任占麗 ，雷雨欣 ，韓 冬 ，陳曉俠 ，賈永軍 ，于 楠 ，于 勇 ，賀太平

（1.陜西中醫(yī)藥大學，陜西 咸陽 712000；2.陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，陜西 咸陽 712000）

CT因成像速度快、可多方位重建等特點，已越來越多地應用于腹部疾病的臨床影像學檢查中。近年來，隨著MSCT和能譜CT的廣泛應用，尤其是能譜CT為臨床診斷腹部疾病提供了大量信息。同時CT檢查引發(fā)的輻射危害逐漸被人們所重視。以往研究，常通過改變低管電壓、低管電流或自動管電流調(diào)制技術(shù)等，以降低受檢者的輻射劑量，但易導致圖像噪聲增加和質(zhì)量下降。近幾年，圖像迭代重建（iterative reconstruction，IR）技術(shù)快速發(fā)展，其不僅控制了受檢者的輻射劑量，又確保了圖像的高質(zhì)量。本研究對CT腹部掃描患者采用常規(guī)劑量條件，對所獲得腹部原始影像數(shù)據(jù)分別行濾波反投影法（filtered back projection，F(xiàn)BP）、自適應統(tǒng)計迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）、基于模型迭代重建（model based iterative reconstruction，MBIR），旨在探討FBP、ASIR、MBIR 3種不同重建算法對上腹部CT圖像質(zhì)量的影響，以為臨床獲得較高圖像質(zhì)量和低輻射劑量檢查提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集陜西中藥學大學附屬醫(yī)院2017年1—3月行寶石能譜CT腹部檢查患者。納入標準：年齡＞18歲，病情需行腹部CT掃描。排除標準：①呼吸無法配合、影響圖像測量和評價者；②嚴重圖像偽影者；③有腹部器質(zhì)性病變影響測量結(jié)果者。最終50例納入研究，其中男29例，女21例；年齡52～85歲，平均（64.5±9.61）歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準，患者均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery 750HD寶石能譜CT機，患者取仰臥位，雙足先進，雙手上舉交叉抱頭，掃描前進行呼吸訓練，吸氣后屏氣掃描，并行甲狀腺及盆腔防護。掃描范圍自膈肌上方1 cm至肝脾下緣水平，行腹部常規(guī)輻射劑量掃描，掃描參數(shù)：120 kV，smart mA，噪聲指數(shù)（noise index，NI）10，螺距 1.375，轉(zhuǎn)速 0.6 s/r，探測器寬度 40 mm，層厚5 mm，層距5 mm。

1.3 圖像重建 將掃描所得原始數(shù)據(jù)分別采用FBP、40%ASIR、MBIR進行圖像重建，重建層厚0.625 mm，窗寬350 HU，窗位40 HU。

1.4 圖像評價 將3組重建圖像傳入AW 4.6工作站用于客觀測量和主觀評價。

1.4.1 圖像客觀評價 在3組薄層重建橫斷位圖像上，在肝臟、脾臟、胰腺、腎臟及同層面皮下脂肪分別放置3個ROI；分別記錄各ROI的CT值和標準差（standard deviation，SD），取 3 個 ROI的平均值作為各臟器的CT值和SD值，并以SD值代表圖像客觀測量噪聲；以皮下脂肪作為圖像背景，分別計算各客觀測量參數(shù)的SNR、對比噪聲比（CNR），同時分別計算40%ASIR、MBIR算法相對于FBP重建的SD降低率和SNR、CNR增加率。

計算公式如下：SNR=CT值a/SD值a；CNR=（CT值a-CT值b）/SD值b；（CT值a和 SD值a分別代表測量臟器的CT值和SD值，CT值b和SD值b分別代表同層面皮下脂肪的CT值和SD值）。SD值降低率=（SD1-SD2）/SD1；SNR值增加率 =（SNR2-SNR1）/SNR1；CNR值增加率 =（CNR2-CNR1）/CNR1；（SD1、SNR1和CNR1分別代表FBP重建各測量臟器的SD、SNR和CNR值，SD2、SNR2和 CNR2分別代表 40%ASIR 或MBIR重建各測量臟器的SD、SNR和CNR值）。

