑量等數(shù)據(jù)方面，對(duì)ASIR重建方法在腦部CT掃描中應(yīng)用進(jìn)行深入研究。另外，本研究樣本量相對(duì)較小，積累數(shù)據(jù)采用大樣本量研究是我們下一步研究的內(nèi)容。再有，圖像噪聲的下降及劑量的降低是我們想要的，但是也不能一味地降低噪聲和劑量，圖像太過(guò)光滑會(huì)影響病變的檢出率，也不能達(dá)到影像診斷的要求。所以，如何在降低噪聲的同時(shí)又不影像圖像診斷和如何達(dá)到最優(yōu)化，是我們下一步要解決的問(wèn)題。

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