胡君花，劉松，施婷婷，胡安寧，李輝

南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬南京鼓樓醫(yī)院 醫(yī)學(xué)影像科，江蘇 南京 210008

引言

胃腫瘤是我國常見的消化道腫瘤。胃周血管的清晰顯示對胃腫瘤手術(shù)有指導(dǎo)作用，對胃周淋巴結(jié)的發(fā)現(xiàn)也有幫助。增強CT目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于胃部腫瘤的術(shù)前分期及療效評估[1]。近年來，CT后處理技術(shù)發(fā)展迅速，算法不斷更新，如基于迭代重建算法的CT掃描技術(shù)iDose4、傳統(tǒng)的濾波反投影法（Filtered Backprojection，F(xiàn)BP），但它們都屬于部分迭代重組技術(shù)。目前，一種新型的全迭代重組技術(shù)“IMR”（Iterative Model Reconstruction）已在臨床初步應(yīng)用[2-4]。本文旨在研究胃腫瘤CT增強掃描后，三種重建算法（FBP，iDose4，IMR）對胃部血管成像質(zhì)量的影響。

1 材料與方法

1.1 一般資料

本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審查批準(zhǔn)，并取得患者知情同意，從2017年4月至8月，共前瞻性地納入胃腫瘤患者21例（胃間質(zhì)瘤3例，胃癌18例），其中男15例，女6例，年齡28～74歲，平均（60±12）歲，所有患者術(shù)前及胃鏡檢查后一周內(nèi)行腹部CT平掃加增強檢查。入組標(biāo)準(zhǔn)：① 經(jīng)胃鏡下發(fā)現(xiàn)胃部腫瘤；② 胃鏡及CT檢查前未行抗腫瘤治療；③ 腎功能正常（腎小球濾過率≥30 mL/min）；④ 無碘劑過敏。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 腹部有嚴(yán)重的偽影（呼吸、金屬偽影、鋇劑）影響觀察；② 胃充盈不佳。

1.2 影像學(xué)檢查

所有患者檢查前禁食8 h，禁水4 h；檢查前1 min口服產(chǎn)氣粉（青島紅蝶新材料有限公司）兩包，每包3 g；檢查前均對患者進行屏氣訓(xùn)練。采用荷蘭Philips Brilliance iCT 128排掃描儀，患者仰臥位，腳先進，掃描范圍包括胃全部。行CT平掃及三期動態(tài)增強掃描，動脈期、靜脈期及延遲期分別為30、70和210 s。螺距0.914:1，掃描層厚5.0 mm、層距1.0～5.0 mm。掃描條件：平掃為120 kV，30 mA；增強期為100 kV，自動管電流。采用高壓注射器（Medrad Stellant CT Injector System；One Medrad Drive Indianola，PA，USA）經(jīng)肘前靜脈留置針注射碘海醇（Omnipaque 350 mgI/mL；GE Healthcare，上海，中國）80 mL，注射速率3.0 mL/s。CT掃描結(jié)束后，分別采用FBP、iDose4及IMR三種重建算法對原始數(shù)據(jù)進行重建，重建層厚均為1 mm。

1.3 圖像分析與評價

將所掃描患者圖像的原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入IntelliSpace工作站，隱藏圖像掃描參數(shù)及患者個人信息。由兩名具有5年閱片經(jīng)驗以上且不知道圖像重建方法的放射科醫(yī)師在3組不同重建算法的圖像上，使用動脈期圖像進行分析，測量時將感興趣區(qū)（Region of Interest，ROI）放置于血管管腔中央，避開血管明顯的狹窄、閉塞段，分別測量腹主動脈（腹腔干動脈開口水平），腹腔干動脈起始段，肝總動脈，脾動脈，胃左動脈，腸系膜上動脈，胃十二指腸動脈及胃網(wǎng)膜右動脈的CT值，對應(yīng)上述8個層面分別使用復(fù)制-粘貼ROI功能，測量鄰近束脊肌的CT值，并記錄同層面腹壁皮下脂肪CT值及其標(biāo)準(zhǔn)差，將后者作為圖像噪聲。以上數(shù)據(jù)均由兩位醫(yī)師在同層面測量所得，最后取兩個數(shù)值的平均值。計算信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）和對比噪聲比（Contrast Noise Ratio，CNR）。SNR=CT血管/SD背景，CNR=（CT血管-CT肌肉）/SD背景，其中CT血管為同層面血管的平均CT值，CT肌肉為對應(yīng)層面兩側(cè)肌肉的平均CT值，SD背景為同層面腹壁皮下脂肪的標(biāo)準(zhǔn)差。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 22.0統(tǒng)計學(xué)軟件處理數(shù)據(jù)，以P＜0.05有統(tǒng)計學(xué)意義。使用FBP，iDose4及IMR三種重建算法胃部血管SNR間的比較采用配對樣本t檢驗，三種重建算法血管CNR的比較同樣采用配對樣本t檢驗。

