寬體探測器快速掃描結(jié)合ASIR-V在意識障礙患者胸部CT掃描中的價值

賈永軍，賀太平，2，張喜榮，2，楊創(chuàng)勃，韓 冬，于 楠

（1.陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院醫(yī)學影像科，陜西 咸陽 712000；2.陜西中醫(yī)藥大學醫(yī)學技術(shù)學院，陜西 咸陽 712000）

臨床常采用自動管電流調(diào)制掃描方案行胸部低劑量CT（low dose CT，LDCT）掃描，其對肺癌的檢出率約為X線片的6倍［1］。濾波反投影法（filtered back projection，F(xiàn)BP）在數(shù)據(jù)采集不足時噪聲增多，重建的圖像質(zhì)量可能無法滿足診斷需要［2］；迭代重建在LDCT中的優(yōu)勢已獲得廣泛認可［3］。寬體探測器高轉(zhuǎn)速螺旋CT掃描是一種通過減少掃描時間降低輻射劑量的掃描方案，可同時有效降低掃描時間和呼吸偽影［4］。本研究選擇需行胸部CT、不能配合主動閉氣的意識障礙患者，探討基于多模型的自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建（multimodel adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR-V）結(jié)合寬體探測器快速掃描方案在縮短曝光時間、改善胸部CT圖像質(zhì)量中的臨床應(yīng)用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性隨機收集2018年1月至2020年4月陜西中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院擬行胸部CT平掃的嚴重意識障礙（昏睡或昏迷）患者共46例，其中男29例，女17例；年齡29～81歲，平均（54.50±18.16）歲。臨床最終診斷病因：高血壓性腦出血27例，胸部創(chuàng)傷12例，中毒3例，動脈瘤破裂3例，癲癇發(fā)作1例。

1.2 儀器與方法 采用GE（Revolution）256排寬體探測器螺旋CT機?；颊呷⊙雠P位，家屬協(xié)助牽拉雙手上舉，無需呼吸配合，單次掃描，掃描范圍從胸廓至后肋隔角尖端水平。掃描條件：12 kV，采用自動曝光控制技術(shù)，層厚、層距均為5.0 mm，預(yù)設(shè)噪聲指數(shù)為14，50%前置ASIR-V（pre-ASIR-V），動態(tài)控制管電流（10～500 mA）。將46例隨機分為2組（各23例）。實驗組采用寬度80 mm探測器行胸部快速（0.28 s/轉(zhuǎn)）掃描，對照組采用40 mm探測器行常規(guī)（0.5 s/轉(zhuǎn)）掃描。采用FBP和50%后置ASIR-V（post-ASIR-V）重建0.625 mm肺算法肺窗（窗寬1 600 HU，窗位-600 HU）、標準算法縱隔窗（窗寬1 350 HU，窗位50 HU）圖像。

1.3 數(shù)據(jù)測量及圖像評價 記錄患者胸部平掃CT劑量長度乘積（dose length product，DLP）；有效輻射劑量（effective dose，ED）（mSv）=DLP（mGy·cm）×k［k為權(quán)重因子，成人胸部掃描k=0.014 mSv/（mGy·cm）］。由1位放射科醫(yī)師（9年影像診斷經(jīng)驗）在ADW 4.6工作站Reformat軟件上選取胸廓入口層面、氣管隆突下層面、所及上腹肝門平面軸位圖像，根據(jù)皮下脂肪厚度，在目測密度均勻并避開明顯偽影區(qū)放置50～100 mm2圓形或橢圓形ROI，測量各重建圖像背部肌肉、皮下脂肪的CT值與標準差值（standard deviation，SD），SD代表噪聲。

