高級迭代重建在雙低肺動脈CT成像的應用價值

曹治婷 劉鐵軍 廖 立 陳 剛 鄒 瑩 廖玉榮 曹治柳

肺動脈栓塞（pulmonary embolism， PE）是一種誤漏診率和病死率極高的疾病。目前CT肺動脈血管成像（computed tomography pulmonary angiography， CTPA）是PE診斷準確率最高的首選檢查方法[1-2]。iDose4是一種高級迭代重建算法（iterative reconstruction， IR），通過重復迭代重建循環(huán)來降低圖像噪聲，其得到的重建影像有著最佳的解剖結構，原始圖像的總體特征及外觀沒有因為圖像噪聲的降低而改變[3-4]。本文運用iDose4高級迭代重建進行不同等級迭代重建水平圖像處理，探討高級迭代重建在雙低肺動脈CT成像的應用價值。

方 法

1.臨床資料

選取柳州市人民醫(yī)院2018年1月-2018年5月臨床懷疑肺動脈栓塞體質量指數（Body Mass Index，BMI）正常（18.5kg/m2≤ BMI＜ 25kg/m2）行CTPA的患者60例，分常規(guī)劑量組（A組）、低劑量組（B組）二組，每組各30例。其中男性24例，女性36例，年齡45～80歲，平均（56.4±2.1）歲。病例中排除碘過敏，嚴重肝、腎功能及心功能不全，BMI≥ 25 kg/m2和 BMI＜ 18.5 kg/m2的患者。均經本院倫理委員會批準，所有研究對象對研究內容知情并簽署知情同意書。

2.CT檢查方法

使用飛利浦(Philips Brilliance iCT) 128層螺旋CT和Ulrich Medieal（歐利奇missouri）雙筒高壓注射器進行掃描。掃描參數：A組采用120kV、200mAs（開啟自動管電流調制技術）、探測器準直64×0.625mm、掃描孔徑FOV350mm、球管旋轉 0.4s/r、螺距 1.171、矩陣 512×512、重建層厚0.9mm、重建間隔0.45mm，圖像采用FBP重建；B組采用80kV、固定管電流80mAs，圖像分別進行濾波反投影（FBP）、迭代iDose43級和iDose46級重建，依次標記為B1、B2、B3組，其余參數同前。對比劑注射方案：A組采用非離子碘普羅胺Ultravist370(370mgl/ml)，注射速率4ml/s，用量60ml，監(jiān)測肺動脈主干達到80HU閾值后觸發(fā)掃描；B組采用非離子碘普羅胺(300mgI/ml)，用量35ml，首先根據平掃圖像于肺動脈主干最大層面為興趣區(qū)，使用雙筒高壓注射器經肘前靜脈注射小劑量對比劑15ml，注射速率5ml/s，掃描時間1秒，間隔1s，同層連續(xù)掃描，直至肉眼所見胸主動脈顯影停止掃描。數據導入Test Injection，根據ROI時間-密度曲線，找到肺動脈增強峰值時間，根據每位患者血液動力學個性情況，加上1～3秒，評估出肺動脈延遲增強時間，注射對比劑20ml，追加生理鹽水20ml。掃描范圍均為從主動脈弓上1cm至膈頂，掃描方向從頭向足側，做好非檢查部位防護。

3.圖像分析

3.1 主觀評價：由2位肺部血管組放射科主治以上的醫(yī)師在不知道掃描參數情況下，利用軸位、多平面重建（multi-planar reconstruction， MPR）、最大密度投影（maximum intensity projection，MIP）和容積重建(volume rendering， VR)等技術獨立對比4組圖像肺動脈強化程度、肺和縱膈結構的顯示情況并結合自己的經驗判斷圖像質量。兩者意見不統(tǒng)一時，共同探討給出一致意見。采用5分法[5]：5分，肺動脈顯示清晰銳利，與周圍結構分辨清楚，顯示4級分支；4分，肺動脈顯示較清晰銳利，與周圍組織分辨較清晰，顯示3級分支；3分，肺動脈較清晰，與周圍組織分辨較清楚，顯示2級分支；2分，肺動脈顯示較差，與周圍組織對比較差，僅顯示肺動脈1級分支；1分，肺動脈顯示模糊，與周圍組織分辨不清，僅顯示肺動脈主干。3分以上者滿足診斷要求，2位均評為2分或以下、有一位評為2分或以下均為不能滿足診斷者。

