多模型迭代重建技術(shù)與自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)進行腹部血管低劑量CT掃描圖像質(zhì)量比較

崔慧

【摘要】目的 比較多模型迭代重建技術(shù)與自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)進行腹部血管低劑量CT掃描圖像質(zhì)量。方法 選取2017年1月～2017年6月我院CT室進行腹部血管檢查的患者120例，按照患者入選先后順序分為ASiR-V及ASiR組，考察CT掃描成像的SD及CNR。結(jié)果 ASiR與FBP相比，SD降低48.99%；ASiR-V與FBP相比，SD降低64.74%；ASiR與FBP相比，CNR提高28.08%。ASiR-V與FBP相比，CNR提高35.49%。結(jié)論 與單一模型迭代重建算法ASiR相比，多模型迭代重建算法ASiR-V可進一步降低圖像噪聲，提高密度分辨力，從而改善圖像質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】多模型迭代重建算法；自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建算法；CT掃描；圖像質(zhì)量

【中圖分類號】R816.5 【文獻標(biāo)識碼】B 【文章編號】ISSN.2095-6681.2018.15..02

患者在進行CT檢查的過程中受到的電離輻射問題日益受到廣泛的關(guān)注，調(diào)查顯示，醫(yī)療電離輻射占所有人類受到的電離輻射總量的48%，CT電離輻射又占到醫(yī)療電離輻射的49%[1]。CT電離輻射的最大危險在于其致癌性[2]。降低CT檢查時患者輻射吸收劑量的方式主要包括兩條路線，一是做好相關(guān)放射衛(wèi)生防護，一是通過改變掃描模式降低輻射劑量。在成像模式一致的情況下，輻射劑量與成像質(zhì)量成正相關(guān)[3]。例如，常用的重建算法，濾波反投影（filtered back projection，F(xiàn)BP），是一種傳統(tǒng)的成像方式，F(xiàn)BP需要大量的投影數(shù)據(jù)才能對掃描部位進行成像，因此FBP掃描過程中需要充足的輻射劑量，輻射劑量保持較高水平。為了解決這一問題，CT通過提高工作站運算能力，設(shè)計新的迭代重建算法，在算法中加入系統(tǒng)噪聲降低模型、提高密度分辨力、提高空間分辨力。GE的自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR），Siemens的正弦圖確定迭代重建技術(shù)（sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE），Toshiba的自適應(yīng)迭代劑量降低技術(shù)（adaptiveiterative dose reduction，AIDR）以及Philips的iDose技術(shù)等均代表了CT成像算法的先進技術(shù)[4]。特別的，GE的多模型迭代重建技術(shù)（ASiR-V）是最新技術(shù)之一，本研究將對AsiR-V與ASIR在圖像質(zhì)量和輻射劑量減低的方面進行比較研究，具體報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2017年1月～2017年6月我院CT室進行腹部血管檢查的患者120例。入選標(biāo)準(zhǔn)：（1）患者具有正常的肝腎功能；（2）腹部動脈疾病CT檢查需求患者；（3）無急性危及生命危險癥狀；（4）不存在對比劑禁忌癥。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）患者肝腎功能異常；（2）存在危及生命危險的急性癥狀；（3）促在內(nèi)對比劑禁忌癥。

本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。本研究患者均簽署知情同意書。

滿足入選標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)排除標(biāo)準(zhǔn)進行排除后，共120例患者入選本研究。按照患者入選先后順序分為ASiR-V及ASiR組，各60例。ASiR組包括男性39例，女性患者21例；年齡分布21～43歲，平均年齡38.8±12.4歲。ASiR-V組包括男性36例，女性患者24例；年齡分布23～48歲，平均年齡37.2±6.98歲。卡方檢驗及t檢驗顯示，兩組患者的性別比例及年齡分布不存在顯著差異。

1.2 CT掃描設(shè)備及參數(shù)

ASiR組采用GE Healthcare Optima CT660的64-MDCT進行患者腹部血管掃描。管電壓選擇常規(guī)100 KV，管電流選擇常規(guī)200 mA。轉(zhuǎn)速選擇0.6 s/轉(zhuǎn)。螺距設(shè)置0.984。準(zhǔn)直器寬度0.625 mm×64。首先以標(biāo)準(zhǔn)算法進行圖像重建，再以ASiR算法進行0%及50%權(quán)重重建圖像。0%即FBP成像；50%即圖像由FBP圖像及ASiR圖像等比例混合獲得。

ASiR-V采用GE Healthcare Revolution CT的256-MDCT進行患者腹部血管掃描。管電壓選擇常規(guī)100 KV，管電流選擇常規(guī)200 mA。轉(zhuǎn)速選擇0.6 s/轉(zhuǎn)。螺距設(shè)置0.992。準(zhǔn)直器寬度0.625 mm×128。首先以標(biāo)準(zhǔn)算法進行圖像重建，再以ASiR-算法進行0%及50%權(quán)重重建圖像。0%即FBP成像；50%即即圖像由FBP圖像及ASiR-V圖像等比例混合獲得。

