雙源CT低劑量掃描聯(lián)合迭代重建在主動(dòng)脈夾層中的應(yīng)用

雙源CT低劑量掃描聯(lián)合迭代重建在主動(dòng)脈夾層中的應(yīng)用

姜麗麗 張 麗

目的探討雙源CT低kv聯(lián)合迭代重建技術(shù)（IR）對(duì)降低主動(dòng)脈夾層患者的輻射劑量及圖像質(zhì)量的影響。方法對(duì)臨床擬診主動(dòng)脈夾層的60例次患者行雙源CTA檢查，按照先后順序?qū)⒒颊叻譃锳組：常規(guī)劑量組120 kv，n=20、B組：低劑量100 kv，n=20、C組：低劑量80 kv，n=20。120 kv采用傳統(tǒng)濾波反投影（FBP）重建作為對(duì)照組，低劑量掃描組分別采用FBP及IR對(duì)圖像進(jìn)行重建。并由兩名有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師對(duì)3組圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。比較不同kv和重建算法的有效劑量（ED）、背景噪聲（BN）、對(duì)比信噪比（CNR）、信噪比（SNR）以及圖像質(zhì)量。結(jié)果低劑量100 kv組（10．56±0．42）mSv和80 kv（5．05±0．17）mSv組有效劑量較對(duì)照組（16．12±0．55）mSv分別降低34．5%、68．6%。100 kv、80 kv采用IR組較同一劑量FBP組BN分別降低36．2%、28．3%，CNR及SNR分別提高57．7%、58．0%；36．1%、41．7%，組間比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。隨著管電壓降低，主動(dòng)脈CT值增高，100 kvIR組及80 kvIR組較對(duì)照組CNR及SNR升高，P＜0．05。結(jié)論與120 kv FBP相比，100 kv和80 kv采用IR技術(shù)能使有效輻射劑量分別降低34．5%、68．6%，同時(shí)不影響圖像質(zhì)量。

主動(dòng)脈造影，輻射劑量，管電壓，X線計(jì)算機(jī)

隨著影像技術(shù)發(fā)展，胸腹主動(dòng)脈CT血管成像（computed tomography angiography，CTA）已成為檢查主動(dòng)脈夾層的主要方法，但因其掃描層面薄、掃描范圍長(zhǎng)，致使患者接受的輻射劑量非常大，尤其對(duì)需要定期多次隨訪的患者往往會(huì)造成較高的射線劑量。因此，在滿足診斷需求的前提下，如何降低患者的輻射劑量已經(jīng)成為關(guān)注的重點(diǎn)。迭代重建（Iterative Reconstruction，IR）技術(shù)替代傳統(tǒng)濾過(guò)反投影法（filtered back projection，F(xiàn)BP）不僅能降低輻射劑量，還能保持甚至提高圖像質(zhì)量［1-2］。筆者在本研究中通過(guò)對(duì)比80 kv、100 kv、120 kv管電壓聯(lián)合迭代重建技術(shù)對(duì)圖像質(zhì)量及輻射劑量的影響，探討低管電壓主動(dòng)脈CTA的臨床可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2014年3月～2015年4月行雙源CTA檢查的主動(dòng)脈夾層患者（嚴(yán)重的心、腎功能不全患者排除在外）51例掃描60例次（同一患者多次掃描的均按掃描次數(shù)以例記入），男39例，女12例，年齡28～72歲，平均（45.62±2.92）歲。其中Ⅰ型夾層21例，Ⅱ型夾層2例， Ⅲ型夾層37例。所有患者均簽署知情同意書(shū)。

1.2 儀器與方法

所有患者均采用Siemens雙源CT（Somatom Definition Flash）按照患者先后順序分別用由高到低的掃描條件進(jìn)行掃描（從胸廓入口至髂總動(dòng)脈分叉水平）。對(duì)比劑采用碘普羅胺370，以5.0 ml/s肘前靜脈注入80 ml，隨即注入50 ml生理鹽水。應(yīng)用對(duì)比劑跟蹤技術(shù)，ROI選擇主動(dòng)脈弓水平，閾值為100 Hu，延時(shí)5秒觸發(fā)。根據(jù)不同掃描條件選入組A（管電壓120 kv）、組B（管電壓100 kv）、組C（管電壓80 kv），選擇組A即常規(guī)掃描組作為對(duì)照組，其它參數(shù)保持一致：參考管電流為250 mAs和CARE Dose 4D技術(shù)，準(zhǔn)直32×0.6 mm，層厚0.75 mm，螺距1.2，轉(zhuǎn)速0.5 s，視野150～350 mm。