3.2 客觀評價[6]：測量中央肺動脈及周圍肺動脈感興趣（region of interest， ROI）肺動脈增強的平均CT值（signal intensity， SI），測量區(qū)放在血管中心，且均避開肺動脈栓子及上腔靜脈線束硬化偽影，如血管腔小于最小ROI設定范圍，則采用點測量；圖像的背景噪聲值（background noise， BN）：測量主肺動脈的噪聲水平（standard deviation， SD）（ROI大小為10mm2以上），測量時盡量避開偽影像、避免容積效應和邊緣效應。肺壁肌肉平均CT值（SImuscle）：測量左、右胸肌和脊椎旁肌肉CT值（ROI大小為10mm2），測量時避開脂肪組織和偽影。根據公式計算信噪聲比（signal noise ratio， SNR）=SIvessel/BN，對比信噪比（contrast noise ratio，CNR）=（SIvessel-SImuscle）/BN，其中，SIvessel為肺動脈CT值的平均值。

4.輻射劑量

記錄設備自動生成患者掃描時容積CT劑量指數（volume CT dose index， CTDIvol）、劑量長度積（dose length product， DLP），計算有效吸收劑量（effective dose， ED ）。DLP(mGy.cm)= CTDIvol× 掃描范圍（cm）；ED(mSv)=DLP×k，k為歸一有效劑量系數/（mGy.cm），參照歐洲CT質量標準指南，胸部CT掃描時k為0.017[7]。計算碘攝入量(總碘量)，計算公式：總碘量(g)=對比劑濃度(mg/ml)×對比劑使用量(m1)/1000。

5.統(tǒng)計學分析

對數據采用SPSS24.0軟件進行分析。計量資料以均數±標準差（ x ±s）表示，計數資料采用率表示。4組間DLP和ED、肺動脈增強CT值、背景噪聲、SNR、CNR、采用ANOVA單因素方差分析，組內兩兩比較采用LSD法，主觀圖像質量評分比較采用秩和檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1.患者年齡、BMI、碘攝入量、輻射劑量

60例患者均完成檢查，未見對比劑注射過敏等事件。患者一般資料、碘攝入量及輻射劑量（表1）。2組年齡、BMI、性別等均無明顯差異（P＞0.05），低劑量B組的有效劑量（ED）相較A組降低約 76.9%(t=31.60，P＜ 0.001)，碘攝入量降低約52.7%。

2.圖像質量主觀及客觀評價

60例患者中，各組患者主觀及客觀評價（表2），除B1組外，其余3組的圖像主觀評價均在4分或以上，能滿足臨床診斷（圖1-3）；B1組主觀評分明顯低于其他組（P＜0.05），B2及B3組與A組比較均沒有統(tǒng)計學差異（P＞0.05）；B2組SNR、CNR、主觀評分與A組均沒有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；B3組SNR、CNR均高于A組（P＜0.05），主觀評分與對照組沒有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）； B1組SNR、CNR、主觀評分均低于A組（P＜0.05）。

