王欣宇，李峰坦，郝瑞，張敬

1天津醫(yī)科大學總醫(yī)院，天津300000；2天津市眼科醫(yī)院

隨著CT檢查的普及，關(guān)于CT輻射劑量對人體的影響越來越受到重視。有研究認為，未來將有1.5%～2.0%的腫瘤與CT輻射有關(guān)[1]。研究顯示，常規(guī)頭顱CT平掃的有效輻射劑量約為2.0 mSv[2]，總輻射劑量超過50 mSv可導致癌癥發(fā)病率顯著提高[3]。降低CT掃描輻射劑量的方法很多，如根據(jù)患者體型采用最佳管電壓、自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)、使用軸掃替代螺旋掃描、自動曝光控制等[4，5]，但隨著掃描劑量不斷降低，圖像噪聲會越來越大，圖像質(zhì)量不斷下降，無法滿足診斷要求。濾波反投影重建(FBP)算法是目前CT設備普遍采用的重建算法，該算法基于簡單的模型假設，重建速度快，但當掃描劑量降低時，重建圖像的噪聲卻大幅增加，因此為了保證圖像質(zhì)量而不得不增加輻射劑量[6]。與傳統(tǒng)FBP算法相比，迭代重建算法能更有效地利用原始數(shù)據(jù)進行迭代重建，達到減低圖像噪聲、去除圖像偽影的效果，從而間接降低輻射劑量。高級建模迭代重建(ADMIRE)算法是第三代迭代重建算法，其進一步降低了圖像噪聲和螺旋偽影，從而降低掃描輻射劑量。本研究應用ADMIRE算法進行顱腦CT低劑量掃描，觀察其成像質(zhì)量和輻射劑量。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2016年2月～2019年2月在我院行顱腦CT檢查者60例，男26例、女34例，年齡32～50(37.0±0.4)歲。納入標準：年齡18～60歲；患者或家屬簽署知情同意書。排除標準：腦腫瘤、顱腦外傷、腦血管畸形及腦出血或腦梗死病史患者；有精神疾病史者；昏迷或意識障礙者。將受試對象隨機分成常規(guī)劑量組和低劑量組，兩組性別、年齡具有可比性。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會批準，受試者均簽署知情同意書。

1.2 掃描方案 采用Siemens Somatom Force西門子第三代雙源CT掃描儀?；颊哐雠P，頭先進，掃描范圍由聽眥線至顱頂。常規(guī)劑量組管電壓設置為120 kV，參照管電流420 mA，開啟實時動態(tài)曝光劑量調(diào)節(jié)CARE Dose 4D，準直寬度128×0.6 mm，螺距0.7，球管轉(zhuǎn)速1.0 s。低劑量組管電壓設置為100 kV，其他參數(shù)與常規(guī)劑量組相同。

1.3 CT圖像后處理及分組 常規(guī)劑量組掃描后機器自動采用濾波反投影法(FBP)對CT圖像數(shù)據(jù)進行重建，掃描層厚5.0 mm，掃描間距5.0 mm，圖像記為A組；低劑量組掃描后采用FBP對CT圖像數(shù)據(jù)進行重建，掃描層厚5.0 mm，掃描間距5.0 mm，圖像記為B組；手動添加ADMIRE算法，對低劑量組CT圖像數(shù)據(jù)進行重建，掃描層厚5.0 mm，掃描間距為5.0 mm，將新圖像記為C組。

1.4 輻射劑量觀察 掃描結(jié)束后，機器自動計算出劑量長度乘積(DLP)和CT劑量加權(quán)指數(shù)(CTDIvo1)。參照最新歐盟委員會CT質(zhì)量標準指南，計算輻射有效劑量(ED)。ED=K×DLP(頭顱K=0.002 1 mSv·mGy)[7]。

1.5 圖像質(zhì)量評價

1.5.1 客觀評價 選取面積0.3 mm×0.3 mm的感興趣區(qū)(ROI)，統(tǒng)一于基底節(jié)層面分別測量側(cè)腦室前腳、額葉白質(zhì)、內(nèi)囊前肢、枕葉白質(zhì)、尾狀核頭、豆狀核、背側(cè)丘腦、背景無實質(zhì)區(qū)共8處CT值，記錄ROI的CT平均值及標準差，測量時盡量避開腦溝裂及血管。以額葉白質(zhì)、內(nèi)囊前肢、枕葉白質(zhì)三處的平均CT值作為白質(zhì)CT值；以尾狀核頭、豆狀核、背側(cè)丘腦的平均CT值作為灰質(zhì)CT值；用背景空氣ROI的CT值標準差作為噪聲，比較基底節(jié)層面組織CT值、噪聲、灰質(zhì)信噪比(SNR)、白質(zhì)SNR及灰白質(zhì)對比噪聲比(CNR)?；野踪|(zhì)CNR=(灰質(zhì)CT值-白質(zhì)CT值)/[(灰質(zhì)CT值標準差)2+(白質(zhì)CT值標準差)2]×0.5。

1.5.2 主觀評價 隱藏患者信息及掃描參數(shù)，由兩位高年資主治醫(yī)師對三組圖像進行雙盲評價。根據(jù)大腦半球灰白質(zhì)分界、腦溝、腦池顯示、圖像銳利度，采取5分制對圖像質(zhì)量進行評分：解剖結(jié)構(gòu)及灰白質(zhì)分界模糊，不能用于診斷為1分；解剖結(jié)構(gòu)及灰白質(zhì)分界依稀可見，但不足以顯示細節(jié)為2分；大部分解剖結(jié)構(gòu)可以滿足診斷，細節(jié)顯示欠佳，能夠進行評價為3分；解剖結(jié)構(gòu)和細節(jié)較清楚，能夠評價為4分；解剖細節(jié)清晰，能夠明確評價5分?！?分視為滿足診療要求。