1.4.2 圖像主觀評價 由2名工作5年以上且經(jīng)驗豐富的影像科醫(yī)師采用5分制對3組重建圖像質(zhì)量進行雙盲法主觀評分。主觀評分采用5分制法：5分，圖像質(zhì)量好，無明顯偽影和噪聲，能清晰顯示細小的解剖結(jié)構(gòu)和小血管；4分，圖像質(zhì)量較好，存在部分偽影和輕度噪聲，細小解剖結(jié)構(gòu)和小血管顯示尚清晰；3分，圖像質(zhì)量中等，存在較明顯偽影和噪聲，細小解剖結(jié)構(gòu)和小血管顯示欠清晰，但不影響臨床疾病診斷；2分，圖像質(zhì)量較差，存在嚴重偽影和噪聲，細小解剖結(jié)構(gòu)和小血管顯示不清，且影響臨床疾病診斷；1分，圖像質(zhì)量很差，存在很嚴重的偽影和噪聲，細小解剖結(jié)構(gòu)和小血管無法顯示。5分制圖像主觀評價標準中，3分及以上可用于臨床診斷，2分及以下無法滿足臨床診斷。

1.5 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件，參數(shù)以±s表示；3組薄層重建圖像的SD值、SNR值和CNR值之間的比較采用單因素方差分析；采用非參數(shù)檢驗對圖像的主觀評分進行比較；2名影像科醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評分的一致性采用Kappa檢驗（K≥0.75為一致性極好，0.4＜K＜0.75為一致性較好，K≤0.4為一致性較差），以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像客觀評價 FBP圖像的SD值最高，MBIR圖像的SD值最低，其中MBIR圖像肝臟、脾臟、胰腺、腎臟的SD值分別低于40%ASIR和FBP圖像，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（表 1）。 FBP 圖像的SNR、CNR值最低，MBIR圖像的SNR、CNR值最高，其中MBIR圖像肝臟、脾臟、胰腺、腎臟的SNR和CNR值均較40%ASIR組和FBP組提高，且SNR、CNR值在3組重建圖像間差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）（表 2）。

2.2 圖像主觀評價 FBP圖像、40%ASIR圖像、MBIR薄層圖像的主觀評分分別為（3.15±1.03）、（4.09±1.15）、（4.93±1.27）分，3 組差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），且 40%ASIR、MBIR 圖像的主觀評分均優(yōu)于FBP（圖1）。2名影像科醫(yī)師對圖像質(zhì)量主觀評分的一致性極好（K＞0.75）。

3 討論

隨著MSCT和能譜CT的快速發(fā)展和在臨床的廣泛應用，CT在腹部實質(zhì)臟器和血管疾病檢查中起到了重要作用。CT重復檢查和后續(xù)隨訪引起的輻射劑量增加和輻射相關性癌癥受到臨床的高度重視，因此在臨床中引入了低劑量CT檢查［1-2］。以往實現(xiàn)CT檢查低輻射劑量的手段通常是優(yōu)化掃描參數(shù)，如采用低管電壓、低管電流或自動管電流調(diào)制技術(shù)、增大螺距等［3-4］，但常造成圖像噪聲增加和圖像質(zhì)量下降等問題，給診斷造成一定影響。因此，如何在降低患者CT檢查輻射劑量與獲得較高圖像質(zhì)量之間取得平衡成為研究重點。

表1 3組重建圖像客觀測量參數(shù)的SD值比較

表2 3組重建圖像客觀測量參數(shù)的SNR、CNR值比較

圖1 女，61歲，膽總管結(jié)石繼發(fā)肝內(nèi)膽管擴張 圖1a～1c分別為FBP、40%ASIR、MBIR重建橫斷位圖像，圖1d～1f分別為FBP、40%ASIR、MBIR重建冠斷位圖像 圖1a，1d 擴張肝內(nèi)膽管及肝內(nèi)小囊腫邊緣模糊，圖像噪聲較大，主觀評分為3分 圖1b，1e 擴張肝內(nèi)膽管及肝內(nèi)小囊腫邊緣顯示尚清晰，圖像噪聲中等，主觀評分為4分 圖1c，1f 擴張肝內(nèi)膽管及肝內(nèi)小囊腫邊緣清晰銳利，肝小囊腫顯示清晰，主觀評分為5分

