迭代重建降噪算法在兒童及嬰幼兒低劑量螺旋CT檢查中的應(yīng)用研究

朱 敏

（云南省曲靖市婦幼保健院醫(yī)學(xué)影像科 云南 曲靖 655000）

近年來(lái)，隨著CT設(shè)備及其圖像后處理技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是多排螺旋CT機(jī)的出現(xiàn)，使得對(duì)臨床疾病的診斷水平及定位的精準(zhǔn)度都有了顯著提高，與此同時(shí)多排螺旋CT機(jī)在兒童及嬰幼兒各種疾病診斷中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1]。目前廣泛認(rèn)為CT檢查是造成醫(yī)源性輻射最重要的原因，因而如何在保障診斷要求和圖像質(zhì)量的前提下減少受檢者的輻射劑量顯得尤為重要。研究表明通過(guò)低劑量檢查技術(shù)能有效減少輻射劑量，缺點(diǎn)是圖像噪聲顯著增加[2]。本文主要研究在低劑量檢查中，迭代重建降噪算法在確保圖像質(zhì)量，降低噪聲中的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

步驟一：采用聯(lián)影uCT760 128層螺旋CT對(duì)體模進(jìn)行容積掃描，選擇四種不同的管電壓（120、100、80、70）KV對(duì)體模進(jìn)行掃描。具體參數(shù)為：KV（120、100、80、70），準(zhǔn)直：20，螺距：1.3875，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.8s，最小層厚：0.625，mAS：192。步驟二：收集我院2018年12月—2019年2月醫(yī)學(xué)影像科CT室進(jìn)行螺旋CT掃描的兒童60例，其中男性28例，女性32例，年齡1天～6歲，對(duì)60例患兒進(jìn)行全肺低劑量（80KV）螺旋掃描。

1.2 檢查方法

步驟一：為保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，除修改KV值外，所有掃描參數(shù)均基本保持一致（對(duì)體模進(jìn)行重復(fù)掃描）。步驟二：所有患者均采用聯(lián)影uCT760 128層螺旋CT對(duì)患兒進(jìn)行全肺低劑量（80KV）螺旋掃描。將患兒分為A、B兩組，A組患兒未添加迭代重建算法，B組患兒添加迭代重建算法（3D KARL），3D KARL等級(jí)為九級(jí)。

2 結(jié)果

CT輻射劑量評(píng)價(jià)：輻射劑量評(píng)價(jià)包括CT掃描后系統(tǒng)自動(dòng)生成的平均容積CT劑量指數(shù)[CT dose indexvolume，CTDI vol（mGy）]以及劑量長(zhǎng)度乘積[dose length product DLP（mGy/cm）=CTDxL（掃描長(zhǎng)度）]。其結(jié)果顯示為輻射劑量顯著降低。

表 輻射劑量比較

圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)：由兩位經(jīng)驗(yàn)豐富的副主任醫(yī)師采用雙盲法（在未提前告知掃描參數(shù)的情況下），分別對(duì)A組（常規(guī)組）、B組（添加迭代算法組）圖像進(jìn)行圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)，具體內(nèi)容包括：圖像對(duì)比度、密度分辨率、圖像層次、偽影、噪聲（測(cè)感興趣區(qū)的SD值）、畸變幾方面進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。其結(jié)果一致認(rèn)為B組圖像質(zhì)量明顯優(yōu)于A組，且迭代等級(jí)越高圖像質(zhì)量越好。

綜合結(jié)果分析：在兒童低劑量螺旋CT檢查中，迭代重建算法可顯著改善低劑量掃描時(shí)產(chǎn)生的噪聲問(wèn)題，證實(shí)低劑量掃描結(jié)合迭代重建算法在兒童及嬰幼兒CT檢查中的可行性。