1.3 圖像后處理

組A采用FBP進(jìn)行重建，組B和組C分別采用FBP及IR進(jìn)行重建，IR選擇30%水平。所有圖像在工作站進(jìn)行多平面重組（MPR）、最大密度投影（MIP）及容積再現(xiàn)技術(shù)（VR）等后處理。

1.4 圖像質(zhì)量分析

1.4.1 主觀評(píng)價(jià) 將圖像傳至PACS，關(guān)閉掃描參數(shù)及相關(guān)信息，選擇同一層面、相同窗寬窗位比較圖像質(zhì)量。由兩名資深放射科醫(yī)師獨(dú)立對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)分。對(duì)評(píng)價(jià)不一致的，經(jīng)協(xié)商取得一致意見(jiàn)。圖像質(zhì)量以3分制進(jìn)行評(píng)分：1分為血管管壁模糊，內(nèi)膜片、破口及主動(dòng)脈分支血管起自真腔或假腔等診斷細(xì)節(jié)辨別不清，基本無(wú)法進(jìn)行各種三維重建；2分為血管顯示較好，各診斷細(xì)節(jié)很好顯示，三維重建圖像效果較好；3分為血管邊緣清晰，對(duì)比度好，各診斷細(xì)節(jié)明確顯示，三維重建效果好。圖像質(zhì)量≥2分為滿足臨床診斷。

1.4.2 客觀評(píng)價(jià) 同時(shí)測(cè)量同層面主動(dòng)脈管腔內(nèi)、椎旁肌肉及胸壁或腹壁前正中的空氣的CT值及標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation，SD）值，選取3個(gè)層面即主動(dòng)脈弓水平、降主動(dòng)脈膈肌水平、腹主動(dòng)脈髂動(dòng)脈分叉水平，取其均值。測(cè)量感興趣區(qū)（region of interest，ROI）面積為10～20 mm2。測(cè)量主動(dòng)脈時(shí)，ROI放置在主動(dòng)脈管腔中心，避免管壁斑塊、支架等干擾，若為主動(dòng)脈夾層部位，ROI放置于真腔內(nèi)。取空氣平均密度的標(biāo)準(zhǔn)差為背景噪聲（background noise，BN）。計(jì)算對(duì)比信噪比（CNR）及信噪比（SNR）：CNR＝（SI主動(dòng)脈-SI肌肉）/BN；SNR＝SI主動(dòng)脈/BN。其中SI主動(dòng)脈為主動(dòng)脈CT值，SI肌肉為椎旁肌肉CT值，BN為背景噪聲。

1.4.3 輻射劑量計(jì)算 記錄3組患者的射線劑量相關(guān)參數(shù)，CT劑量指數(shù)CTDIvol、劑量長(zhǎng)度乘積DLP，計(jì)算有效劑量ED＝DLP×K，其中K為轉(zhuǎn)換系數(shù)，K值為0.015［3］。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，對(duì)所測(cè)量的各組數(shù)據(jù)進(jìn)行one-way ANOVA分析、Duncan法多重比較，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像質(zhì)量

2.1.1 客觀評(píng)價(jià)結(jié)果 不同管電壓及重建方法CNR、SNR及BN對(duì)比見(jiàn)表1。BN、CNR、SNR分別在三組患者各重建方式任意兩組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，F(xiàn)值分別為218.83、49.28、82.50，P＜0.05。同一種重建方法，BN值隨管電壓的降低而增大，CNR及SNR降低，與對(duì)照組相比，100 kvFBP組及80 kvFBP組CNR分別降低11.4%、16.3%，SNR分別降低11.9%、19.1%。采用IR重建，圖像噪聲較同一低劑量FBP組降低，CNR及SNR提高。100 kv采用IR組較FBP組BN降低36.2%，CNR及SNR分別提高57.7%、58.0%。80 kv采用IR組較FBP組BN降低28.3%，CNR及SNR分別提高36.1%、41.7%。100 kv及80 kv采用IR重建較120 kvFBP組圖像CNR及SNR均提高，分別約39.2%、14.6%。

