自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)在兒內(nèi)科患兒胸部CT檢查中的應(yīng)用

1.深圳市寶安區(qū)松崗人民醫(yī)院兒科(廣東 深圳 518015)

2.香港大學(xué)深圳醫(yī)院兒科(廣東 深圳 518053)

胡光玉1 童和平1 葉永燦1吳麗萍2

CT檢查是臨床常用影像學(xué)檢查方法，適用于胸部多種疾病的檢出，應(yīng)用日益廣泛[1]。隨著人們對電離輻射認(rèn)知的增加，特別是對于兒童來說，其器官、功能尚未發(fā)育完善，對電離輻射更為敏感，輻射致癌風(fēng)險大幅提高，如何在明確疾病診斷的前提下避免過多放射劑量成為臨床研究的重點[2]。自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建(ASIR)技術(shù)是基于圖像數(shù)據(jù)空間與投影數(shù)據(jù)空間的一種新型CT重建算法，與傳統(tǒng)的濾波反投影(FBP)技術(shù)比較，可在保證CT重建后圖像質(zhì)量及不影響臨床診斷的前提下，大幅降低輻射劑量[3-4]。本研究旨在探究在兒內(nèi)科患兒胸部CT檢查中應(yīng)用ASIR技術(shù)的價值，評價其應(yīng)用可行性。報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入2016年9月至2018年9月于我院兒內(nèi)科行胸部CT檢查的患兒60例，均為1個月～6歲發(fā)育正?；純海純杭覍僮栽负炇鹬橥鈺?，且排除嚴(yán)重心臟疾病、胸部腫瘤、胸廓畸形及肥胖患兒。隨機分為研究組與對照組，各30例。研究組男16例、女14例；年齡1個月～6歲，平均(2.43±0.59)歲。對照組男18例、女12例；年齡2個月～5歲，平均(2.30±0.47)歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，兩組患兒性別、年齡比較無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05)。

1.2 CT檢查方法 患兒取仰臥位，平靜呼吸下進(jìn)行掃描，掃描范圍自胸廓入口至膈肌水平。對于無法配合的低齡患兒，檢查前給予10%水合氯醛(0.5mL/kg)口服。研究組采用美國GE公司寶石能譜CT(Discovery CT750HD)掃描儀，掃描參數(shù)：管電壓120kV，螺距1.375：1，轉(zhuǎn)速0.8s/r，自動管電流調(diào)節(jié)技術(shù)(ATCM)設(shè)置管電流10～350mA。根據(jù)患兒年齡設(shè)置噪聲指數(shù)(NI)，1～12個月NI值11，1～3歲NI值13，4～6歲NI值15。所得原始數(shù)據(jù)通過30% ASIR與70%FBP混合重建圖像。對照組采用美國GE公司Lightspeed VCT掃描儀，掃描范圍、參數(shù)同研究組，噪聲指數(shù)8HU。所得原始數(shù)據(jù)采用FBP技術(shù)重建圖像。

1.3 圖像評價 將重建后圖像傳至GE AW 4.6CT工作站，隱藏掃描參數(shù)及患兒信息。圖像以肺窗(窗寬1400HU，窗位-600HU)和縱膈窗(窗寬350HU，窗位50HU)顯示。由2名高年資且工作經(jīng)驗豐富的兒內(nèi)科影像醫(yī)師對圖像質(zhì)量進(jìn)行評估與分析。①主觀評價：2名醫(yī)師采用雙盲法結(jié)合肺窗及縱膈窗圖像進(jìn)行質(zhì)量評分，評分標(biāo)準(zhǔn)：解剖結(jié)構(gòu)、病灶與周圍關(guān)系顯示清晰，信噪比好，無偽影，可完全滿足診斷要求為5分；解剖結(jié)構(gòu)及病灶與周圍關(guān)系顯示基本清晰，信噪比較好，偽影少，可滿足診斷要求為4分；解剖結(jié)構(gòu)及病灶與周圍關(guān)系顯示略模糊，信噪比欠佳，可見偽影，基本滿足診斷要求為3分；解剖結(jié)構(gòu)及病灶與周圍關(guān)系顯示較差，信噪比較差，可見明顯偽影，不能滿足診斷要求為2分；解剖結(jié)構(gòu)及病灶與周圍關(guān)系顯示模糊難以辨認(rèn)，不合格，信噪比差，可見明顯偽影，無法滿足診斷要求為1分。②客觀評價：2名醫(yī)師在每份病例縱膈窗左心室最大層面設(shè)置ROI(20～120mm2)測量CT值及標(biāo)準(zhǔn)差，ROI大小設(shè)定為同層面降主動脈截面面積1/2大小，并測量同層面背部豎脊肌CT值及標(biāo)準(zhǔn)差(確保ROI大小盡量一致)，取該標(biāo)準(zhǔn)差平均值作為圖像的客觀噪聲，測量3次取平均值。