由2位放射科醫(yī)師（9年和17年診斷經(jīng)驗）采用隨機排序方式，隱藏掃描參數(shù)及相關(guān)患者信息，經(jīng)PACS評價不同算法重建圖像的圖像質(zhì)量［5］和運動偽影［6-7］：①圖像質(zhì)量，1分，肺紋理及支氣管等解剖細節(jié)無法辨識，噪聲和偽影極明顯；2分，肺紋理及支氣管等解剖細節(jié)辨識困難，噪聲和偽影很明顯；3分，肺紋理及支氣管等解剖細節(jié)欠清晰，噪聲和偽影較明顯但可接受；4分，肺紋理及支氣管等解剖細節(jié)顯示較清晰，噪聲和偽影稍增加；5分，肺紋理及支氣管等解剖細節(jié)顯示清晰，無明顯噪聲和偽影。②運動偽影，1分，軸位圖像顯示嚴重呼吸、運動偽影，冠狀位、矢狀位圖像顯示錯層，肺底圖像不能用于診斷；2分，軸位圖像有呼吸、運動偽影，但可用于診斷，冠狀位、矢狀位圖像明顯錯層，影響診斷；3分，軸位圖像呼吸、運動偽影不明顯，冠狀位、矢狀位圖像有少量錯層，但可用于診斷；4分，軸位圖像無呼吸、運動偽影，冠狀位、矢狀位圖像無明顯錯層。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 20.0軟件分析數(shù)據(jù)，計量資料以表示。2組不同算法重建圖像的噪聲行One-Way ANOVA及LAD-t檢驗。采用Kappa檢驗比較2位醫(yī)師評分一致性（0.75為一致性好，0.4～0.74為一致性中等，＜0.4為一致性較差）。采用Wilcoxon符號等級檢驗比較不同重建圖像主觀評分差異性。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 掃描時間和輻射劑量 快速胸部CT掃描時間（1.17±0.09）s，DLP（94.79±26.48）mGy·cm，ED（1.33±0.37）mSv；常規(guī)胸部CT檢查時間（3.91±0.54）s，DLP（105.79±30.47）mGy·cm，ED（1.48±0.43）mSv。寬體探測器快速掃描時間較常規(guī)掃描時間減少70.08%（P＜0.05），2組輻射劑量差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

2.2 客觀圖像噪聲（表1）2種掃描模式下，post-ASIR-V圖像背部肌肉、皮下脂肪噪聲均低于FBP圖像，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）。2種掃描模式下相同重建算法各部位肌肉、脂肪間噪聲差異均無統(tǒng)計學意義（均P＞0.05）（圖1，2）。

圖1 男，38歲，重度顱腦損傷后行胸部CT檢查 圖1a 常規(guī)掃描濾波反投影法（FBP）重建圖像示皮下脂肪和背部肌肉噪聲分別為37.1、45.0 HU 圖1b 常規(guī)掃描50%后置多模型的迭代重建（post-ASIR-V）圖像示皮下脂肪和背部肌肉噪聲分別為24.9、31.2 HU 圖2 男，49歲，重度顱腦損傷后行胸部CT檢查 圖2a 快速掃描FBP重建圖像示皮下脂肪和背部肌肉噪聲分別為35.6、42.8 HU 圖2b 快速掃描50%post-ASIR-V圖像示皮下脂肪和背部肌肉噪聲分別為23.6、31.3 HU

表1 常規(guī)掃描和快速掃描FBP、50% post-ASIR-V 圖像各部位噪聲的比較（HU，）

表1 常規(guī)掃描和快速掃描FBP、50% post-ASIR-V 圖像各部位噪聲的比較（HU，）

注：FBP，濾波反投影法；post-ASIR-V，后置多模型的迭代重建算法。

2.3 膈肌運動偽影 常規(guī)掃描模式18例膈肌運動偽影明顯（4.70±5.29）mm，而寬體探測器快速掃描方式均無明顯膈肌運動偽影。

2.4 主觀噪聲、運動偽影 2位醫(yī)師對CT圖像質(zhì)量、運動偽影主觀評分一致性好（K≥0.75）。2種掃描模式的FBP圖像質(zhì)量評分均明顯低于50%post-ASIR-V圖像，差異均有統(tǒng)計學意義（均P＜0.05）（表2）。常規(guī)掃描50%post-ASIR-V圖像運動偽影評分明顯低于寬體探測器快速掃描，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）（表3，圖3、4）。

圖3 男，52歲，高血壓性腦出血后行胸部CT檢查 圖3a，3b 常規(guī)掃描FBP重建圖像，圖像噪聲可接受，不影響肺紋理及支氣管等主要解剖結(jié)構(gòu)顯示（3分），冠狀位圖像可見明顯錯層，影響肺底病變診斷（2分）圖3c，3d 常規(guī)掃描50% post-ASIR-V圖像示圖像噪聲小，肺內(nèi)、縱隔、上腹部主要解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰（5分），冠狀位圖像可見明顯錯層，影響肺底病變診斷（2分）圖4 女，85歲，高血壓性腦出血后行胸部CT檢查 圖4a，4b 快速掃描FBP重建圖像，圖像噪聲不影響主要解剖結(jié)構(gòu)（3分）顯示，冠狀位圖像無錯層（4分）圖4c，4d快速掃描50% post-ASIR-V圖像，圖像噪聲小，肺內(nèi)、縱隔、上腹部主要解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰（5分），冠狀位圖像無錯層（4分）

