張友元， 李亮， 邢棟， 龔威， 林苑， 劉昌盛， 查云飛

·腹部影像學·

ASIR技術(shù)對MSCT增強門脈成像質(zhì)量的影響

張友元， 李亮， 邢棟， 龔威， 林苑， 劉昌盛， 查云飛

目的：探討自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(ASIR)技術(shù)對成人肝臟CT增強掃描的門靜脈成像質(zhì)量的影響。方法：2015年3月-2015年12月的68例受試者在64排128層螺旋CT上行肝臟CT增強檢查。圖像重建分別采用FBP和100%ASIR兩種方法。由2名高年資影像診斷醫(yī)師采用雙盲法分別對FBP和ASIR重建出的肝臟門靜脈期VR圖像進行主觀評價。分別手工記錄肝實質(zhì)、門靜脈的CT值。計算門靜脈對比噪聲比(CNR)。對于圖像質(zhì)量的主觀分析采用非參數(shù)Wilcoxon符號秩和檢驗方法，對于分析所需時間及CNR的比較采用配對t檢驗方法。結(jié)果：對肝臟增強CT門靜脈期VR圖像的主觀評分，F(xiàn)BP為1.81±0.64，ASIR為2.50±0.83(P<0.05)。兩種方法的門靜脈CT值及肝實質(zhì)CT值間差異沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。兩種方法背景噪聲間差異具有統(tǒng)計學意義(FBP為18.4±2.5，ASIR為6.9±2.3，P<0.05)。ASIR重建的圖像的CNR高于FBP重建的圖像(分別為5.56±1.91、1.99±0.51)(P<0.05)。結(jié)論：ASIR技術(shù)可以有效提高肝臟增強CT檢查門靜脈成像的CNR及圖像質(zhì)量。

體層攝影術(shù)，X線計算機； 迭代重建； 門靜脈成像； 圖像質(zhì)量

CT血管成像技術(shù)被越來越多的用于評價正常肝血管解剖及血管相關(guān)性疾病，與肝動脈相比，肝靜脈及門靜脈系統(tǒng)由于在CT造影中與肝實質(zhì)對比度較差，故而在CT圖像上顯示為非常模糊的解剖結(jié)構(gòu)。自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建算法(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)是一種全新的迭代CT成像技術(shù)，它通過使用一種簡單的模型來實現(xiàn)快速的圖像重建，與傳統(tǒng)的濾過反投影算法(filtered back projection，F(xiàn)BP)相比，它降低圖像中的背景噪聲，提高了圖像質(zhì)量[1]。本研究擬采用ASIR技術(shù)對成人肝臟CT增強掃描的門靜脈成像進行分析，探討ASIR技術(shù)在成人肝臟門靜脈成像檢查中對圖像質(zhì)量的影響。

材料與方法

1 一般資料

2015年3月-2015年12月來本院就診的因懷疑肝臟占位或血管性病變而接受肝臟增強CT檢查的68例患者，男45例，女23例，年齡31～82歲，中位年齡68.9歲，體重48～79 kg，平均(51.9±6.5) kg。

2.檢查設(shè)備與方法

采用GE Optima CT 680 64排128層螺旋CT，行常規(guī)平掃及增強掃描。掃描條件：管電壓120 kV，自動管電流調(diào)制(100/700)，螺距0.984，球管轉(zhuǎn)速0.5 s/r，掃描層厚為0.625 mm，重建層厚和層間距均為0.625 mm。以雙筒高壓注射器經(jīng)肘靜脈注射碘海醇(350 mg I/mL)75～90 mL，流率3.0 mL/s，注射后延遲25 s行動脈期掃描，延遲60 s行門脈期掃描，延遲120 s行延遲期掃描。掃描噪聲指數(shù)設(shè)置為9.88。囑患者仰臥，掃瞄時屏氣，頭先進，掃描范圍自肝頂至雙腎下極水平。分別采用FBP和100%ASIR兩種方法進行圖像重建。