兩組患者均采用碘普羅胺為對比劑，使用濃度為370 mg/mL，注射速率為4 mL/S，對比劑總使用量為90 mL。

1.3 圖像質(zhì)量分析

使用GE Healthcare的advantage workstation 4.6工作站進行圖像處理。ROI面積89 mm2。ARiS及ARiS-V迭代過程中保持FBP及迭代圖像中ROI位置及大小一致。對ROI的CT均值（M）及標(biāo)準(zhǔn)差（SD）進行準(zhǔn)確記錄。

計算圖像噪聲SD。SD=（SD肝+SD腎）/2。ASiR與FBP相比，SD降低百分比SD△%1=（SDFBP-SDASiR）/SDFBP×100%。ASiR-V與FBP相比，SD降低百分比

SD△%2=（SDFBP-SDASiR-V）/SDFBP×100%。

計算對比噪聲比（CNR，contrast to noise ratio）。CNR=（CT肝-CT腎）/SD。ASiR與FBP相比，CNR提高百分比CNR△%1=（CNRASiR-CNRFBP）/CNRASiR×100%。ASiR-V與FBP相比，CNR提高百分比CNR△%2=（CNRASiR-V-CNRFBP）/CNRASiR-V×100%。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件包分析。所有計量資料均以x±s表示，采用t檢驗進行組間比較。計數(shù)資料均以率表示，采用卡方檢驗進行組間比較。統(tǒng)計結(jié)果P≤0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組患者SD比較

兩組患者SD結(jié)果見表1。兩組患者FBP圖像的SD值差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P2>0.05）。進行ASiR或ASiR-V不同算法迭代后，SD值差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P2<0.05）。同時，ASiR或ASiR-V迭代后與FBP圖像的SD值差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P1<0.05）。ASiR與FBP相比，SD降低百分比SD△%1=（12.88-6.57）/12.88×100%=48.99%。ASiR-V與FBP相比，SD降低百分比SD△%2=（11.94-4.21）/11.94×100%=64.74%。

2.2 兩組患者CNR比較

兩組患者CNR結(jié)果見表2。兩組患者FBP圖像的CNR值差異不具有統(tǒng)計學(xué)意義（P2>0.05）。進行ASiR或ASiR-V不同算法迭代后，CNR值差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P2<0.05）。同時，ASiR或ASiR-V迭代后與FBP圖像的CNR值差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P1<0.05）。ASiR與FBP相比，CNR提高百分比CNR△%1=（14.67-10.55）/14.67×100%=28.08%。ASiR-V與FBP相比，CNR提高百分比CNR△%2=（16.57-10.69）/16.57×100%=35.49%。

3 討 論

降低CT輻射劑量成為電離輻射健康危害研究的重點方向[5]。然而FBP的內(nèi)在特征又決定了無法實現(xiàn)降低劑量條件時保證圖像質(zhì)量，這是因為劑量降低意味著X線光子數(shù)量的減少以及噪聲水平的升高。FBP重建算法已不能滿足低輻射劑量、高圖像質(zhì)量的要求。近些年，迭代重建算法的開發(fā)已成為研究的熱點。迭代重建算法所需的投影數(shù)據(jù)較FBP算法更少，可在低輻射劑量條件下重建較高質(zhì)量的圖像。隨著計算機運算能力的大幅提高，迭代重建算法運算時間大幅縮短，已逐漸取代傳統(tǒng)FBP算法。早期的迭代重建算法納入了系統(tǒng)噪聲模型，可提供比FBP重建算法質(zhì)量更高的圖像。噪聲在成像的過程中是CT設(shè)備不可避免的只能用概率統(tǒng)計方法來描述的隨機誤差信號，會干擾有效信號的解讀。噪聲模型是采用多種數(shù)學(xué)方法對噪聲的特性進行描述和表達，最終實現(xiàn)對噪聲水平的控制。

有文獻顯示，在相同圖像質(zhì)量條件下迭代重建算法與FBP重建算法相比可降低輻射劑量25%～60%[6-7]。本次研究數(shù)據(jù)顯示：ASiR與FBP相比，SD降低48.99%；ASiR-V與FBP相比，SD降低64.74%；ASiR與FBP相比，CNR提高28.08%。ASiR-V與FBP相比，CNR提高35.49%。與單一模型迭代重建算法ASiR相比，多模型迭代重建算法ASiR-V可進一步降低圖像噪聲，提高密度分辨力，從而改善圖像質(zhì)量。

參考文獻

[1] 朱 正，趙心明，周純武.寶石能譜單能量成像及自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)在腹部低劑量CT掃描中的可行性研究[J].放射學(xué)實踐，2017，32（4）：418-422.

[2] 相愛華，囤榮耀，楊 蕾，等.寶石能譜CT自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)在兒童副鼻竇掃描中的應(yīng)用[J].山東醫(yī)藥，2017，57（4）：59-61.

[3] 張 超，李小虎，丁倩蕓，等.迭代重建技術(shù)在臨床低劑量腹部CT掃描中的應(yīng)用進展[J].中國臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2014，25（2）：117-119.

[4] 尤金濤，戚汝平，高原智，等.迭代重建技術(shù)在腹部血管低劑量CT掃描應(yīng)用探討[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2015，25（11）：2044-2046.

本文編輯：王雨辰