1.河北省秦皇島市第一醫(yī)院CT室(河北 秦皇島 066000)

2.河北省秦皇島市海港醫(yī)院CT室(河北 秦皇島 066499)

趙 波1 劉永利1 李京京2

2 5 6層i CT聯(lián)合iDose4迭代重建在胸部低劑量CT中的應用價值＊

1.河北省秦皇島市第一醫(yī)院CT室(河北 秦皇島 066000)

2.河北省秦皇島市海港醫(yī)院CT室(河北 秦皇島 066499)

趙 波1劉永利1李京京2

目的評價256層iCT 聯(lián)合iDose4迭代重建技術在胸部低劑量CT掃描中的應用價值。方法將150名健康體檢者隨機分為常規(guī)劑量組(100mAs)、低劑量50mAs組和低劑量25mAs組，分別采用100、50、25mAs進行胸部CT掃描，100mAs采用FBP重建作為常規(guī)對照組，兩組低劑量掃描組均采用FBP及iDose4對圖像進行重建。比較不同毫安秒和重建算法的輻射劑量、CT圖像噪聲(MSD)、對比信噪比(CNR)、信噪比(SNR)以及主觀圖像質(zhì)量。結果低劑量采用iDose4組與常規(guī)對照組主觀圖像質(zhì)量比較差異無統(tǒng)計學意義。50mAs采用iDose4重建圖像的MSD、CNR及SNR與常規(guī)對照組差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)；25mAs采用iDose4與對照組比較差異無統(tǒng)計學意義。50mAs組較常規(guī)對照組輻射劑量降低約53.3%，25mAs相比對照組劑量降低76.4%。結論與常規(guī)劑量FBP重建相比，50和25 mAs采用iDose4重建能有效降低輻射劑量，同時不影響圖像質(zhì)量。

放射劑量；體層攝影術,X線計算機；迭代重建；胸部

目前，胸部低劑量CT掃描己應用于臨床，但僅靠降低輻射劑量會增加圖像噪聲指數(shù)，進而降低影像診斷的準確性。近年來，聯(lián)合改進重建算法成為低劑量CT研究的重點，以求在保證圖像質(zhì)量的前提下最大限度的降低輻射劑量。應用迭代重建算法(advanced iterative reconst ruction，AIR)可有效降低圖像噪聲，進而降低受檢者的輻射劑量[1]。本研究通過臨床對照，使用飛利浦256層iCT評估iDose4迭代重建算法對胸部圖像質(zhì)量的影響，研究其改善圖像噪聲的效果，同時尋求最佳的低劑量CT掃描方案。

1 資料與方法

1.1 一般資料搜集我院2016年2月至4月期間，擬行胸部體檢的無臨床癥狀的門診或住院病人150例，所有患者均簽署知情同意書；其中男89例、女61例，年齡19～65歲，平均年齡43歲。隨機將患者分為常規(guī)劑量組A：100mAs(n=50)、低劑量組B：50mAs(n=50)、低劑量組C：25mAs(n=50)。

1.2 CT掃描及重建方法150例患者均采用Phi l ips 256層iCT進行胸部CT掃描。掃描范圍自胸廓入口至肺底，除毫安秒外其他胸部掃描參數(shù)保持一致。管電壓120kV，準直128×0.625mm，螺距1，轉速0.5s/周。所有患者掃描過程中呼吸配合良好，圖像無運動偽影。對常規(guī)劑量組(A組)應用濾波反投影法(Fi l tered Back Projection，F(xiàn)BP)進行重建，低劑量組(B組和C組)采用FBP重建及迭代重建兩種重建方法進行重建，迭代重建應用iDose4-5水平，重建層厚lmm。