圖1 男，49歲。a) ASIR門靜脈成像； b) ASIR門靜脈VR圖像； c) FBP門靜脈成像； d) FBP門靜脈VR成像。通過對比發(fā)現(xiàn)基于ASIR成像的門靜脈VR成像，其成像顯示的門靜脈一、二、三級分支均要優(yōu)于FBP成像，其總的成像質(zhì)量較高(P<0.05)。

3.圖像分析與測量

采用GE HealthCare AW4.6工作站對圖像進行主觀評價和客觀評價。在門靜脈期容積再現(xiàn)(VR)評價時，分別選擇6個方位，即正前位、右前斜15°、右前斜30°、右前斜45°、右前斜60°和右前斜75°。

主觀評價： 由2名高年資影像診斷醫(yī)師采用雙盲法分別對FBP和ASIR重建出的肝臟門靜脈期VR圖像進行主觀評價，意見不一致時，共同復閱協(xié)商達成一致。將窗寬400 HU，窗位40 HU。評價的結(jié)構(gòu)包括門靜脈主干、門靜脈的一、二、三級分支。圖像質(zhì)量評估采用3分法：1分，圖像質(zhì)量差，不能用于評估(圖像噪聲高，偽影顯著，空間或?qū)Ρ确直媪κд?，邊緣清晰度?；2分，圖像質(zhì)量一般，可以容忍，但受到適量噪聲、偽影及圖像失真的影響；3分，圖像質(zhì)量好，噪聲、偽影及圖像失真完全不影響臨床診斷。

客觀評價：在GE AW4.6工作站上采用統(tǒng)一的窗寬及窗位對PBP及ASIR圖像進行評價。以前腹壁皮下脂肪CT值的標準差(SD)作為圖像噪聲。分別手工記錄肝實質(zhì)、門靜脈的CT值。將興趣區(qū)(ROI)分設(shè)在肝左、右葉的2處肝實質(zhì)上，測量過程中應(yīng)避開肝內(nèi)血管、富血供病灶以及偽影，取2處測量的平均值作為肝實質(zhì)的CT值。將ROI分設(shè)在門靜脈的左、右分支上，取2處測量的平均值作為門靜脈的CT值。

門靜脈對比噪聲比(contrast noise ratio，CNR)的計算，運用公式CNR血管=(ROI血管-ROI肝臟)/SD背景。即CNR門脈=(ROI門脈-ROI肝臟)/SD背景，其中ROI門脈為門靜脈CT值的均值， ROI肝臟為肝實質(zhì)CT值的均值，SD背景為前腹壁皮下脂肪CT值的標準差。

4.統(tǒng)計學分析

結(jié) 果

68例受檢者均順利完成肝臟多期增強CT掃描，未發(fā)現(xiàn)CT對比劑不良反應(yīng)現(xiàn)象。其中，已確診肝癌并隨訪復診患者15例，肝癌術(shù)后復查患者5例，肝血管瘤患者11例，肝囊腫19例，肝膿腫2例，正常患者16例。進行VR圖像重建時間分別為：FBP (116.5±72.1) s，ASIR (89.7±50.9) s，兩者所需時間具有差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

兩名觀察者對肝臟增強CT門靜脈期VR圖像的主觀評分見表1。主觀的圖像質(zhì)量積分方面，兩名觀察者在各自的范圍內(nèi)采用ASIR技術(shù)均高于FBP(P<0.05)，見圖1。

在FBP圖像上，門靜脈的CT值為(140.5±12.1) HU，肝實質(zhì)的CT值為(104.7±7.9) HU。在兩名放射科醫(yī)生對兩種VR圖像重建方式評價的一致性較好(κ值為0.65～0.78)。ASIR圖像上，門靜脈的CT值為(138.2±10.6) HU，肝實質(zhì)的CT值為(104.8±8.4) HU。兩種重建方法的門靜脈CT值及肝實質(zhì)CT值間差異均沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05)。然而，兩種重建方法的背景噪聲間差異具有統(tǒng)計學意義(FBP為18.4±2.5，ASIR為6.9±2.3，P<0.05)。

表1 2位放射診斷醫(yī)師主觀圖像質(zhì)量評分比較

采用ASIR重建的圖像的CNR要高于采用FBP重建的圖像(門靜脈CNR分別為5.56±1.91、1.99±0.51)，兩者間差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

