吳巧玲，王沄，徐凱，徐敏，馬壯飛，孫照勇，薛華丹，付海鴻，金征宇

1. 中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)院 放射科，北京 100730；2. 佳能醫(yī)療系統(tǒng)（中國）有限公司，北京 100015

引言

胰腺病灶一般位置隱秘，臨床癥狀不典型，一般在中晚期發(fā)現[1-3]。常用的檢查胰腺疾病的影像學方法主要有MRI、CT和超聲。其中MRI檢查無輻射，對胰腺病變顯示日趨成熟，但是存在掃描時間長，檢查價格高，基層醫(yī)院普及度低等問題[4-7]；超聲檢查也無輻射，并且價格較低，但是研究表明，超聲對胰腺占位性病變的檢出率較低[8-10]；CT檢查速度快，在基層醫(yī)院普及度高，對胰腺病變的檢出、分期和隨診中都具有重要的作用[11-16]。提高胰腺CT圖像質量一直是熱門的研究方向。近期出現的全模型迭代算法（Forward Projected Model-Based Iterative Reconstruction Solution，FIRST）綜合了統(tǒng)計模型、掃描模型、光學模型、錐形術模型和解剖學模型等五種數學模型，多次迭代得到最后的重建圖像。有研究表明，FIRST重建技術在腹部CTA的圖像質量評估中具有優(yōu)勢[17]。本研究從客觀指標和主觀評分兩方面比較了傳統(tǒng)的濾波反投影算法（Filtered Back Projection，FBP），混合迭代算法（Adaptive Iterative Dose Reduction 3D，AIDR 3D）和FIRST算法在胰腺CT圖像質量的各自優(yōu)勢。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

回顧性收集2020年6月至2020年7月來我院放射科行腹部增強檢查患者50例。50例患者中排除13例不符合標準的病例，其中胰腺占位性病變7例，胰腺萎縮2例，胰腺周圍可疑惡性病變4例，最終納入胰腺正常的患者37例。其中男性15人，女性22人，平均年齡為（60.81±11.16）歲，BMI為（23.57±3.46）kg/cm2。

1.2 檢查方法

所有患者掃描前均空腹6～8 h。采用佳能Aquilion ONE GENESIS寬體320排CT設備仰臥位屏氣掃描，足先進，出床掃描，掃描范圍為肝上緣至髂棘處。掃描參數為：管電壓：120 kV，自動電流調節(jié)，矩陣：512×512，FOV：500 mm，重建層厚：1 mm，重建層間隔：0.8 mm，旋轉時間：0.5 s，噪聲指數SD（以下簡稱為SD）：8.8，準直器：0.5×80，濾波函數：FC 18，行平掃期、動脈期、實質期和延遲期4期掃描。增強檢查采用bolus tracking觸發(fā)啟動掃描，監(jiān)測位置為腹主動脈，掃描閾值為：120 HU，動脈期延遲時間為25 s,胰腺實質期延遲時間為60 s，延遲期延遲時間為120 s。使用碘帕醇注射液作為造影劑，按照1.2 mL/kg的標準經肘正中靜脈團注造影劑，流速為4.0 mL/s。

1.3 圖像質量評估

每位患者均分別重建FIRST、AIDR 3D、FBP圖像。圖像質量客觀評估：將3組圖像傳至workstation VITAL工作站，選取胰腺顯示清晰的層面，分別在胰頭、胰頸、胰體、胰尾畫4個感興趣區(qū)域（Region of Interest，ROI），ROI大小約為0.5 cm×0.5 cm（圖1），在同層面腰大肌處畫ROI，測量其CT值（CT腰大?。谕瑢用媲案贡谄は轮咎幒涂諝庵蟹謩e畫ROI，測量其SD值作為背景噪聲指數SD（SD脂肪，SD空氣）。各參數需在連續(xù)層面上重復3次，取其平均值作為該處的CT值和SD值。

計算所有圖像的CT值、SD值、信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）值和對比噪聲比（Contrast to Noise Ratio，CNR）值，見式 (1)～(2)。