表1 兩組患者一般情況及輻射劑量比較（ x ± s）

表2 4組圖像的主觀評價及客觀評價比較

圖1 女，54歲 ，無肺動脈栓塞A組病例。肺動脈及分支顯示清晰，完全滿足診斷要求；（A為橫斷面圖像、B為冠狀面圖像）。圖2 女，71歲，無肺動脈栓塞B組病例。肺動脈及分支顯示清晰，完全滿足診斷要求，使用迭代重建技術的圖像質量較常規(guī)重建好，并且隨著重建級數越高圖像顆粒更加細膩；A～C及D～F依次為FBP、iDose43級、iDose46級為橫斷面及冠狀面圖像。圖3 女，51歲， 右下葉肺動脈分支栓塞B組病例。肺動脈及分支顯示清晰，完全滿足診斷要求；使用迭代重建技術的圖像質量較常規(guī)重建好，并且隨著重建級數越高圖像顆粒更加細膩；A～C、D～F及G～I依次為FBP、iDose43級、iDose46級為橫斷面、冠狀面及矢狀面圖像。

討 論

降低管電壓被認為是降低輻射劑量最直接有效的方法之一[8]，本研究采用管電壓80 kV、固定毫安秒 80mAs，有效降低輻射劑量約 76.9%(t=31.60，P＜0.001)。由于管電壓降低，光電效應的作用，增加了含碘血管X線衰減，CT值升高，使得我們可以運用低對比劑碘量來達到原高濃度大劑量對比劑圖像效果，從而有效降低碘攝入量，達到減少患者存在潛在的輻射損傷和對比劑腎?。╟ontrastinduced nephropathy，CIN）的風險。FBP圖像重建結合低的管電壓、管電流時，到達探測器光子數量減少，圖像噪聲增加，降低圖像SNR、CNR，影響圖像診斷效果。iDose4是新一代的迭代重建算法，其特點是雙空間、多噪聲模型和解剖模型，在對噪聲予以精確刻畫和處理的同時，采取解剖模型加速重建過程，提高圖像分辨率，并保持圖像真實呈現，消除蠟像狀偽影，其能明顯降低圖像噪聲，提高SNR、CNR[9]。不同迭代重建水平 (1，2，...，7)根據迭代重建算法的比例不同而代表相應的噪聲減低因子(0.89，0.84，...，0.45)， 分別對應因劑量減低而帶來的噪聲補償(20%，30%，80%)[3]。合理降低輻射劑量，用相應iDose4水平匹配重建圖像，以達到即降低輻射劑量及碘攝入量，又不影響診斷效果的目的。本研究中，通過降低管電壓、管電流及碘攝入量結合FBP及不同迭代重建水平處理圖像，發(fā)現FBP重建算法B1組SNR、CNR及主觀評分均低于其余3組（P＜0.05），說明過度降低條件，無相應技術噪聲補償，噪聲增加影響診斷效果[10]，與有關研究[11-13]一致；使用iDose43級低劑量B2組SNR、CNR及主觀評分與A組均沒有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；使用iDose46級低劑量B3組SNR、CNR均高于對照組（F=0.000，P＜0.05），主觀評分與對照組沒有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。 說明iDose4可以補償圖像噪聲，隨著迭代重建水平越高，補償能力越佳。IDose46級重建B3組圖像噪聲較FBP重建的B1組減少了42.8%，且B3組SNR、CNR均高于對照組，與茍文靜等[3]的研究一致。研究表明，低管電壓及低對比劑碘量結合高級迭代重建算法可以達到過去高管電壓120kV、高管電流（100～300mAs）及使用高濃度（370mgI/ml）和大劑量對比劑（300～450mg/kg）所獲取高質量圖像的質量（圖1～3）。

本研究的不足之處在于，樣本量過少，BMI＜18.5 kg/m2或BMI≥25 kg/m2未納入研究，沒有對各個等級迭代重建水平進行研究，沒有對更低毫安秒和更低碘攝入量進行研究。

綜上所述，iDose4迭代重建技術可以有效減少圖像噪聲，提升圖像分辨率，且不改變圖像質量，而iDose46級處理在同等條件下效果更好。在雙低肺動脈CT成像中，運用iDose46級重建效果更佳。