討 論

門靜脈是肝臟的主要供血管道，負責肝臟70%以上的血供。門靜脈的走行對于肝臟腫瘤性病變手術(shù)方式的選擇極為重要，其走行和分布也具有較大的個體化差異，肝切除術(shù)后靜脈引流不暢是肝功能不全的重要影響因素。此外，肝臟惡性腫瘤有沿門靜脈播散的傾向，是肝內(nèi)復發(fā)最重要的危險因素。因此，術(shù)前準確的評估肝臟靜脈系統(tǒng)的走行及分布情況對于保證術(shù)后完整保留流入流出道、完整移除受累的門靜脈系統(tǒng)格外重要，也是最大限度保留術(shù)后正常肝體積的前提。

ASIR是GE公司研發(fā)的一種全新的圖像重建算法，其在噪聲消除、偽影抑制以及低劑量CT成像方面獨樹一幟，目前已取得了比較滿意的效果。它可以利用新的矩陣代數(shù)函數(shù)，選擇性地識別并去除圖像噪聲，使圖像噪聲減小，同時最大限度地保留圖像的真實性[2]?，F(xiàn)有的研究已經(jīng)表明，應(yīng)用該技術(shù)可得到滿足臨床診斷需求的頭、心臟、胸、腹部及結(jié)腸CT圖像[3-7]。

傳統(tǒng)的門靜脈CT容積再現(xiàn)成像模式，由于受圖像背景噪聲、周圍組織結(jié)構(gòu)、CT閾值、掃描延遲時間等的影響，常常呈現(xiàn)出較差的圖像質(zhì)量，甚至無法用于臨床疾病的診斷[8]。即使在后期的重建過程中采用手動刪減技術(shù)，也無法從根本上解決這一問題，相反卻增加了門靜脈CT血管成像后處理的時間。ASIR技術(shù)部分克服了這一缺點，由于它具有較低的噪聲和較高的對比噪聲比，所以其對門靜脈血管成像的影響就會相應(yīng)地減少。此外，ASIR顯著縮短了門靜脈CT重建的時間，從而使CT閾值的設(shè)置更加合理，提高放射科醫(yī)師的工作效率。

在靜脈注射對比劑的上腹部CT增強檢查中，肝臟雙重供血特點增加了對比劑血流動力學的復雜性使得門靜脈期影像質(zhì)量難以達到預(yù)期這是目前CT成像技術(shù)研究中的重點問題之一。先前許多學者的研究通過各種技術(shù)以得到高質(zhì)量門靜脈CT圖像，如張龍敏等[9]研究認為能譜CT能提供多組單能量圖像，且在降低對比劑濃度的前提下，GSI最佳CNR單能量圖像能顯著提高門靜脈與肝實質(zhì)的對比噪聲比，很好地顯示門靜脈及其分支。王琦等[10]通過調(diào)整雙能CT非線性融合技術(shù)的參數(shù)值Blending Width和Blending Center獲得高對比噪聲比的門靜脈期三維成像圖像。魯慧等[11]發(fā)現(xiàn)延長掃描時間(70 s)和增加對比劑劑量(2.5 mL/kg)在一定程度上改善肝硬化患者門靜脈期CT圖像質(zhì)量，有利于獲取更清晰的CT圖像。朱景雨等[12]證實80 kV結(jié)合迭代算法的低劑量MDCT門脈成像是可行的，且成像質(zhì)量要優(yōu)于常規(guī)增強CT。以上研究在一定程度上提高了門靜脈CT成像的圖像質(zhì)量，但遺憾的是，通過影響CT掃描參數(shù)或以犧牲成像時間為代價，從而相應(yīng)增加影像技師和后處理醫(yī)師的工作時間，降低工作效率。本研究在不改變現(xiàn)有掃描參數(shù)、延遲時間、注藥類型及速度的前提下，通過基于全新的ASIR技術(shù)，一鍵式掃描，不增加成像時間，達到降低圖像噪聲，提高圖像CNR，得到高質(zhì)量的門靜脈圖像。

