孫昊洋，李文武

（1.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，山東 濟(jì)南 250001；2.山東省腫瘤防治研究院放射科，山東 濟(jì)南 250001）

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iDose 6迭代重建在降低盆腔CT掃描輻射劑量中的應(yīng)用

孫昊洋1，李文武2

（1.山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院放射科，山東 濟(jì)南 250001；2.山東省腫瘤防治研究院放射科，山東 濟(jì)南 250001）

目的：探討應(yīng)用iDose 6迭代重建在獲得高質(zhì)量CT圖像前提下，能否降低盆腔CT掃描的輻射劑量。方法：選擇57例行盆腔CT增強(qiáng)掃描的患者作為研究對象，均行常規(guī)劑量（120 kV，200 mAs）及低劑量（120 kV，60 mAs）CT掃描。低劑量掃描分別行濾波反投影（FBP）重建、iDose 6迭代重建作為觀察組；常規(guī)劑量掃描圖像行FBP重建作為對照組。由2位醫(yī)師觀察記錄2組的輻射劑量及圖像質(zhì)量評價的主客觀指標(biāo)。結(jié)果：觀察組輻射劑量為對照組的25.71%；觀察組iDose 6迭代重建圖像主客觀指標(biāo)與對照組差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。結(jié)論：iDose 6迭代重建技術(shù)可顯著提高CT圖像質(zhì)量，有助于降低盆腔CT掃描的輻射劑量。

體層攝影術(shù)，X線計算機(jī)；迭代重建；輻射劑量；低劑量

［Abstract］Objective：To reduce the radiation dose of pelvic CT scan by using iDose6 iterative reconstruction to improve the quality of CT images.Methods：57 patients who should be performed pelvic enhanced CT scan were selected in our study.The patients were performed pelvic enhanced CT scan with standard radiation dose（120kV，200mAs）and low radiation dose（120kV，60 mAs）.The standard radiation dose images were reconstructed with filtered back projection（FBP）as control group，and low-dose images were reconstructed separately with FBP and iDose6 iterative reconstruction as test group.Two radiologists evaluated and recorded the radiation dose，objective and subjective image quality.Results：The radiation dose of test group was 26% of control group.No statistical difference was found between the low-dose images with iDose6 iterative reconstruction and test group ones.Conclusions：The iDose6 iterative reconstruction can improve the quality of the CT images to help reduce pelvic CT radiation dose.

［Key words］Tomography，X-ray computed；Iterative reconstruction；Radiation Dosage；Low dose

盆腔CT掃描時，降低輻射劑量對保護(hù)患者的生殖腺及生殖細(xì)胞有重要意義。如不改變CT的重建算法，只大幅降低劑量意味著降低CT圖像的質(zhì)量。iDose 6是適用于低劑量掃描條件的新重建算法，較目前常規(guī)應(yīng)用的濾波反投影（filtered-back projection，F(xiàn)BP）重建，可在更低劑量條件下獲得高質(zhì)量圖像。本文旨在探討使用迭代重建時，大幅降低盆腔CT掃描的輻射劑量能否保證圖像質(zhì)量。

1　資料與方法

1.1一般資料選擇山東中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院及山東省腫瘤防治研究院2015年1—6月收治的57例體質(zhì)量指數(shù)在24以下、需行盆腔CT增強(qiáng)掃描的患者作為研究對象。男30例，其中腹股溝疝3例，膀胱乳頭狀瘤5例，慢性前列腺炎6例，前列腺癌8例，直腸癌8例；女27例，其中卵巢癌7例，卵巢囊腺瘤7例，子宮肌瘤9例，子宮頸癌2例，盆腔畸胎瘤2例。年齡19～35歲，中位年齡31歲。低劑量掃描圖像分別行FBP重建、iDose 6迭代重建作為觀察組，常規(guī)劑量掃描圖像行FBP重建作為對照組。