1.3 圖像質(zhì)量分析1．主觀圖像質(zhì)量：關閉CT圖像上的掃描參數(shù)及相關信息，由本院兩名主治以上的影像診斷醫(yī)師對隨機呈現(xiàn)的患者CT圖像進行獨立閱片，通過觀察縱隔及肺內(nèi)結構的銳利程度進行評價，兩名醫(yī)師共同分析并達成一致評分。評分標準分為3個等級[2]：1分：圖像質(zhì)量差，胸壁及縱隔內(nèi)結構的邊緣模糊，明顯影響診斷；2分：圖像質(zhì)量中等，不影響診斷；3分：圖像質(zhì)量好，滿足診斷要求。2．噪聲及噪聲比的計算：每名患者分別3幅軸位1mm肺窗圖像(分別為胸鎖關節(jié)層面、主肺動脈窗層面及左下肺靜脈層面)，每幅圖像選取1個ROI，所有ROI都避開血管影，取3個ROI肺組織CT值的平均值作為平均CT值，以平均CT值標準差(MSD)作為評價圖像噪聲指標。同時測量胸背部豎脊肌肌肉的CT值及其標準差(SD)，計算對比信噪比(CNR)及信噪比(SNR)：CNR=(SI肺實質(zhì)-SI胸壁肌肉)/SD肺；SNR=SI肺實質(zhì)/SD肺。其中SI肺實質(zhì)為肺實質(zhì)CT值均值，SI胸壁肌肉為胸肌CT值均值，SD肺為肺實質(zhì)的SD平均值。

1.4 輻射劑量的計算記錄每次掃描結束后CT設備上顯示的每名受檢者的容積CT劑量指數(shù)(CTDIvo l)、劑量長度乘積(DLP)，計算胸部的有效劑量(ED)。DLP=CTDIvo l×掃描長度；胸部ED=DLP×k，式中k為轉換系數(shù)[3]，胸部掃描時k=0.014mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 統(tǒng)計學方法采用SPSS16.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析。低劑量組與常規(guī)對照組(100mAs FBP)比較采用Dunnet t-t檢驗；低劑量組與對照組主觀圖像質(zhì)量之間比較采用Mann-Whi tney檢驗。P ＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 圖像質(zhì)量

2.2.1 主觀評價結果：25mAs 及50mAs常規(guī) FBP重建縱隔窗圖像均出現(xiàn)明顯的顆粒狀噪聲(圖1，3)，而采用iDose4迭代重建后圖像噪聲明顯改善(圖2，4)；并且50 mAs采用iDose4迭代重建的圖像質(zhì)量(圖4)與100mAs采用FBP圖像相似(圖5)。

主觀圖像質(zhì)量評分：25mAs及50mAs采用iDose4組與常規(guī)對照組(100mAs采用FBP重建)比較差異無統(tǒng)計學意義(表1)。25mAs采用iDose4重建的圖像評分均在2分以上，完全能滿足臨床診斷需求。

2.2.2 客觀評價結果：不同管電流及重建方法MSD、CNR、SNR對比見表2。同一管電流組內(nèi)采用FBP重建圖像，MSD隨著管電流的降低而增大，采用iDose4圖像較FBP MSD明顯降低，CNR及SNR提高。50mAs組及25mAs組采用iDose4較FBP圖像MSD分別降低約33.3% 及35.2%，CNR及SNR分別提高約45.1%、49.5%及56.0%、40.6%。50mAs采用iDose4重建圖像的MSD、CNR及SNR與常規(guī)對照組差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。25mAs采用iDose4重建與常規(guī)對照組比較差異無統(tǒng)計學意義。

表1 不同毫安秒及重建方式的肺部CT平掃圖像質(zhì)量主觀評分

表2 不同毫安秒及重建方式的肺部CT平掃圖像的MSD、SNR及CNR對比（±s）

表2 不同毫安秒及重建方式的肺部CT平掃圖像的MSD、SNR及CNR對比（±s）

組別 人數(shù) MSD CNR SNR 100mAs FBP 50 28.21±8.78 33.67±11.21 34.57±11.89 50mAs FBP 50 32.15±8.02 28.79±9.38 28.43±11.22 50mAs iDose4 50 21.44±6.67 41.76±10.02 44.36±10.32 25mAs FBP 50 47.87±19.21 21.40±10.35 23.47±11.31 25mAs iDose4 50 30.98±11.02 32.06±11.87 33.01±13.98