本研究采用ASIR技術(shù)降低圖像噪聲而門脈CT值、肝實質(zhì)CT值均無明顯改變，門靜脈CNR卻升高了64.3%(ASIR 5.56±1.91，F(xiàn)BP 1.99±0.51)，圖像質(zhì)量也相應(yīng)地提高。與傳統(tǒng)FBP相比，ASIR在主觀圖像質(zhì)量盲評中得分較高，重建圖像在降低了62.5%噪聲(FBP：18.4±2.5，ASIR：6.9±2.3)的同時也獲得了最佳圖像。噪聲水平的降低起到了關(guān)鍵的作用，這主要的原因是傳統(tǒng)的FBP方法不能有效分辨采集數(shù)據(jù)的基本成分，將采集數(shù)據(jù)理想化，忽略采集過程中量子噪聲和電子噪聲對投影數(shù)據(jù)的污染，并將噪聲帶到重建圖像中，甚至放大噪聲，最終影響圖像質(zhì)量。而全新一代的ASIR技術(shù)則通過建立噪聲性質(zhì)和被掃描物體的模型，用迭代計算方法達到最高的圖像密度分辨力，并能有效降低噪聲。

本研究的局限性：①該研究證實ASIR技術(shù)在門靜脈重建中確有應(yīng)用價值，但是否能應(yīng)用于肝臟動脈期成像尚有待于進一步研究，因為肝臟增強CT動脈血管成像技術(shù)，普通FBP對比度及CNR已經(jīng)對比非常顯著；②本研究僅局限于100%的ASIR技術(shù)門靜脈重建質(zhì)量的比較，對采用相同圖像噪聲的劑量降低程度、不同的ASIR權(quán)重值降低噪聲的能力以及對病變的綜合顯示能力等還需要深入研究。

綜上所述，ASIR技術(shù)可以有效提高肝臟增強檢查門靜脈CT成像的CNR，且顯著地提高圖像質(zhì)量，同時，它縮短CT門靜脈成像的時間，在未來的門靜脈術(shù)前評價中具有良好的臨床應(yīng)用前景。

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The effect of adaptive statistical iterative reconstruction technique on the image quality of computed tomography porto-venography

ZHANG You-yuan，LI Liang，XING Dong，et al.

Department of Radiology，Jiangling County People's Hospital，Hubei 434100，China

Objective:To investigate the effect of adaptive statistical iterative reconstruction (ASIR) technique on the image quality of CT porto-venography in adults.Methods:From March to December 2015,68 patients had routine enhanced CT of liver on a multi-slice spiral CT equipment.Images were reconstructed with FBP and 100% ASIR techniques respectively,and were subjectively evaluated by two senior radiologists double-blindly.The mean CT value of liver parenchyma and portal vein were recorded manually.The contrast-to-noise ratio (CNR) of portal vein relative to liver parenchyma was calculated.Wilcoxon signed-rank test was used for statistical analysis of subjective rating.Pairedt-test was used to analyze the time required and CNR.Results:The subjective rating of VR-enhanced CT images of hepatic portal vein was 1.81±0.64 for FBP,2.50±0.83 for ASIR (P<0.05).No significant statistic difference was existed of CT value of portal vein and hepatic parenchyma (P>0.05).Yet there was significant difference between the two techniques in terms of background image noise (FBP:18.4±2.5,ASIR:6.9±2.3,P<0.05).The CNR of the reconstructed image using ASIR (5.56±1.91) was higher than that using FBP (1.99±0.51) (P<0.05).Conclusion:The CNR and image quality of enhanced CT portovenography was higher on the reconstructed images with ASIR technique.

Tomography,X-ray computed; Iterative reconstruction; Portovenography; Image quality

434100 湖北，湖北省江陵縣人民醫(yī)院放射科(張友元)；430060 武漢，武漢大學人民醫(yī)院放射科(李亮、邢棟、龔威、林苑、劉昌盛、查云飛)

張友元(1970-)，男，湖北荊州人，副主任醫(yī)師，主要從事影像診斷工作。

查云飛，Email：zhayunfei999@126.com

R814.42； R816.5

A

1000-0313(2017)03-0258-04

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.03.011

2016-04-08)