圖像質量評估：由2名放射科診斷醫(yī)師（分別具有5年腹部CT閱片經驗和2年腹部CT閱片經驗醫(yī)師）采用盲法對三組圖像四期圖像質量分別進行評分，評估標準如下：5分：圖像噪聲小，胰腺顯示清晰、邊緣銳利，增強胰腺明顯強化，完全滿足診斷；4分：圖像噪聲較小，胰腺顯示良好，增強胰腺強化良好，可以滿足診斷；3分：圖像噪聲可接受，胰腺顯示可接受，可用于診斷；2分：圖像噪聲大，胰腺、肝臟輕微可見輪廓，單不能用于診斷；1分：圖像噪聲極大，胰腺顯示不能用于診斷。認為圖像評分≥3分為符合臨床診斷需求，但是2分及以下為不符合臨床診斷需求。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 21.0統(tǒng)計學軟件，計量資料采用平均數±標準差的形式表示。對不同重建方法不同期相各客觀參數進行統(tǒng)計學分析，首先進行正態(tài)性檢驗，若符合正態(tài)性分布則采用單因素方差分析比較組間差異，若有差異采用LSD法進行兩兩比較，若不符合正態(tài)性分布則采用非參數檢驗進行統(tǒng)計分析。主觀分析：首先對兩位醫(yī)師主觀評分進行可靠性分析，若Cronbach alpha＜0.7，則由第三位具有腹部CT閱片經驗10年的醫(yī)師進行評分，認為P＜0.05具有統(tǒng)計學差異。

2 結果

圖像質量客觀評估：三組圖像平掃期、動脈期、實質期和延遲期的CT值、SD值、SNR值、CNR值均符合正態(tài)性分布。平掃期單因素方差分析結果顯示三組圖像CT值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），SD值、SNR值、CNR值均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001），見表1。兩兩比較：除AIDR 3D圖像與FBP圖像的CNR值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）外，其余均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001）。動脈期單因素方差分析結果顯示三組圖像CT值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），SD值、SNR值、CNR值均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001），見表2。兩兩比較：除AIDR 3D圖像與FBP圖像的CNR值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）之外，其余均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001）。實質期單因素方差分析結果顯示三組圖像CT值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），SD值、SNR值、CNR值均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001），見表3。兩兩比較均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001）。延遲期單因素方差分析結果顯示三組圖像CT值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05），SD值、SNR值、CNR值均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001），見表4。兩兩比較：除AIDR 3D圖像與FBP圖像的CNR值無統(tǒng)計學差異（P＞0.05）之外，其余均具有統(tǒng)計學差異（P值均＜0.001）。

表1 平掃期FIRST、AIDR3D與FBP圖像的CT值、SD值、SNR值和 CNR值結果（xˉ±s）

表2 動脈期FIRST、AIDR3D與FBP圖像的CT值、SD值、SNR值和 CNR值結果（xˉ±s）

表3 實質期FIRST、AIDR3D與FBP圖像的CT值、SD值、SNR值和 CNR值結果（xˉ±s）

表4 延遲期FIRST、AIDR3D與FBP圖像的CT值、SD值、SNR值和 CNR值結果（xˉ±s）

主觀評分結果：兩位閱片者對四期圖像的FIRST、AIDR 3D與FBP圖像主觀評分結果如表5～6。兩位閱片醫(yī)生評分可靠性分析一致性好，α值為0.980。其中FBP重建圖像平掃期和延遲期不能滿足診斷需要，其余圖像均符合診斷需要，整體評分AIDR 3D高于FIRST和FBP。選取其中一位患者四期圖像分別采用三種算法重建圖像（圖1），可見FBP重建平掃期和延遲期圖像質量較其他圖像質量較差，另外所有圖像均可見ROI勾畫位置，分別選取了胰頭、胰頸、胰體和胰尾四個位置，取其平均值作為該幅圖像胰腺的CT值，SD值測量結果。