1.2儀器與方法使用Philips 256層CT掃描機(jī)，準(zhǔn)直64×0.625 mm，螺距0.9，旋轉(zhuǎn)時間0.75 s。采用高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射優(yōu)維顯（300 mgI/mL）75～90 mL，流率3.0 mL/s。以常規(guī)劑量（120 kV，200 mAs）在注射對比劑后30、60、120 s分別行動脈期、靜脈期、延遲期掃描。靜脈期掃描完成后立即行低劑量掃描（120 kV，60 mAs）。掃描范圍：雙側(cè)髂嵴連線至恥骨聯(lián)合下緣。圖像原始采集層厚1 mm，重建層厚6 mm，矩陣512×512。常規(guī)劑量掃描后行FBP重建，低劑量掃描后分別使用FBP重建、iDose 6迭代重建。2種重建圖像上傳至PACS。

1.3圖像分析挑選常規(guī)劑量掃描后的靜脈期圖像和低劑量掃描后的圖像，隱藏掃描劑量和重建方法的信息后由2位診斷醫(yī)師觀察記錄CT劑量容積指數(shù)（CT dose index volume，CTDIvol）和劑量長度乘積（dose lenth product，DLP）。

圖像質(zhì)量評價的客觀指標(biāo)：測量每位觀察對象雙側(cè)臀中肌的CT值（取其平均數(shù) CT1）和標(biāo)準(zhǔn)差（SD），SD即為圖像噪聲值；測量膀胱中尿液的CT值（CT2）。分別計算SNR及對比噪聲比（CNR），SNR= CT1/SD；CNR=（CT1-CT2）/SD。

圖像質(zhì)量評價的主觀指標(biāo)：①對圖像粗糙程度（包括主觀粗糙感和偽影程度）進(jìn)行4分法評價。1分，粗糙且偽影嚴(yán)重，無法診斷；2分，較粗糙且偽影較顯著，診斷較困難；3分，略粗糙且偽影存在，尚能診斷；4分，質(zhì)量良好。②對圖像細(xì)節(jié)顯示情況進(jìn)行4分法評價。1分，直徑＜0.2 cm的血管、小淋巴結(jié)、雙側(cè)輸尿管和肌間隙等細(xì)節(jié)完全顯示不清；2分，上述細(xì)節(jié)顯示較模糊，判斷較困難；3分，顯示較清晰，基本可判斷細(xì)節(jié)；4分，顯示清晰。③對圖像能否用于診斷進(jìn)行4分法評價。1分，無法用于診斷；2分，圖像質(zhì)量較差，較難作出準(zhǔn)確診斷；3分，圖像質(zhì)量尚可，基本不影響診斷；4分，完全不影響診斷。各主觀指標(biāo)以≥3分作為圖像滿足診斷需求的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法使用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析?？陀^指標(biāo)采用配對資料t檢驗；主觀指標(biāo)采用Wilcoxon秩和檢驗進(jìn)行分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1輻射劑量常規(guī)掃描時CTDIvol平均為（16.11 ±0.034）mGy，DLP平均為（489.56±15.44）mGy·cm；低劑量掃描時CTDIvol平均為（4.18±0.032）mGy，DLP平均為（125.85±7.23）mGy·cm，分別減少至常規(guī)劑量的25.95%、25.71%。

2.2圖像質(zhì)量低劑量掃描后，F(xiàn)BP重建圖像的SD、SNR、CNR與常規(guī)劑量掃描相比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）（表1）；CT值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。iDose 6迭代重建圖像與常規(guī)劑量掃描相比，SD、SNR、CNR差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。

表1　圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)（±s）

表1　圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)（±s）

注：SD，圖像噪聲值；CT1，雙側(cè)臀中肌的平均 CT值；CNR，對比噪聲比；FBP重建，濾波反投影重影。t*、P*，F(xiàn)BP重建與對照組比較；t#、P#，iDose6迭代重建與對照組比較。