表2 常規(guī)掃描和快速掃描FBP、50% post-ASIR-V 圖像主觀評分比較 分

表3 常規(guī)掃描和快速掃描FBP、50% post-ASIR-V 圖像運動偽影評分比較 分

3 討論

膈肌收縮及心臟跳動速率是影響胸部CT運動偽影的主要原因，對層內(nèi)和層間CT圖像質(zhì)量均有影響［8］。受檢者配合度、溝通困難等導致的呼吸運動偽影可通過掃描前呼吸訓練來減少或規(guī)避，但由于受檢者病情（如昏迷、急癥、聽力障礙、肺心病等）導致的呼吸、心跳運動降低胸部圖像質(zhì)量在臨床上常難以避免，尤其是在肺基底部［7］。LDCT可通過降低管電壓、降低管電流、加快掃描速度等方法實現(xiàn)。加快掃描時間既可明顯克服肺部呼吸運動偽影，又能顯著降低輻射劑量［9］。但低劑量掃描可導致CT成像時采集數(shù)據(jù)不足、噪聲增多，F(xiàn)BP圖像可能無法滿足診斷需要［2］。迭代重建可在相同輻射劑量條件下提高圖像質(zhì)量，在相同圖像質(zhì)量條件下減少輻射劑量［10-11］，其缺點是計算時間較長。近年來，GE公司先后推出ASIR、基于模型的迭代重建（model-based iterative reconstruction，MBIR），以及介于ASIR和MBIR之間的ASIR-V。ASIR比FBP圖像噪聲低，SNR高，主觀評分也略高，但常產(chǎn)生像素化的階梯狀偽影［12］。MBIR是一種完全迭代的方法，能提供比FBP和ASIR更好的圖像質(zhì)量，但處理時間較長，因此尚未在臨床實踐中廣泛使用。ASIR-V可在與ASIR相近的重建速度下獲得與MBIR相似的圖像質(zhì)量［13］，因此有利于提高低劑量條件下胸部CT圖像質(zhì)量［14-15］。臨床應(yīng)用時需注意區(qū)分pre-ASIR-V和post-ASIR-V的區(qū)別。pre-ASIR-V本質(zhì)上不屬于迭代重建算法，而是一種調(diào)節(jié)輻射劑量的掃描方式，隨著權(quán)重（0%～100%）的增加，掃描輻射劑量逐漸減小。post-ASIR-V是本質(zhì)意義上的迭代重建，即在掃描后對圖像行多次迭代重建，不斷降低圖像噪聲、改善圖像質(zhì)量。在使用pre-ASIR-V降低輻射劑量的條件下，維持相同的圖像噪聲需采用相同迭代權(quán)重的post-ASIR-V。當前尚無各部位、各輻射劑量條件下推薦的最優(yōu)權(quán)重，由于更高權(quán)重的post-ASIR-V圖像常產(chǎn)生較為明顯的蠟狀偽影而導致主觀圖像評價降低，故常用40%～80% post-ASIR-V圖像，本研究前后置ASIR-V均選用50%權(quán)重。

本研究中常規(guī)掃描模式由于探測器較窄、轉(zhuǎn)速較慢而導致掃描速度慢，同時由于昏迷患者不能自主控制呼吸導致呼吸速率的隨機性，因此運動偽影和膈肌上下移動偽影較大，寬體探測器快速掃描時間減少70.08%，有利于減少肺部呼吸運動偽影，這與雙源CT相關(guān)文獻結(jié)論［16］相同。本研究發(fā)現(xiàn)在掃描時間減少至1.17 s時，冠狀位基本不能觀察到肺底膈肌運動偽影，提示亞秒級胸部CT掃描時可能無需自主控制呼吸，這對屏氣不佳患者有較高的臨床實用價值。本研究2種掃描模式下低輻射劑量是通過50%pre-ASIR-V來實現(xiàn)的（多模型迭代重建算法對腹部體模CT掃描圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響）；常規(guī)掃描和寬體探測器快速掃描輻射劑量無差異的原因在于通過自動毫安設(shè)定噪聲指數(shù)后mAs已固定，當掃描速度加快時管電流響應(yīng)降低，因此快速掃描模式并未減少輻射劑量。

本研究存在的不足：①樣本量相對較小，需進一步擴大樣本量來驗證結(jié)論。②僅討論快速掃描方式結(jié)合ASIR-V在圖像噪聲和運動偽影中的優(yōu)勢，未對肺內(nèi)病變的檢出及測量進行評價。③提前設(shè)定寬體探測器快速掃描方案并非Revolution CT成像最快的掃描模式，且未根據(jù)患者體型、體質(zhì)量等采取個性化快速掃描方案，需進一步探索適應(yīng)臨床的個性化掃描策略來提高圖像質(zhì)量、降低輻射劑量。④對圖像質(zhì)量主觀評分及客觀圖像噪聲比較尚無完善的相關(guān)規(guī)范和指南。

總之，80 mm寬體探測器快速掃描結(jié)合ASIR-V能明顯減少圖像噪聲和運動偽影，更適合作為無法自主控制呼吸受檢者的胸部CT掃描方式。