管電壓70 kV下迭代重建技術(shù)對(duì)超低劑量胸部CT 掃描圖像質(zhì)量的影響

王澤潤(rùn)，曹永佩，楊東升，丁 婕，汪 芳，楊利莉，高永斌

胸部CT 作為一種重要的影像學(xué)方法，在肺部腫瘤及肺炎篩查、診斷、分診、隨訪中有著重要作用，但缺點(diǎn)在于輻射劑量較高。傳統(tǒng)認(rèn)為有效降低輻射劑量的方法主要為自動(dòng)管電壓選擇、自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)、敏感器官管電流調(diào)節(jié)等技術(shù)[1]，有研究表明，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)體質(zhì)量的男性和女性，接受超低劑量CT(ULD-CT)檢查的有效輻射劑量分別為 SD-CT 檢查劑量的 6%和 11%，較 DR檢查劑量高5倍和 10 倍，對(duì)于體質(zhì)量較大的病人，ULD-CT 輻射劑量比DR低[2]。相對(duì)于管電流，降低管電壓掃描方案能夠進(jìn)一步降低輻射劑量[3]，同時(shí)新型迭代技術(shù)的不斷發(fā)展可以允許更低輻射劑量條件下獲得更高質(zhì)量的圖像[4]。本文擬在管電壓70 kV下探討后置迭代重建技術(shù)(ASIR-V)對(duì)超低劑量胸部CT 掃描圖像質(zhì)量的影響，探索在超低劑量下合適后置ASIR-V滿足診斷需求的百分比，為臨床上胸部超低劑量CT掃描提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料:研究對(duì)象是離體肺。采用Revolution CT機(jī)型，掃描方式為管電壓70 kVp，自動(dòng)管電流(10～500 mA)，軸掃(16cm)；掃描野：16 cm；掃描速度：0.28 s；原始圖像重建(標(biāo)準(zhǔn)窗)：5 mm；重建(肺窗/標(biāo)準(zhǔn)窗)：1.25 mm。噪聲指數(shù)(NI)預(yù)設(shè)為8、12、16、20，共分為相應(yīng)4個(gè)組。不同噪聲指數(shù)組別再分別設(shè)置11個(gè)不同百分比ASiR-V(0%～100%，間隔10%，)。共獲得11組掃描數(shù)據(jù)。

1.2 圖像質(zhì)量評(píng)估

1.2.1 主觀評(píng)估:由2 位放射科醫(yī)師獨(dú)立、盲法分別對(duì)體模標(biāo)準(zhǔn)窗、肺窗圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分(<3分：不能診斷；3～4分：基本滿足診斷要求； 4分：良； 5 分：優(yōu)。注：對(duì)于兩者之間的評(píng)分取中間值) 。

1.2.2 客觀評(píng)價(jià):采用Adw后處理工作站，由2名放射科醫(yī)師分別對(duì)不同組別的體模標(biāo)準(zhǔn)窗、肺窗的感興趣區(qū)進(jìn)行測(cè)量，包括感興趣區(qū)的CT值及其背景噪聲(SD)。

1.2.3 輻射劑量:輻射劑量的評(píng)估指標(biāo)采用容積CT劑量指數(shù)(CTDIvol)，由機(jī)器自動(dòng)生成，分別記錄不同NI條件下的CTDIvol。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法:采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件，采用描述性統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)SD值隨不同權(quán)重后置ASIR-V變化采用線性或曲線擬合。

2 結(jié)果

2.1 主觀評(píng)分:對(duì)于相同噪聲指數(shù)(NI)，不同的ASIR-V權(quán)重下，主觀評(píng)分隨ASIR-V百分比的增加呈現(xiàn)先增高后減低的總趨勢(shì)。在NI=8、12、16、20時(shí)， ASIR-V30%～70%的圖像均可滿足診斷；NI=8、12， ASIR-V0%～70%可滿足診斷；NI=16， ASIR-V10%～70%可滿足診斷；NI=20， ASIR-V30%～70%可滿足診斷。當(dāng)ASIR-V40%～60%時(shí)，各組圖像的主觀評(píng)分均較高，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)表1。

表1 不同組別在不同百分比ASIR-V的圖像質(zhì)量主觀評(píng)分(分)

70 kVPost-ASIR-VNI=8standlungNI=12standlungNI=16standlungNI=20standlung404555554450455555546034454545703434333380<33<33<33<3390<3<3<33<3<3<3<3100<3<3<3<3<3<3<3<3

2.2 客觀測(cè)量:CT值4個(gè)NI組中，隨著ASIR-V(0%～100%)權(quán)重增加，不同部位的CT值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。SD值實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不同百分比的ASIR-V對(duì)圖像SD的影響呈現(xiàn)一定的規(guī)律，在同一NI下隨著ASIR-V百分比的升高，噪聲逐漸降低。在70 kV超低劑量時(shí)，CTDIvol值隨NI值的增高而減低。