組別　SD（HU）　CT1（HU）　SNR　CNR常規(guī)劑量組　11.41±1.5160.34±5.454.89±0.97 4.42±0.88 FBP重建　21.99±5.8361.36±5.982.77±0.68 2.51±0.81 iDose6迭代重建11.21±3.4360.88±6.015.03±1.72 4.58±1.39 t*　-13.24　0.88　19.8　15.95 P*　0.00　0.74　0.00　0.00 t#　0.71　0.91　-1.77　-1.33 P#　0.48　0.76　0.08　0.19

各組圖像質(zhì)量主觀指標(biāo)見表2。低劑量掃描經(jīng)FBP重建，圖像的3個主觀指標(biāo)明顯下降：圖像粗糙程度評分、圖像細(xì)節(jié)顯示能力評分、圖像能否用于診斷評分與對照組差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），圖像無法用于診斷。而經(jīng)iDose 6迭代重建后，主觀指標(biāo)與對照組差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（圖1）（均P＞0.05）。

表2　圖像質(zhì)量主觀指標(biāo)

3　討論

隨著CT的廣泛應(yīng)用，其電離輻射也越來越受到重視。已有學(xué)者對低劑量CT應(yīng)用于肺癌篩查及兒童顳骨CT掃描等方面進(jìn)行研究［1-2］。20歲的女性患者冠狀動脈CTA檢查后，約0.67%的概率發(fā)生惡性腫瘤，故有研究者通過雙低劑量CT冠狀動脈成像來減少患者接受的輻射劑量［3-4］。育齡女性更應(yīng)減少CT掃描時電離輻射對于生殖細(xì)胞產(chǎn)生的不良影響。

CT掃描時可通過降低mAs及kV、增大螺距等減少輻射劑量。降低kV同時提高管電流既可降低劑量，又能保證圖像質(zhì)量［5］。但通過降低kV減少輻射劑量易改變圖像的對比度。這是因為降低kV，X線光子能量減低，人體組織吸收系數(shù)升高，圖像CT值發(fā)生改變。為保證CT值不變，本研究采取降低mAs的方法，優(yōu)點(diǎn)是不改變X線光子的能量，觀察組圖像CT值不變；缺點(diǎn)是增大圖像的量子噪聲，降低圖像密度分辨力及空間分辨力。通過降低mAs的方法減少腹部及盆腔CT檢查的輻射劑量，在保證圖像質(zhì)量的同時能將輻射劑量降至常規(guī)的22%～50%［6-8］。盆腔內(nèi)充滿尿液的膀胱及脂肪形成天然對比，故本研究在前人成果的基礎(chǔ)上使用60 mAs行盆腔掃描，輻射劑量減少至常規(guī)值的25.71%。

目前大多數(shù)CT采用的FBP重建。其優(yōu)點(diǎn)是重建時間短，缺點(diǎn)是對噪聲比較敏感，重建濾波器會成比例的放大所得噪聲，低劑量掃描不能保證圖像質(zhì)量。故本研究中低劑量掃描后所得圖像主客觀質(zhì)量評價指標(biāo)均與常規(guī)劑量掃描有較大差異，圖像無法診斷。迭代重建特點(diǎn)是創(chuàng)建“修正循環(huán)”：基于初始的實際投影形成重建圖像后，運(yùn)算出一個新的可以得到更加精準(zhǔn)圖像的投影，即預(yù)期圖像投影，將之與實際投影相比較，求出校正系數(shù)，再對初始圖像進(jìn)行修正，將新的重建圖像替代初始圖像，對修正后的圖像再進(jìn)行新的迭代過程，直至生成的重建圖像與前一幅圖像無限接近、系統(tǒng)無法識別而終止迭代修正過程。每次迭代修正過程，都用非線性圖像處理算法提高圖像的空間分辨力并降低圖像噪聲。這種重復(fù)的過程是迭代算法抑制圖像噪聲的基礎(chǔ)。iDose迭代重建技術(shù)首創(chuàng)對投影數(shù)據(jù)中的錯誤進(jìn)行識別和修正，在CT數(shù)據(jù)的投影空間和圖像空間構(gòu)造多噪聲模型，用以刻畫和處理噪聲。在重復(fù)迭代過程中剔除噪聲數(shù)據(jù)，同時保留正確的投影數(shù)據(jù)，保證抑制噪聲的同時不影響組織結(jié)構(gòu)及密度差異的顯示。iDose迭代重建還可在CT數(shù)據(jù)的投影空間和圖像空間構(gòu)造解剖模型，在降低噪聲的同時保留正常組織結(jié)構(gòu)，確保圖像的真實性。iDose 1～iDose 7代表不同的重建等級，級別越高，降噪能力越強(qiáng)，處理速度越慢。iDose 7主要用于高分辨力重建，我們選擇iDose 6進(jìn)行研究。