1.4 分析指標(biāo) 記錄兩組患兒輻射劑量參數(shù)，包括容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)及劑量長度乘積(DLP)。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 借助SPSS 20.0軟件整合研究數(shù)據(jù)，圖像質(zhì)量評分、客觀噪聲、CTDIvol、DLP通過呈現(xiàn)，行t檢驗。借助Kappa檢驗評價不同觀察者評定結(jié)果的一致性，Kappa＜0.4為一致性較差，0.4≤Kappa＜0.6為一致性一般，0.6≤Kappa＜0.8為一致性良好，Kappa≥0.8為一致性好。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 圖像質(zhì)量評分、客觀噪聲、CTDIvol、DLP比較 兩組圖像質(zhì)量評分、客觀噪聲比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)；研究組CTDIvol、DLP顯著低于對照組(P＜0.05)，見表1。

2.2 圖像診斷接受率及主觀圖像噪聲盲法評價結(jié)果 2名醫(yī)師對圖像質(zhì)量評估的一致性較好(Kappa=0.65)。研究組縱膈窗主觀診斷接受率高于肺窗，而對照組縱膈窗主觀診斷接受率低于肺窗，研究組圖像平均噪聲高于對照組；以縱膈窗為判斷標(biāo)準(zhǔn)，研究組平均接受率為3.90，對照組平均接受率為3.98，提示所有圖像質(zhì)量均符合診斷要求，見表2。

2.3 示范病例 見圖1-4。

3 討 論

表1 兩組圖像質(zhì)量評分、客觀噪聲、CTDIvol、DLP比較

表1 兩組圖像質(zhì)量評分、客觀噪聲、CTDIvol、DLP比較

組別 圖像質(zhì)量評分(分) 客觀噪聲 CTDIvol(mGy) DLP(mGy-cm)研究組 3.50±0.71 10.45±3.64 0.81±0.28 26.20±7.16對照組 3.60±0.62 9.15±2.51 1.75±0.72 56.00±22.71 t 0.581 1.610 6.665 6.855 P 0.563 0.113 ＜0.001 ＜0.001

CT具有電離輻射。處于生長發(fā)育期的兒童各器官及功能發(fā)育尚不完善，其細(xì)胞分裂更新速度以及對射線的敏感性均遠(yuǎn)高于成人(約為成人的10多倍)，因此其吸收CT劑量更高，相應(yīng)損傷及致癌風(fēng)險亦大幅增加[5-6]。故如何控制兒內(nèi)科患兒CT檢查輻射劑量已成為臨床研究的熱點。低劑量掃描由Naidich等在1990年首次提出，近年來隨著降低管電壓、管電流等方法研究的深入，應(yīng)用于臨床的輻射劑量已顯著降低[7]。ASIR等迭代重建(IR)技術(shù)是通過迭代法比較理論投影值與實測投影值，修正實測投影數(shù)據(jù)，獲取最優(yōu)投影數(shù)據(jù)以重建CT圖像的新型技術(shù)方法，可在降低輻射劑量的同時保證圖像質(zhì)量[8]，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于臨床。傳統(tǒng)的FBP重建要求每次投影測量數(shù)據(jù)都是精確定量、完全的，故當(dāng)輻射劑量降低時，重建的圖像質(zhì)量會明顯降低，影響診斷結(jié)果[9]。而IR重建不同，其利用矩陣代數(shù)可計算出預(yù)期圖像投影，并與實際投影進(jìn)行比較校正，對校正后的對象進(jìn)行新的迭代過程，生成最后圖像，所需投影數(shù)較少，可改善噪聲，在數(shù)據(jù)不完全及低劑量條件下獲得高質(zhì)量圖像。國內(nèi)外許多研究表明，IR重建技術(shù)在減少輻射掃描劑量的同時，提高掃描圖像質(zhì)量[10-11]，證實了IR重建技術(shù)應(yīng)用于全身多器官掃描的可行性。