2.2 不同組有效劑量的比較50mAs采用iDose4重建后圖像質(zhì)量與常規(guī)100mAs組差異有統(tǒng)計學意義，輻射劑量降低約53.3%；25mAs采用iDose4重建后圖像質(zhì)量與對照組無明顯差異，但輻射劑量明顯低于對照組，相比對照組劑量降低76.4%，見表3。

表3 不同毫安秒及重建方式肺部CT平掃輻射劑量對比

通過以上分析可見，采用iDose4低劑量掃描較FBP常規(guī)劑量掃描能明顯降低圖像噪聲，提高信噪比及對比度噪聲比，同時顯著降低輻射劑量。

3 討 論

隨著多層螺旋CT的廣泛應用于臨床，CT輻射的致癌風險以及放射防護與安全問題逐漸引起大家的關注。研究表明美國高達2%的癌癥病例可能由CT掃描輻射造成的[4]。然而，單靠降低輻射劑量會造成圖像噪聲增加，進而影響診斷。近年來，CT迭代重建算法逐步應用于臨床，這種算法可以顯著降低圖像噪聲，在相同圖像質(zhì)量的前提下明顯降低輻射劑量，因此成為現(xiàn)在臨床研究的熱點。iDose4迭代重建技術在保持圖像的真實性前提下，通過抑制偏心狀及條帶狀偽影的生成，提升密度分辨率及空間分辨率，同時結合其獨有的濾過函數(shù)，可以最大限度地降低噪聲，從而實現(xiàn)在更低劑量下獲得優(yōu)質(zhì)圖像[5-7]。

本研究顯示，應用iDose4迭代重建的低劑量胸部CT圖像噪聲值較采用FBP重建的低劑量圖像噪聲降低30%以上，表明iDose4重建可以降低圖像噪聲，明顯改善圖像質(zhì)量。本研究中iDose4重建后低劑量組圖像的總體質(zhì)量與采用FBP重建的常規(guī)劑量圖像無明顯差異，50mAs組圖像質(zhì)量甚至優(yōu)于常規(guī)劑量組；而FBP重建后的低劑量組圖像質(zhì)量與常規(guī)劑量組均有統(tǒng)計學意義，表明如果單純降低掃描劑量而不改進重建算法，隨著圖像噪聲增加存在診斷信息丟失的風險，從而無法滿足臨床診斷，這與國內(nèi)報道一致[8]。

本研究顯示50mAs組采用iDose4迭代重建較常規(guī)劑量對照組輻射劑量降低約53.3%，25mAs組降低約76.4%；同時圖像質(zhì)量與常規(guī)劑量對照組無明顯降低，50 mAs組甚至優(yōu)于常規(guī)劑量組。所以與FBP相比，在相同輻射劑量的情況下，迭代重建可以明顯提高圖像質(zhì)量，而在圖像噪聲一致的情況下，迭代重建較FBP可明顯降低輻射劑量。

不同iDose4級別代表不同的圖像降噪能力，隨著iDose4級別升高，降噪能力逐步增強，圖像評分也越高。有研究表明iDose4-5的肺窗評分最高，盡管應用iDose4-7重建圖像噪聲進一步降低，但病變及正常肺組織的密度有被均勻化的趨勢，進而影響病變的診斷，因此提示應用iDose4-5可以獲得降噪后最佳的質(zhì)量平衡，可作為胸部低劑量體檢的常規(guī)降噪等級[9]。所以本研究采用iDose4-5級別進行迭代重建。

綜上所述，迭代重建算法較FBP可以明顯降低圖像噪聲，改善圖像質(zhì)量，從而為低劑量胸部CT掃描廣泛應用于臨床提供了技術保證。本研究的局限性：未參考體質(zhì)量指數(shù)(BMI)針對個體選擇mAs。其次僅對iDose4-5的一個水平進行了評估，還需要進一步研究不同mAs所對應的合適的iDose4水平。