本研究中在客觀評價指標(biāo)方面，觀察組iDose 6迭代重建后圖像噪聲較FBP重建減少約49.02%，與對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義。SNR、CNR可反映圖像質(zhì)量，兩者均與ROI的CT值和噪聲相關(guān)。iDose 6迭代重建對圖像CT值沒有影響，且明顯減少圖像噪聲，故經(jīng)iDose 6迭代重建后圖像的SNR和CNR顯著改善，兩者較FBP重建分別提高了81.59%、82.47%。

在主觀評價指標(biāo)方面，通過iDose 6迭代重建，可有效減少圖像噪聲和偽影：觀察組經(jīng)iDose 6迭代重建后圖像粗糙程度與偽影方面評分與對照組相同。僅2位男性患者體格強(qiáng)壯，低劑量圖像粗糙感明顯并伴有偽影，雖經(jīng)iDose 6迭代重建圖像改善，但仍較粗糙。圖像細(xì)節(jié)顯示情況反映的是圖像的空間分辨力。Hosch等［9］用86 mAs行冠脈造影時使用iDose重建可將圖像空間分辨力提高約30%。本研究觀察組經(jīng)iDose 6迭代重建后圖像細(xì)節(jié)可達(dá)常規(guī)劑量圖像水平，而FBP重建圖像。低劑量掃描后FBP重建圖像無法用于診斷，而iDose 6迭代重建的圖像除上述2位患者外，其他均與對照組無差異，可滿足診斷要求。

本研究的不足之處在于未比較FBP重建與iDose 6迭代重建耗時。iDose迭代重建較FBP重建運(yùn)算量巨大［10］，若所有患者均用iDose迭代重建將大大增加工作站負(fù)荷，延長重建時間。且本研究均采用體質(zhì)量指數(shù)正常的患者作為研究對象，肥胖患者未納入研究。

綜上所述，使用迭代重建取代FBP重建有著廣闊的應(yīng)用前景，除iDose迭代重建外，類似的還有自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)（ASIR技術(shù)），目前已應(yīng)用于泌尿系結(jié)石診斷、腹部及盆腔低劑量CT的研究等［11-13］。根據(jù)本研究，對年輕或有生育要求的患者行盆腔掃描時，通過降低mAs的方法輻射劑量可降至不足原來的1/3，再利用iDose 6迭代技術(shù)重建圖像，可獲得符合診斷要求的圖像；或?qū)δ承┮驗轶w型原因?qū)е碌某Ｒ?guī)劑量掃描后圖像偽影噪聲較大而難以診斷的情況，利用iDose 6迭代重建可改善圖像質(zhì)量、提高診斷效能。

圖1　男，30歲，直腸癌患者　圖1a～1c　分別為對照組、低劑量FBP重建、低劑量iDose 6迭代重建圖像　圖1b　圖像粗糙程度、圖像細(xì)節(jié)顯示情況、圖像能否用于診斷的評分分別為2、2、2分　圖1c　上述3項評分分別為3、3、4分。

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Application of iDose 6 iterative reconstruction on reducing radiation dose of pelvic CT

SUN Haoyang，LI Wenwu.Shang-dong Cancer Hosptial and Institue，Jinan，250001，China.

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.05.010

李文武，E-mail：sunhy85@163.com。

2015-12-01）