李 瑩，呂培杰，郭 英，張麗英，王會霞，高劍波*

(1.鄭州大學第一附屬醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450052；2.GE中國CT影像研究中心，廣東 廣州 510623)

DOI：10.13929/j.1003-3289.201708094

CT所帶來的輻射劑量已成為業(yè)界關(guān)注熱點[1]。全模型實時迭代重建技術(shù)(adaptive statistical iterative reconstruction Veo， ASiR-V)既可通過前置迭代調(diào)節(jié)管電流直接降低輻射劑量[2-3]，又可通過后置迭代降低圖像噪聲而間接降低輻射劑量[4-5]。本研究觀察腹部CT掃描中ASiR-V對圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響，探討前、后置ASiR-V的最優(yōu)組合方式。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年12月—2017年5月本院160例接受上腹部CT掃描的患者，隨機分為試驗組或?qū)φ战M，各80例。試驗組男43例，女37例，年齡31～78歲，平均(56.9±13.0)歲，體質(zhì)量指數(shù)(body mass index， BMI)為(23.91±4.08)kg/m2；對照組男48例，女32例，年齡30～80歲，平均(57.5±12.3)歲，BMI為(22.87±3.59)kg/m2。本研究通過本院倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Revolution CT掃描儀，管電壓120 kVp，自動管電流(200～500 mA)，探測器寬度80 mm，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，螺距0.992∶1，掃描層厚、層間距均為5 mm。對比劑(450 mgI/kg體質(zhì)量)注射總量根據(jù)患者體質(zhì)量計算獲得，注射流率根據(jù)對比劑總量設(shè)定；分別于對比劑注射30 s、60 s及90 s后行動脈期、門靜脈期和延遲期掃描[6]。

圖像重建層厚、層間距均為1.25 mm。試驗組CT平掃圖像采用ASiR-V前置20%分別聯(lián)合后置20%、40%、60%和80%進行重建(SP20、SP40、SP60和SP80圖像)；動脈期圖像采用前置40%分別聯(lián)合后置40%、60%和80%進行重建(SA40、SA60、SA80圖像)；門靜脈期圖像采用前置60%分別聯(lián)合后置60%和80%進行重建(SV60、SV80圖像)；延遲期圖像采用前置80%聯(lián)合后置80%進行重建(SD80圖像)。對照組CT平掃及增強各期圖像前置ASiR-V均設(shè)置為0，采用濾波反投影法(filtered back projection， FBP)重建后，獲得平掃、動脈期、門靜脈期和延遲期FBP圖像(CPF、CAF、CVF和CDF圖像)；采用ASiR-V技術(shù)進行圖像重建，平掃、動脈期、門靜脈期和延遲期的重建百分比分別為20%、40%、60%和80%，獲得各期ASiR-V圖像(CP20、CA40、CV60和CD80圖像)。

1.3 圖像分析

1.3.1 客觀評價 采用GE AW 4.6工作站，將ROI分別置于各期圖像肝臟、胰腺、背部肌肉及動脈期腹主動脈、靜脈期門靜脈及延遲期下腔靜脈，測量CT值；將ROI放置于腹壁皮下脂肪，其像素平均值標準差(standard deviation， SD)為圖像噪聲值；ROI大小、形狀和位置盡量保持一致，并避開偽影及病變區(qū)域。在連續(xù)3個相鄰層面中測量數(shù)據(jù)，每層測量3次，取平均值。計算各臟器及血管的CNR，CNR=(臟器或血管CT值-背部肌肉CT值)/SD。記錄各組圖像CT劑量指數(shù)(CT dose index， CTDI)和劑量長度乘積(dose length product， DLP)，并計算有效劑量(effective dose， ED)。

1.3.2 主觀評價 由2名分別具有3年和5年工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師以5分法(表1)[6]對圖像質(zhì)量進行評分，意見不一致時經(jīng)協(xié)商達成統(tǒng)一。

表1 腹部CT圖像質(zhì)量評分標準

1.4 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件。符合正態(tài)分布的計量資料用±s表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗；多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用SNK檢驗。計數(shù)資料用頻數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗。各組間圖像質(zhì)量評分比較采用Mann-WhitneyU檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量 平掃及增強各期，試驗組CTDI、DLP及ED均小于對照組(P均<0.001，表2)，其平掃、動脈期、門靜脈期和延遲期ED較對照組分別下降25.39%、43.17%、51.60%和47.91%。試驗組門靜脈期ED與延遲期差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；隨前置ASiR-V增加，ED逐漸減低(P均<0.05)。

表2 試驗組與對照組輻射劑量比較(±s)