表2 兩組圖像診斷接受率及主觀圖像噪聲盲法評價結(jié)果

圖1-4 為同一患兒(女性，2歲)應(yīng)用NI=8的FBP及NI=13的30%ASIR圖像質(zhì)量比較。圖1-2 應(yīng)用ATCM掃描，NI=8，CTDI=2.44，DLP=74.34；圖3-4 應(yīng)用NI=13的30%ASIR掃描，CTDI=0.84，DLP=19.28。與圖1-2比較，圖3-4圖像噪聲略有增高，點狀噪聲增多，但縱膈組織分界及肺紋理顯示清晰，圖像質(zhì)量并無明顯降低，不影響診斷標(biāo)準(zhǔn)。

心臟是縱膈窗所能顯示的具有最大面積均勻的物質(zhì)[12]，故臨床通常選擇左心室最大截面獲取噪聲值，并且測量同層面、同大小背部肌肉的噪聲值，計算平均值獲得圖像客觀噪聲。本研究針對兒童發(fā)育的特點，選擇同層面降主動脈面面積1/2大小的ROI進(jìn)行測量，結(jié)果顯示兩組客觀噪聲比較無統(tǒng)計學(xué)差異。本研究主要通過對縱膈窗及肺窗進(jìn)行主觀評分評價圖像質(zhì)量。對于低年齡患兒，由于其脂肪成分相對缺乏，無法準(zhǔn)確區(qū)分縱膈內(nèi)大血管、淋巴結(jié)等結(jié)構(gòu)[13]，結(jié)果表明兩組均可評價縱膈和肺門形態(tài)，但無法分辨是否存在淋巴結(jié)。提示噪聲增加對圖像質(zhì)量的影響有限，隨著脂肪含量的增加，年齡較大的兒童可清楚地區(qū)分縱膈內(nèi)結(jié)構(gòu)。另外值得關(guān)注的是，部分患兒不能明確區(qū)分室間隔、心肌與心腔內(nèi)結(jié)構(gòu)，無法進(jìn)一步提示心室內(nèi)病變。臨床診療肺部病變主要通過對比病變與周圍正常組織和判斷圖像噪聲水平，由于肺組織含氣量多，天然對比良好，X線吸收率低，其低密度病變區(qū)的顯示相比其他組織更為明顯。但本研究發(fā)現(xiàn)，研究組肺窗診斷接受率明顯低于對照組，其噪聲值評分也明顯下降。分析其原因，筆者認(rèn)為可能是因為隨著輻射劑量的減少，一些小肺間質(zhì)的量子噪聲增大，影響了肺窗的觀察質(zhì)量。ASIR技術(shù)應(yīng)用過程中兩個最重要的參數(shù)是調(diào)整IR權(quán)重值和適當(dāng)降低掃描條件，以獲得滿足診斷要求的圖像[14]。國內(nèi)外針對權(quán)重值的研究較多，但關(guān)于兒童肺部CT檢查的研究較少，關(guān)于成人的研究學(xué)者們多推薦30%～50%權(quán)重，以對獲得圖像最小的影響減少輻射劑量[15]。國內(nèi)外研究人員對不同權(quán)重ASIR噪聲的研究，認(rèn)為30%的權(quán)重實際上可以減少約20%的噪聲，故本研究據(jù)此適當(dāng)提高了NI值，以降低患兒輻射劑量。

綜上所述，在兒內(nèi)科患兒胸部CT檢查中應(yīng)用ASIR技術(shù)有助于在確保圖像質(zhì)量的同時降低輻射劑量。