2 結(jié)果

2.1 常規(guī)劑量組與低劑量組的輻射劑量比較 低劑量組DLP、CTDIvol、ED均低于常規(guī)劑量組(P均<0.05)。見表1。

表1 常規(guī)劑量組與低劑量組的輻射劑量比較

注：與常規(guī)劑量組比較，*P<0.05。

2.2 圖像質(zhì)量客觀評價結(jié)果 B組灰質(zhì)SNR、白質(zhì)SNR均低于A組和C組(P均<0.05)，B組灰白質(zhì)CNR低于C組(P<0.05)。見表2。

表2 三組圖像的SNR、CNR比較

注：與A組比較，*P<0.05；與B組比較，#P<0.05。

2.3 圖像質(zhì)量主觀評價結(jié)果 A、B、C三組圖像≥3分者分別占96.7%、93.3%、96.7%，三組間比較差異無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，說明評價體系具有一致性。見表3。

表3 三組圖像主觀評價結(jié)果比較(例)

3 討論

重建算法是目前低劑量研究最前沿的研究方向。隨著CT更新?lián)Q代及計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，2009和2011年西門子先后推出了第一代基于圖像域的迭代重建算法(IRIS)和第二代基于原始數(shù)據(jù)域的迭代重建算法(SAFIRE)。與傳統(tǒng)FBP算法相比，迭代重建算法能更有效地利用原始數(shù)據(jù)進行迭代重建，達到減低圖像噪聲、去除圖像偽影的效果，從而間接降低輻射劑量。

ADMIRE算法為第三代重建算法，其以IRIS為基礎，在圖像重建過程中引入兩套迭代循環(huán)：計算機首先建立一個實際CT成像的模擬機，在原始數(shù)據(jù)域中將FBP重建的結(jié)果正投影到正弦測量數(shù)據(jù)，用來校正初始重建中出現(xiàn)的瑕疵和偽影，其差值作為模版會在下次FBP重建中使用，根據(jù)實際需要循環(huán)數(shù)次；隨后將原始數(shù)據(jù)域所得結(jié)果應用于圖像域中再進行迭代校正以降低圖像噪聲，同樣循環(huán)數(shù)次得到最終的圖像。ADMIRE算法基于原始數(shù)據(jù)，通過重建圖像再投影得到的合成“原始數(shù)據(jù)”與原始數(shù)據(jù)數(shù)次循環(huán)對比，從而達到減少圖像偽影、降低圖像噪聲的目的，圖像質(zhì)量高，能夠真實還原掃描對象。ADMIRE算法在原始數(shù)據(jù)空間的所有投影中應用高級統(tǒng)計加權(quán)，經(jīng)過統(tǒng)計加權(quán)的探測器相鄰元件的投影信息，與第三代雙源CT的光子探測器共同協(xié)作，進一步降低圖像噪聲和螺旋偽影。此外，ADMIRE的降噪在3D空間進行，使得降噪更為徹底和精確，從而進一步降低掃描輻射劑量。

近年來，隨著ADMIRE算法的日臻完善，國外很多學者已將其應用到CT低劑量掃描中。Gordic等[8]報道，在肺結(jié)節(jié)低劑量檢查中，應用100 kV光譜掃描結(jié)合ADMIRE算法可以有效提高圖像質(zhì)量和診斷自信心，其輻射劑量僅為0.06 mSv。Newell等[9]將ADMIRE用于肺部疾病的CT低劑量(0.15 mGy)檢查中，認為圖像噪聲在可接受范圍內(nèi)，圖像質(zhì)量能夠滿足診斷需求。Gassenmaier等[10]報道，ADMIRE算法用于雙能量CT檢查冠狀動脈支架植入后的血管情況，可以將金屬支架的內(nèi)腔顯示度提高80%，將可吸收性的支架內(nèi)腔顯示度提高100%。Meyer等[11]在顳骨掃描中應用ADMIRE結(jié)合Z軸超高分辨率濾過技術(shù)，認為該技術(shù)相比于前兩代重建算法可以獲得更高的圖像質(zhì)量和更低的有效輻射劑量。然而ADMIRE算法在頭顱CT低劑量掃描中的應用報道鮮見。本研究結(jié)果顯示，低劑量組DLP、CTDIvol、ED均低于常規(guī)劑量組；C組圖像質(zhì)量與A組相近，能夠滿足診斷需求。表明120 kV常規(guī)劑量和100 kV低劑量兩種掃描方式結(jié)合ADMIRE算法，在保證圖像質(zhì)量不變的情況下，能夠顯著降低受檢者的輻射劑量，可用于臨床常規(guī)檢查。

本研究存在的不足之處:首先在層面選取方面，只選擇了基底節(jié)區(qū)層面進行測量，并未采用選取多個層面測量取平均值的方法，可能會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響；其次本研究僅涉及ADMIRE的第3級(共5級)重建對圖像質(zhì)量的影響，對于不同噪聲指數(shù)、不同權(quán)重的重建比例對圖像噪聲的影響以及與輻射劑量的關(guān)系仍需進一步研究。