3 討論

胸部CT 檢查是胸部疾病篩查、診斷、分診及隨訪的常用檢查方法。隨著臨床應(yīng)用的增多，其較高的輻射劑量也受到廣泛關(guān)注。對(duì)于肺癌、肺炎篩查或需反復(fù) CT復(fù)查的患者，超低劑量CT 掃描可以降低患者的累計(jì)輻射量，低劑量 CT 掃描可以降低患者所受輻射劑量，但是，降低輻射劑量勢(shì)必會(huì)影響圖像質(zhì)量，不利于肺結(jié)節(jié)的診斷。因此，影像科診斷醫(yī)師應(yīng)在圖像質(zhì)量和輻射劑量之間尋求平衡[5]。

2014年，GE公司首次在Revolution CT上推出了最新一代迭代重建技術(shù)——ASIR-V 技術(shù)，它結(jié)合了Veo技術(shù)多模型重建、更強(qiáng)大的降噪能力及更短的ASIR技術(shù)圖像后處理時(shí)間等優(yōu)勢(shì)[4]。與傳統(tǒng)濾波反投影算法相比，ASIR-V可以明顯提高圖像質(zhì)量，同時(shí)在保持噪聲不變的情況下降低輻射劑量，保證在盡可能低的條件下生成可接受的圖像[6]。因此ASIR-V自誕生以來(lái)就成為胸部CT研究方向的熱點(diǎn)，康鈺等人[7]研究表明在新的CT平臺(tái)(GE Revolution Frontier CT平臺(tái))高清模式下,ASIR-V在提高圖像質(zhì)量方面優(yōu)于ASIR。李瓊[8]的研究表明，接近胸片劑量的超低劑量CT掃描技術(shù)結(jié)合迭代重建技術(shù)的應(yīng)用，可以使圖像質(zhì)量明顯改善，能滿足檢出肺內(nèi)病變的要求，可以推薦作為胸部低劑量篩查和隨訪方案，與此一致的是何長(zhǎng)久[9]等人對(duì)胸部體模的研究，其表明(100 kV、10 mAs)迭代算法組的圖像質(zhì)量與常規(guī)低劑量方案FBP組相當(dāng),且輻射劑量明顯降低。同時(shí)關(guān)于不同前置及后置ASIR-V權(quán)重對(duì)圖像質(zhì)量的影響方面的研究也日益增多，劉小琴[10]的研究表明，前置ASIR-V降低掃描輻射劑量，過(guò)高權(quán)重的前置或后置ASIR-V權(quán)重都會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量的下降，胸部CT平掃時(shí)低中級(jí)別的前置ASIR-V掃描下適當(dāng)提高后置ASIR-V權(quán)重可以優(yōu)化圖像質(zhì)量。而此前辛立旭[11]的研究表明,綜合有效輻射劑量、圖像質(zhì)量的主客觀指標(biāo),Revolution CT行胸部平掃時(shí)采用40%權(quán)重ASIR-V能有效降低輻射劑量,同時(shí)又能保證圖像的質(zhì)量。而Tang H[12]等人的研究表明，結(jié)合圖像的客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)，60% ASIR-V重建的非增強(qiáng)胸部CT圖像質(zhì)量最高。

在臨床研究中，于衛(wèi)永[13]等人的研究表明，60%前置ASIR-V 聯(lián)合 70 kV 個(gè)性化軸掃應(yīng)用于老年 COPD 伴肺炎患者，不僅能在輻射劑量降低的前提下明確診斷肺炎，還能夠獲得良好的圖像質(zhì)量、信噪比，是一種有利于老年COPD伴肺炎患者復(fù)查治療的CT掃描模式。Sun J[14]等人評(píng)估了使用80 kVp和基于模型的迭代重建算法實(shí)現(xiàn)十分之一mSv劑量的嬰幼兒胸部CT的可行性。目前ASIR-V在肺結(jié)節(jié)[5]、肺部體檢[15]、肺部腫瘤篩查[16]的研究中也表現(xiàn)出了重要的價(jià)值。

截至目前，很少有研究探討70 kV 條件下的圖像質(zhì)量和輻射劑量，且各種研究的后置ASIR百分比并不完全一致，因此本研究基于70 kV探討不同后置迭代算法對(duì)超低劑量下胸部仿真體模圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響,為臨床超低劑量CT檢查提供參考。本研究采用胸部仿真體模，可以重復(fù)、多次對(duì)照試驗(yàn)。研究表明在低管電壓70 kV時(shí)，噪聲較大的情況下通過(guò)不同水平后置ASIR-V對(duì)噪聲進(jìn)行調(diào)控，在超低劑量的前提下仍可保證圖像質(zhì)量滿足診斷。