表5 閱片者1對四期圖像FIRST、AIDR3D與FBP圖像主觀評分結果（分，xˉ±s）

表6 閱片者2對四期圖像FIRST、AIDR3D與FBP圖像主觀評分結果（分，xˉ±s）

圖1 同一患者胰腺平掃期、動脈期、實質期、延遲期分別采用FIRST、AIDR 3D與FBP算法重建圖像

3 討論

多層螺旋CT在胰腺病變的檢出、分期和隨訪中一直具有重要的作用，例如急性胰腺炎的篩查，CT是最快速最有效的檢查方法；在胰腺占位性病變的分級和隨訪中，多層螺旋CT也發(fā)揮著至關重要的作用[11-16]。提高胰腺的CT圖像質量一直是醫(yī)務工作者的研究方向。近期新出現的FIRST技術通過統(tǒng)計模型、掃描模型、光學模型、錐形術模型和解剖學模型五種數學模型，首先計算前投影和原始投影之間的差別，再通過數學校正方法得到更新后的前投影圖像，再將更新后的前投影圖像輸入到五種數學模型中，再次計算與原始投影之間的差別，這樣通過不斷的迭代方式最終得到與原始投影之間的差別最小的FIRST重建后的圖像[18-19]。本文從客觀指標（CT值、SD值、SNR和CNR）和主觀評分兩方面比較了傳統(tǒng)的濾波反投影FBP算法，混合迭代AIDR 3D算法和最新的全模型迭代FIRST算法在胰腺四期重建圖像之間的差異，旨在探討FIRST算法在評估胰腺圖像質量方法的優(yōu)劣。

客觀結果顯示，在同等掃描條件下，FIRST、AIDR 3D和FBP重建圖像均可以降低圖像噪聲，提高圖像的SNR值和CNR值，客觀指標具有優(yōu)勢。FIRST技術在國內尚未得到廣泛推廣，本研究在國內首次針對FIRST技術在胰腺圖像質量改善方面進行研究，客觀實驗結果與國外相關FIRST技術在腹部研究結果相一致。例如Wu等[17]人比較了FIRST、AIDR 3D和FBP三種重建圖像的CT值、SD值、SNR、CNR在腹部CTA檢查中的差異，結果與本實驗一致。Laurent等[18]人在比較FIRST、AIDR 3D和FBP三種重建圖像在胸腹盆CT掃描劑量以及病變檢出的研究中發(fā)現，FIRST重建算法可以得到更高的圖像質量。說明FIRST重建算法通過多次重復迭代以減小差異，并且通過多種模型的投影的方式確實是可以降低圖像的噪聲，提高圖像的SNR值和對CNR值。FIRST技術在提高胰腺客觀圖像質量方面具有優(yōu)勢。

主觀結果顯示FIRST和AIDR四期重建圖像均可較好的滿足臨床診斷需求，AIDR 3D重建圖像相比較FIRST和FBP重建圖像醫(yī)生可接受程度更高。Laurent等[18]人利用模型比較了FIRST、AIDR 3D和FBP三種重建算法的圖像質量以及主觀評價，結果顯示FIRST可以得到較好的圖像質量，但是主觀評分較低，與本研究結果類似。這可能與FIRST技術多次迭代，減小誤差導致的圖像過于平滑柔和，對比度降低有關，這樣對于閱片醫(yī)師來說影響其觀察組織輪廓以及有可能誤判病灶邊界情況。Wu等[17]人通過比較研究三種重建圖像在腹部CTA方面的主觀評估，認為FIRST重建圖像具有較高的主觀評分，可能是由于FIRST重建技術對于血管的顯示較好，而對于腹部受呼吸運動影像較大且對圖像對比度要求較高的臟器而言，主觀評價FIRST技術不一定是最好的。

本研究尚未涉及胰腺病變的評估，應進一步搜集病例，將病變的檢出，增強對比程度等加入到評估標準中；由于FIRST技術具有降低圖像噪聲的優(yōu)勢，將進一步考慮在低劑量掃描情況下，FIRST重建技術能否滿足需求。

綜上所述，FIRST技術較AIDR 3D和FBP重建算法可以降低噪聲，并且在滿足臨床診斷需求的情況下，FIRST技術在胰腺圖像質量的客觀評估中更具優(yōu)勢。FIRST技術在降低胰腺CT檢查輻射劑量以及胰腺疾病的檢出、分期和隨診中具有廣闊的應用前景。