2 結(jié)果

對21位胃腫瘤患者進行腹部CT增強掃描，經(jīng)過FBP、iDose4及IMR三種重建算法得到薄層為1 mm的圖像，通過測量、分析和計算同層面、同位置胃周各血管的數(shù)據(jù)，得到各血管的SNR和CNR值，見表1。三種重建算法得到各血管的SNR范圍分別是FBP（12.201～15.838）、iDose4（16.696～22.381）、IMR（38.327～46.018）；CNR 的 范 圍 分別 是 FBP（9.549～13.186）、iDose4（12.952～18.637）、IMR（38.307～30.616）。三種重建算法中FBP的SNR和CNR值均最低，IMR圖像的SNR和CNR值均顯著大于iDose4和FBP（P＜0.001），見表 1～2，圖 1。近端血管（腹主動脈、腹腔干動脈、肝總動脈、脾動脈、腸系膜上動脈）IMR的SNR 范圍為 44.568～46.018；CNR 范圍為 36.857～38.307，遠端分支血管（胃左動脈、胃網(wǎng)膜右動脈、胃十二指腸動脈）的IMR圖像的SNR范圍為38.327～42.781；CNR范圍為30.616～35.070，近端分支血管IMR圖像的SNR及CNR大于遠端分支血管。

表1 不同重建算法下各血管的SNR和CNR值

表2 三種不同重建方式胃周血管SNR和CNR差異性的比較

圖1 IMR、iDose4、FBP三種重建方式下的CT橫斷面薄層重建圖像

3 討論

多排螺旋增強CT掃描已廣泛應(yīng)用在胃部多種腫瘤的評估中，近年來，CT設(shè)備不斷更新?lián)Q代，CT掃描的后處理重建方式也不斷發(fā)展更新。以往CT掃描技術(shù)多關(guān)注X線束的調(diào)節(jié)、參數(shù)的優(yōu)化，而近期重建算法對圖像質(zhì)量影響的研究越來越多[5-7]。

128排iCT掃描及其多種后處理技術(shù)是一種風(fēng)險極小的非侵入性檢查方法。目前最新的迭代算法是IMR，是一種結(jié)合了三維微平板探測器和多模型重組算法的全迭代重建技術(shù)，考慮到了焦點尺寸、X線束寬度、體素大小、探測器像素尺寸和光束及探測器間的相互作用等因素，可以更精確地還原掃描信息，進一步降低圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量[8]。之前已有多篇文獻證明，在多個領(lǐng)域，相比FBP、iDose4，IMR在降低圖像噪聲和提高圖像質(zhì)量方面的優(yōu)勢明顯[7]。

本研究中，IMR圖像的SNR和CNR值均顯著高于iDose4和FBP（P＜0.001）。SNR和CNR值都是評價圖像質(zhì)量的客觀指標(biāo)，目前已廣泛應(yīng)用于CT圖像質(zhì)量的評估中。本研究三種薄層圖像中，以腹主動脈為例，IMR的SNR及CNR值分別是SNR=45.876±14.42；CNR=38.165±13.18，都顯著高于iDose4及FBP的SNR和CNR值（P＜0.001）。原因是，IMR迭代算法是基于圖像統(tǒng)計模型及系統(tǒng)模型精確確定的數(shù)據(jù)，可以在圖像空間和數(shù)據(jù)空間上對統(tǒng)計模型和系統(tǒng)模型進行更全面的優(yōu)化，從而更準(zhǔn)確地還原掃描信息。我們的結(jié)果與Yuki等[8]對IMR在冠狀動脈中的應(yīng)用結(jié)論相符。IMR在血管成像中的SNR和CNR值明顯優(yōu)于iDose4、優(yōu)于 FBP。

此次研究中，iDose4的SNR值及CNR值都優(yōu)于FBP（P＜0.001）。FBP是最早的CT圖像重建方式。FBP是一種解析算法，其優(yōu)點是方便簡單、速度快，自1970年初應(yīng)用于臨床[9]。但FBP采集數(shù)據(jù)時理想化，忽略了噪聲對投影數(shù)據(jù)的影響，將噪聲帶到了重組圖像中，有時候還會放大噪聲，創(chuàng)造較多偽影，影響圖像質(zhì)量[10]。迭代重建算法是基于解剖模型，可精確模擬系統(tǒng)幾何學(xué)，選擇性識別并去除圖像噪聲，并在每次迭代中通過抑制噪聲及偽影提高圖像質(zhì)量[11-13]。iDose4則采用了兩種算法，即FBP和迭代重建，本研究中混合迭代選用4級，F(xiàn)BP和迭代重建各占50%[14-16]。錢偉亮等[11]在雙下肢CTA研究中對比FBP和iDose4，認為在較低輻射劑量條件下，仍可獲得噪聲較小的高質(zhì)量圖像。但是由于該重建算法計算復(fù)雜，未能考慮計算機硬件的性能，仍然具有一定的局限性。

此次研究中，我們還發(fā)現(xiàn)，近端血管（腹主動脈、腹腔干動脈、肝總動脈、脾動脈、腸系膜上動脈）IMR的SNR及CNR值范圍分別為44.568～46.018、36.857～38.307，優(yōu)于遠端分支血管（胃左動脈、胃網(wǎng)膜右動脈、胃十二指腸動脈）IMR圖像38.327～42.781、30.616～35.070，這可能是因為近端血管較粗大，穩(wěn)定性高，遠端血管纖細，受到的影響因素較多。本研究的局限性有：① 本研究數(shù)據(jù)樣本量不夠大，今后將收集更多的數(shù)據(jù)做進一步研究；② 研究的患者未記錄其BMI指數(shù)；③ 未考慮胃周血管顯示與胃充盈狀態(tài)的關(guān)系，將在以后研究中完善。綜上所述，在相同掃描條件情況下，使用IMR技術(shù)相比于iDose4和FBP更能夠降低胃周血管的圖像噪聲，提高圖像質(zhì)量。