近年來，隨著CT技術(shù)的不斷更新，不同類型的圖像重建算法也隨之應用于臨床，在改善圖像質(zhì)量的同時也降低輻射劑量［5］。目前臨床上常用的重建方法包含F(xiàn)BP、ASIR和MBIR，其中FBP通過去除整個掃描區(qū)域內(nèi)易造成噪聲和偽影的信息，使FBP圖像噪聲得到一定程度改善，自應用于臨床以來一直被視為CT圖像重建的基礎方法［6］，但FBP算法對圖像噪聲敏感，重建之后的圖像具有噪聲高、條紋偽影明顯和空間分辨力可檢測性較差的特點，導致FBP圖像質(zhì)量較低且在一定程度上無法滿足臨床診斷需要。ASIR是一種基于噪聲的迭代重建技術(shù)，采用降噪算法過濾掃描之后的投影數(shù)據(jù)，因其可降低輻射劑量和圖像噪聲、提高圖像質(zhì)量，已被廣泛應用于臨床工作和科學研究中［7-8］，但過高權(quán)重的ASIR會使重建圖像產(chǎn)生“蠟樣偽影”，因此通常采用適宜權(quán)重ASIR技術(shù)降低圖像噪聲，從而提高圖像質(zhì)量［9-10］。MBIR是近年來迅速發(fā)展的一種高級迭代重建技術(shù)，通過對圖像進行基于統(tǒng)計學模型和迭代重建技術(shù)的重建，從而提高重建圖像空間分辨力，同時MBIR通過迭代方法不斷地去除原始數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計噪聲和光學模糊效應，從而達到降低圖像噪聲、提高圖像質(zhì)量和 CNR 的效果［1-2］。

本研究在圖像主觀評價方面，MBIR圖像的主觀評分最高，F(xiàn)BP圖像的主觀評分最低，表明MBIR可降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量，以及對細小解剖結(jié)構(gòu)和小血管的顯示能力。在圖像客觀評價方面，MBIR的圖像噪聲在3組圖像中最低，F(xiàn)BP噪聲最高，表明MBIR通過迭代方法不斷地去除原始數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計噪聲和光學模糊效應，可顯著降低圖像噪聲和硬化偽影。通過分析和比較3組圖像的SNR和CNR發(fā)現(xiàn)，MBIR圖像的SNR和CNR均優(yōu)于40%ASIR圖像和FBP圖像，其中FBP圖像的SNR和CNR最低，這與許多文獻［1-16］報道一致，表明在相同輻射劑量條件下，采用適宜權(quán)重的ASIR和MBIR不僅可降低圖像噪聲，還可不同程度提高圖像的SNR和CNR，從而提高圖像質(zhì)量［17-18］，為臨床實現(xiàn)上腹部低輻射劑量CT檢查提供可能。在目前臨床工作中，F(xiàn)BP重建速度雖然快，但噪聲較大影響診斷；ASIR可在低圖像噪聲和高圖像質(zhì)量之間取得平衡，且重建速度較快，因此ASIR在目前臨床工作中普遍應用，但其降低圖像噪聲和提高圖像質(zhì)量的能力有待進一步提升；MBIR圖像重建過程耗時較長，但其圖像噪聲低，空間分辨力高，在臨床工作中已得到初步應用。

綜上所述，本研究采用3種不同圖像重建技術(shù)，通過測量、分析和比較腹部實質(zhì)臟器的噪聲、SNR和CNR，評價不同重建算法對腹部圖像質(zhì)量的影響，為臨床實現(xiàn)低圖像噪聲、高圖像質(zhì)量和低輻射劑量檢查提供一定的依據(jù)。但本研究尚存在不足之處：①MBIR重建時間較長；②樣本量較小；③僅對常規(guī)掃描劑量的患者進行研究，未將不同圖像重建算法應用于低劑量檢查中；④圖像的主觀評分和客觀測量參數(shù)的評價受影像醫(yī)師主觀因素的影響。今后應進一步擴大樣本量，將不同重建技術(shù)對圖像質(zhì)量的影響延伸到低劑量檢查中，對圖像質(zhì)量的研究擴展至血管、腹部疾病中，為臨床實現(xiàn)低劑量檢查提供依據(jù)。