表2 試驗組與對照組輻射劑量比較(±s)

組別CTDI(mGy)平掃動脈期門靜脈期延遲期試驗組10.31±3.108.03±1.926.85±0.176.80±0.00對照組12.80±2.9513.05±2.7013.06±2.6712.45±3.02t值4.7411.2115.6212.55P值<0.001<0.001<0.001<0.001組別DLP(mGy·cm)平掃動脈期門靜脈期延遲期試驗組290.14±126.67224.91±90.67191.45±32.52190.50±32.46對照組388.45±156.44395.03±152.78395.46±151.99366.59±146.83t值3.686.738.877.92P值<0.001<0.001<0.001<0.001組別ED(mSv)平掃動脈期門靜脈期延遲期試驗組4.35±1.903.37±1.362.87±0.492.86±0.49對照組5.83±2.355.93±2.295.93±2.285.49±2.20t值3.686.738.877.92P值<0.001<0.001<0.001<0.001

2.2 客觀評價 相同期相內(nèi)，隨著后置ASiR-V比例增加，試驗組各臟器及血管CNR無變化或增大，SD值逐漸減小，兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.01)。對照組中，CP20與CPF圖像各臟器及血管CNR、CA40與CAF肝臟CNR差異均無統(tǒng)計學意義，余ASiR-V組各臟器及血管CNR均高于、SD值均低于相同掃描期相FBP組圖像(P均<0.01)。見表3～6。

試驗組與對照組ASiR-V圖像比較：在相同期相內(nèi)，除SP20、SP40、SA80和SV80部分CNR與對照組ASiR-V圖像相應(yīng)部位CNR差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)外，試驗組SP60、SP80、SA80及SV80圖像各組織及器官CNR均高于對照組ASiR-V圖像(P均<0.05)。相同期相內(nèi)，除SA60與CA40 SD比較差異無統(tǒng)計學意義(t=1.64，P=0.10)外，其余試驗組與對照組相應(yīng)圖像SD值差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)；SP20、SA40、SV60、SD80圖像SD值大于相應(yīng)對照組圖像，其余試驗組圖像SD值均小于對照組ASiR-V圖像。見表3～6。

2.3 主觀評價 對照組ASiR-V圖像中，CP20、CA40、CV60圖像評分隨后置ASiR-V百分率(20%～60%)增加而增加，且均>3分，CD80圖像評分低于3分。相同期相內(nèi)，試驗組圖像中SP40與SP60評分差異無統(tǒng)計學意義，其余隨后置ASiR-V(20%～60%)增高，圖像主觀評分增加，ASiR-V為80%時圖像質(zhì)量較差，其中SD80圖像評分低于3分，無法滿足臨床診斷需求。相同期相內(nèi)，除SP40、SP60與CP20，SA60與CA40圖像評分差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)外，余試驗組圖像質(zhì)量評分均小于對照組ASiR-V圖像(P均<0.05，圖1～3)。

表3 試驗組與對照組平掃圖像CNR及SD值比較(±s)

表3 試驗組與對照組平掃圖像CNR及SD值比較(±s)

組別肝臟CNR胰腺CNR腹主動脈CNR門靜脈CNR下腔靜脈CNRSD(HU)試驗組 SP200.86±0.610.59±0.580.73±0.410.76±0.540.84±0.5313.77±3.50* SP401.08±0.750.74±0.670.90±0.49*0.94±0.671.03±0.61*11.00±2.44* SP601.41±1.01*0.96±0.88*1.17±0.64*1.21±0.84*1.33±0.78*8.55±2.18* SP801.98±1.49*1.33±1.22*1.60±0.89*1.65±1.13*1.83±1.07*6.33±1.99*F值13.648.0320.9313.1018.4489.31P值<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.01對照組 CPF0.71±0.650.51±0.430.56±0.310.70±0.370.63±0.3814.69±2.09* CP200.84±0.820.57±0.530.65±0.400.75±0.490.71±0.4812.35±1.79t值-0.84-0.54-1.18-0.62-0.915.65P值0.4020.5920.2410.5360.368<0.001

注：*：與對照組CP20比較，P<0.05

表4 試驗組與對照組動脈期圖像CNR及SD值比較(±s)

表4 試驗組與對照組動脈期圖像CNR及SD值比較(±s)