3 討論

3.1 兒童低劑量CT檢查原則

與成人相比，兒童細(xì)胞分裂速度更快，對(duì)輻射更為敏感且受影響時(shí)間更長(zhǎng)。因此，為了最大程度的降低兒童患者的輻射劑量，我們應(yīng)嚴(yán)格遵循ALARA原則，即遵循“以盡可能低的劑量取得盡可能合理的結(jié)果（as low as reasonably achievable）”。使用低劑量檢查技術(shù)是最有效和最直接的減少兒童及嬰幼兒輻射劑量的方法。Naidich等在1990年首次提出低劑量的概念，原理是在不改變其他掃描參數(shù)的情況下，通過(guò)在一定范圍內(nèi)降低管電流，以達(dá)到降低輻射劑量的目的。隨后，國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)家們對(duì)CT低劑量掃描技術(shù)進(jìn)行了更加深入的研究，主要方法包括降低管電壓、增大螺距和采用不同的后處理方法等。隨著研究的不斷深入，低劑量CT檢查技術(shù)的可行性越來(lái)越高，迭代重建技術(shù)就是在這個(gè)背景下成形的并在臨床實(shí)踐中得以充分利用。

3.2 兒童CT檢查安全防護(hù)措施

在進(jìn)行必要的螺旋CT檢查的同時(shí)做好患兒的防護(hù)顯得尤為重要。我們通過(guò)多年的臨床實(shí)踐及研究，不斷總結(jié)將兒童CT檢查安全防護(hù)措施歸納為以下方面：不應(yīng)將成人的掃描協(xié)議用于兒童；調(diào)整CT參數(shù)設(shè)置，以便在保持診斷圖像質(zhì)量的同時(shí)減少輻射劑量；盡量使用劑量調(diào)制功能，在合理降低掃描劑量的前提下提高圖像質(zhì)量和噪聲的一致性；僅執(zhí)行必要的CT檢查及僅掃描目標(biāo)器官或解剖區(qū)域；避免不必要的重復(fù)掃描；提升專業(yè)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平；與患兒及家屬溝通，爭(zhēng)取得到配合以保障檢查的成功；對(duì)無(wú)法配合的患兒，在檢查前給以鎮(zhèn)靜，以減少重復(fù)檢查。

3.3 迭代重建算法（3D KARL）

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像重建算法的不斷發(fā)展、患者對(duì)低劑量成像的需求、迭代重建技術(shù)研究的不斷深入，迭代重建技術(shù)在CT領(lǐng)域越來(lái)越受到廣泛關(guān)注。多家公司推出了多種IR算法，按照迭代計(jì)算所利用的數(shù)據(jù)空間不同，可大致分為：僅在圖像數(shù)據(jù)空間進(jìn)行IR，僅在投影數(shù)據(jù)空間進(jìn)行IR，在圖像數(shù)據(jù)空間和投影數(shù)據(jù)空間中均進(jìn)行IR三種[3]。迭代重建技術(shù)已經(jīng)在CT檢查中的多個(gè)領(lǐng)域取得了廣泛的臨床應(yīng)用，采用迭代算法的掃描方式相對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量及濾波反投影（FBP）重建算法的CT檢查，其輻射劑量可明顯降低。兒童及嬰幼兒螺旋CT檢查在保障診斷要求及圖像質(zhì)量的前提下，如何盡可能的降低輻射劑量成為了我們?？漆t(yī)院放射科醫(yī)師及技師的首要任務(wù)。迭代重建技術(shù)的應(yīng)用在降低輻射劑量的情況下，圖像質(zhì)量依然清晰且能滿足診斷，為兒童及嬰幼兒CT檢查提供了技術(shù)支持[4]。

我院引進(jìn)的聯(lián)影uCT760128排螺旋CT機(jī)采用雙域（投影域和圖像域）迭代技術(shù)，在大幅降低掃描劑量的同時(shí)，通過(guò)人體形態(tài)結(jié)構(gòu)學(xué)修正，分別在投影域、圖像域進(jìn)行廣義梯度收斂迭代降噪，達(dá)到常規(guī)劑量的圖像質(zhì)量。該重建技術(shù)利用迭代算法對(duì)圖像噪聲加以抑制和校正，得到更加清晰的圖像，改善圖像質(zhì)量的同時(shí)明顯降低輻射劑量。