圖1-6分別為25mAs、50mAs及常規(guī)100mAs采用傳統(tǒng)濾波反投影(FBP)及iDose4迭代重建技術層厚1mm的縱隔窗圖像。25mAs及50mAs FBP縱隔窗圖像均出現(xiàn)顆粒狀噪聲(圖1，3)，而采用iDose4迭代重建后圖像噪聲明顯改善(圖2，4)；50mAs采用iDose4迭代重建的圖像質(zhì)量（圖4）與100mAs采用FBP圖像相似（圖5）。

[1]Prakash P，Kal ra MK，Digumar thy SR，et a1．Radi ation dose reduction wi th chest computedt omogr aphy us ing adap tives tatis ticaliter ative r econs t r uc t ion technique：initial experience[J]．J Comput Assist Tomogr,2010,34:40-45．

[2] Leipsic J, Nguyen G, Brown J,et a 1.Aprospective evaluat ion of dose reduct ion and image quality in chest CT using Adaptives tatis ticali terat ive reconst ruc t ion[J]. AJR,2010,195:1095-1099.

[3]European Commission．European guidel ines on quality criteria for computed tomography，EUR 16262EN[M/OL].Luxembour g：Office for Official Publicat ions of the European Communities,2000[201l-01-12].

[4]Br en ner DJ, Hall EJ. Comput ed tomo graphy：an in creasing source of radiation exposure[J].N Engl J Med,2007,357(22):2277-2284.

[5]張勇,洪群英,施偉斌,等.低劑量螺旋CT在肺癌篩查中的應用價值[J].中華醫(yī)學雜志,2013,93(38):3011-3014.

[6]葉風平,許兵,王敏杰.自適應迭代重建法在低劑量腎動脈CTA掃描中的應用研究[J].中國CT和MRI雜志,2015,13(10):80-83.

[7]柳青,張智琴.256層CT iDose4技術對壁冠狀動脈診斷價值[J].中國CT 和MRI雜志,2016,14(9):41-43.

[8]張麗,于紅,劉士遠,等.迭代重建技術對低劑量肺部平掃CT圖像質(zhì)量的影響[J].中華放射學雜志,2013,47(4):316-320.

[9]鐘朝輝,賀文,陳疆紅.迭代重建技術(iDose4)在肺部低劑量篩查中的應用[J].中國醫(yī)學影像技術,2012,28(12):2248-2251.

(本文編輯: 劉龍平)

A pp lication Value of 256-slice iCT A sso c ia ted With iD ose4Ite ra tive Reconstruction Technique in Chest Low dose CT*

ZHAO Bo, LIU Yong-li, LI Jing-jing． Department of CT, the First Hospital of Qinhuangdao, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, China

ObjectiveTo evaluate application value of 256-slice iCT associated With iDose4iterative reconstruction technique in chest low dose CT．Methods150 patients were random ly assigned into three groups: 100 mAs group as control group (n=50),50 mAs group (n=50), and 25 mAs group (n=50)． Images from control group were reconstructed by FBP, and low dose groups were reconstructed by FBP and iDose4． Quantitative noise, SNR, CNR, subjectively image quality, and radiation dose were compared and analyzed statistically．ResultsThe subjectively image quality of low dose groups have no statistical significance compared With control group． MSD, CNR and SNR in 50 mAs With iDose4were improved compared With control group(P＜0．05)． MSD, CNR and SNR in 25 mAs With iDose4have no statistical significance compared With control group． Radiation dose were respectively reduced by 53．3% and 76．4% In 50mAs and 25 m As．ConclusionCompared With FBP, 50mAs and 25 m As groups With iDose4could maintain or improve image quality on chest CT while reducing radiation dose effectively．

Radiation Dose; Tomography, X-ray Computed; Iterative Reconstruction; Chest

R445.3

A

秦皇島市市級科技計劃項目，項目編號201502A121

10.3969/j.i s s n.1672-5131.2016.12.020

趙 波

2016-10-24