組別肝臟CNR胰腺CNR腹主動脈CNRSD(HU)試驗組 SA401.14±0.723.01±1.45*16.38±5.9113.47±3.82* SA601.49±0.963.89±1.9020.97±6.50*10.16±1.89 SA802.05±1.335.36±2.75*29.06±9.85*7.45±1.66*F值11.8018.8641.8676.69P值<0.001<0.001<0.001<0.001對照組 CAF1.12±0.912.62±1.14*12.44±4.78*15.56±2.61* CA401.56±1.383.71±1.8118.01±7.6610.81±2.16t值-1.78-3.45-4.199.29P值0.0790.001<0.001<0.001 注:*:與對照組CA40比較,P<0.05

表5 試驗組與對照組門靜脈期圖像CNR及SD值比較(±s)

表5 試驗組與對照組門靜脈期圖像CNR及SD值比較(±s)

組別肝臟CNR胰腺CNR門靜脈CNRSD(HU)試驗組 SV604.71±1.592.80±1.36*8.73±2.37*10.84±1.74* SV806.58±2.28*3.87±1.9312.26±3.64*7.89±1.95*t值-5.17-3.91-6.258.47P值<0.001<0.001<0.001<0.001對照組 CVF3.11±1.27*2.05±0.94*5.73±1.82*15.95±3.04* CV605.33±2.273.55±1.659.99±3.728.68±1.88t值-5.82-5.33-7.0213.52P值<0.001<0.001<0.001<0.001 注:*:與對照組CV60比較,P<0.05

表6 試驗組與對照組延遲期圖像CNR及SD值比較(±s)

表6 試驗組與對照組延遲期圖像CNR及SD值比較(±s)

組別肝臟CNR胰腺CNR下腔靜脈CNRSD(HU)試驗組 SD804.40±1.672.32±1.395.82±1.89*8.06±1.50*對照組 CDF2.02±0.90*1.12±0.72*2.85±1.11*16.30±3.07* CD804.69±2.252.67±1.656.81±3.106.50±1.81t值-7.54-5.88-8.1918.24P值<0.001<0.001<0.001<0.001 注:*:與對照組CD80比較,P<0.05

圖1 對照組ASiR-V組和試驗組不同期相迭代百分比主觀評分

3 討論

FBP是傳統(tǒng)CT圖像重建方式，因便捷等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于臨床，但其圖像噪聲較大，輻射劑量相對較高[7-8]。傳統(tǒng)迭代重建算法，如目前常用的自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR)[9-10]僅能在圖像重建時進行降噪處理，而無法在掃描時對圖像質(zhì)量和輻射劑量進行干預(yù)。而ASiR-V不僅可通過后置技術(shù)降低重建圖像噪聲、從而降低輻射劑量、提高圖像質(zhì)量，還可通過前置技術(shù)于掃描時調(diào)整管電流，進而降低掃描的輻射劑量。

本研究結(jié)果顯示，與對照組前置ASiR-V 0%相比，試驗組(前置ASiR-V為20%、40%、60%和80%)ED降低(P均<0.001)，且隨前置ASiR-V在20%～60%間變化，圖像ED逐漸減低。前置比例一定時，隨后置ASiR-V比例增高，圖像噪聲逐漸減低，臟器及血管CNR呈增加趨勢；后置ASiR-V在20%～60%間變化時，圖像主觀評分無明顯改變或增加，而后置ASiR-V增加至80%時，圖像主觀評分下降，甚至出現(xiàn)蠟狀偽影而影響診斷，與既往研究[11-12]結(jié)果一致。研究[13]發(fā)現(xiàn)，后置ASiR-V降低圖像噪聲的效果較ASiR更顯著，但過高比例的ASiR及ASiR-V可影響圖像的主觀評分，產(chǎn)生水墨畫感，可能與軟組織或腹腔內(nèi)病變噪聲值過低、導(dǎo)致圖像細微結(jié)構(gòu)顯示不清有關(guān)。目前ASiR 40%被作為常規(guī)參數(shù)[14]，而本研究顯示后置ASiR-V 60%圖像質(zhì)量較好，推薦臨床使用。

本研究試驗組前置20%聯(lián)合后置40%或60%圖像與對照組后置20%圖像、前置40%聯(lián)合后置60%圖像與對照組后置40%圖像質(zhì)量評分差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05),其余試驗組圖像質(zhì)量評分均小于對照組ASiR-V圖像(P均<0.05)，提示ASiR-V前置40%聯(lián)合后置60%既能保證圖像主觀質(zhì)量，又可降低輻射劑量，推薦臨床應(yīng)用。

圖2 患者女，53歲，對照組CT圖像 A.CP20； B.CA40 圖3 患者男，51歲，試驗組CT圖像 A.SP40； B.SA60

本研究樣本量較小，且未評估對腹部疾病的檢出率和診斷能力，有待今后深入研究。

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