2.1.2 主觀評(píng)價(jià)結(jié)果 同一劑量IR組圖像均優(yōu)于FBP組（見(jiàn)圖1-5）。100 kv FBP組、80 kv FBP組和80 kvIR組圖像質(zhì)量評(píng)分均有所降低，但評(píng)分均在兩分以上，滿足臨床診斷的比率為100%（見(jiàn)表2）。100 kv組圖像與120 kv組圖像質(zhì)量相似。

2.2 輻射劑量的比較

A、B、C三組的CTDIvol、DLP及ED值見(jiàn)表3。各組間有效劑量ED比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＝0.00）。經(jīng)計(jì)算，B組較對(duì)照組A組有效劑量降低了34.5%，C組較對(duì)照組A組有效劑量降低了68.6%。

3 討論

隨著CT技術(shù)的迅速發(fā)展、掃描速度和診斷能力有所提高，然而，輻射劑量帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)也隨之上升。對(duì)于主動(dòng)脈夾層患者的CTA檢查，其掃描范圍長(zhǎng)，重復(fù)掃描比率高，因此，合理的射線劑量顯得尤為重要。如何在保證圖像質(zhì)量能滿足診斷要求的情況下，盡可能降低輻射劑量，已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)影像學(xué)界探討的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著研究的深入，近來(lái)研究已逐漸從前期單純改變管電流或管電壓進(jìn)展到聯(lián)合改進(jìn)圖像重建技術(shù)，以期在降低射線劑量方面有所突破。國(guó)內(nèi)外有研究者采用低劑量掃描配合IR算法對(duì)胸、腹部CT檢查顯示，可在降低輻射劑量前提下獲得滿足診斷要求的圖像質(zhì)量［4-5］。

迭代重建算法是CT 圖像重建的一種基本方法，可以更好地處理電子噪聲和其他物理因素所導(dǎo)致的圖像偽影，能在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)有效降低輻射劑量、改善圖像質(zhì)量［1-2］。研究表明［6-7］應(yīng)用迭代重建所得圖像噪聲明顯低于常規(guī)FBP重建，提高了圖像密度分辨率。本組病例顯示，隨管電壓的降低，F(xiàn)BP重建圖像的噪聲隨之增大，但低劑量組應(yīng)用IR重建后，噪聲明顯降低，100 kvIR組噪聲甚至低于對(duì)照組，圖像質(zhì)量明顯提高。

射線劑量與管電壓呈指數(shù)關(guān)系［8］，因而降低管電壓能明顯降低患者的輻射劑量。Strauss等［9］研究發(fā)現(xiàn)，在兒童，管電壓從140 kV降低到120 kV，腹部CT劑量減少40%，而管電壓從120 kV降低到80 kV，腹部CT劑量減少65%。王一民等［10］使用雙源CT行100 kv管電壓冠狀動(dòng)脈CTA檢查，與120 kv掃描比較發(fā)現(xiàn)降低了約47.7%的輻射劑量。本研究中80 kv組、100 kv組與對(duì)照組相比，輻射劑量分別降低了68.6%、34.5%。降低管電壓同時(shí)，可以增加含碘對(duì)比劑血管的CT值。夏?。?1］等報(bào)道下肢靜脈的CT值80 kv組、100 kv組與120 kv組比較分別提高了42%、11%。本研究中，主動(dòng)脈的CT 值隨著管電壓的下降而升高，F(xiàn)BP重建組中，80 kv組、100 kv組與常規(guī)組比較分別提高47%、20%，而SNR 與CNR 分別下降了12%、19%和11%、16%。表明降低管電壓雖然增加了噪聲，對(duì)肝臟等軟組織的觀察可能會(huì)有影響，但同時(shí)也增加了碘對(duì)比劑CT值，所以SNR與CNR下降不明顯，對(duì)于需要觀察的主動(dòng)脈及主要分支的圖像整體質(zhì)量及診斷信心均未受明顯影響，均滿足臨床診斷需要，而應(yīng)用IR重建后，受噪聲減小和碘對(duì)比劑CT 值增大雙重因素的影響，低劑量IR組SNR及CNR明顯提高。

表1 不同kv及重建方法的圖像質(zhì)量數(shù)據(jù)結(jié)果分析

表2 不同kv及重建方法的主觀圖像質(zhì)量評(píng)分

表3 三組患者不同kv的輻射劑量比較

圖1 、2 80 kv傳統(tǒng)濾波反投影（FBP）重建圖像和迭代重建（IR）的圖像。FBP圖像出現(xiàn)顆粒狀噪聲，采用IR重建噪聲改善，圖像均滿足臨床診斷需要；圖3、4 100 kv采用FBP和IR重建圖像。100 kv FBP圖像較80 kv FBP圖像噪聲減輕，采用IR重建噪聲進(jìn)一步改善，信噪比明顯提高；圖5 120 kv FBP圖像。與100 kv組圖像相似

綜上所述，低管電壓各組與常規(guī)組相比輻射劑量下降明顯而SNR、CNR下降有限，應(yīng)用IR重建后圖像質(zhì)量明顯改善。因而，低管電壓聯(lián)合迭代重建技術(shù)可以在圖像滿足診斷要求的情況下明顯減少主動(dòng)脈夾層患者的射線劑量。

本研究的不足：未參考體質(zhì)量指數(shù)（BMI）的不同而針對(duì)性選擇不同低管電壓，因此，結(jié)果中不能除外BMI對(duì)圖像質(zhì)量的影響。其次，僅對(duì)IR的一個(gè)水平進(jìn)行圖像評(píng)估，其他IR水平有待于進(jìn)一步研究。

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Application of Dual-source CT Low-kv combined with Iteration Reconstruction in Aortic Dissection

JIANG Lili ZHANG Li Department of Radiology，Linyi people’s hospital，Linyi 276000，China

ObjectiveTo evaluate radiation dose and image quality of dual-source CT aorta dissection with iterative reconstruction technology and low kV．MethodsSixty patients clinically suspected of aortic dissection were performed dual-source CT aorta angiography （ CTA） ．They were randomly divided into three groups：group A（standard dose protocol 120 kv，n=20）;group B（low-dose protocol 100 kv，n=20）;group C（low-dose protocol 80 kv，n=20）．Images from control group were reconstructed by FBP，and low-dose groups were reconstructed by FBP and IR．I mage quality wes scored subjectively by two experienced radiologists．Background noise，signal-to-noise ratio（SNR） ，contrast-to-noise ratio（CNR）and the radiation dose were compared and analyzed statistically．ResultsThe mean effective radiation dose in low-dose groups 100 kv（10．56±0．42）mSv and 80 kv（5．05±0．17）mSv was reduced by 34．5% and 68．6% respectively compared with control group（16．12±0．55）mSv．BN in 100 kv IR、80 kvIR groups compared with alike dose FBP group was reduced respectively 36．2% and 28．3%． CNR and SNR was improved respectively 57．7%、58．0% and 36．1%、41．7%（P＜ 0．05）．The CT value of aorta was rised obviously with the decrease of KV．SNR and CNR of low-dose groups reconstructed with IR were improved obviously，compared with control group．ConclusionCompared with 120 kv FBP， 100 kv and 80 kv groups with IR technique could maintain or improve image quality of aorta dissection，while radiation dose reduced 34．5% and 68．6% respectively．

Aortography，Radiation dose，Tube voltage，X-ray computed

R814．42

B

1674-9316（2015）29-0178-03

10．3969/j．issn．1674-9316．2015．29．131

276000山東省臨沂市人民醫(yī)院放射科 基金項(xiàng)目：2014年度山東省臨沂市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（201413024）

姜麗麗，E-mail ：apple_0982@sina．com