全迭代重建技術(shù)在雙上肢無(wú)法上舉患者胸部CT檢查中的價(jià)值

劉水連，尹 偉，李 帥，華 磊，方 亮，張 葉（通信作者）

（海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射診斷科 上海 200433）

CT檢查技術(shù)由于其快速、便捷、無(wú)創(chuàng)以及適用范圍廣等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于臨床。在胸腹部CT檢查中，部分受檢者由于無(wú)法配合檢查或因檢查有特殊要求等[1-2]，導(dǎo)致雙手無(wú)法上舉[3]，采用常規(guī)濾波反投影法（filtered back projection，F(xiàn)BP）重建會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，進(jìn)而影響圖像質(zhì)量[4]。優(yōu)化雙上肢體位以及提高CT掃描參數(shù)是以往改善圖像質(zhì)量的常用辦法。調(diào)整雙上肢體位對(duì)圖像質(zhì)量的影響最大，但難度也最高，如骨折或年紀(jì)較大患者不便于調(diào)整體位，而由調(diào)整體位所帶來(lái)的時(shí)間成本也大幅提升。而采用加大CT掃描參數(shù)的方法也可以提高圖像質(zhì)量，但由此帶來(lái)的輻射劑量問(wèn)題備受行業(yè)關(guān)注。隨著CT技術(shù)的進(jìn)步，迭代重建算法在提高圖像質(zhì)量以及降低輻射劑量方面有著優(yōu)異的表現(xiàn)，特別是全模型迭代重建（iterative model reconstruction，IMR）技術(shù)[5]，相較于混合迭代重建（hybrid iterative reconstruction，IR）算法，IMR技術(shù)降噪能力更強(qiáng)，圖像質(zhì)量更優(yōu)。該技術(shù)在雙上肢無(wú)法上舉患者胸腹部CT成像中的應(yīng)用鮮有報(bào)道。本研究旨在探討IMR技術(shù)在雙上肢無(wú)法上舉患者胸腹部CT成像中的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2022年1月1日—3月1日在海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院急診行胸腹部CT檢查且雙上肢無(wú)法上舉的患者20例，其中男11例，女9例，平均年齡（69.9±17.9） 歲，平均體重（66.1±11.9）kg，平均體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）為（23.9±3.4）kg/m2。

1.2 方法

所有檢查均采用256層螺旋CT（Brilliance iCT FHD Elite）完成，患者取仰臥位，在自由呼吸狀態(tài)下成像。掃描范圍從肺尖掃描至肝臟下緣。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，采用自動(dòng)管電流技術(shù)，限制最高毫安秒為180 mAs，準(zhǔn)直器寬度=128×0.625 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)速度為0.33 s/r，螺距=0.7630，重建參數(shù)：層厚1 mm，層間距1 mm，F(xiàn)OV 350 mm×350 mm，矩陣 512×512，窗寬/窗位=250/25。其中，A組采用FBP算法重建，B組采用iDose4（L4）算法重建，C組采用IMR（L1）算法重建。將重建完的圖像上傳至飛利浦星云工作站（ISP）上進(jìn)行后處理及圖像分析。

1.3 圖像質(zhì)量評(píng)估

客觀評(píng)價(jià)：選擇肝臟偽影較大層面進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，將感興趣區(qū)（region of interest，ROI）（直徑約為20 mm）分別置于正常肝臟區(qū)域以及偽影最大區(qū)域，測(cè)量肝臟右前葉、肝臟右后葉以及偽影最大區(qū)域的CT值（CTliver與CTartifact）與SD值（SDliver與SDartifact），并測(cè)量相同層面的腹壁肌肉SD值（SDbackground）。三組圖像測(cè)量的ROI一致，ROI大小為100 mm2，避開(kāi)相鄰血管。計(jì)算正常肝臟區(qū)域與偽影區(qū)域SNR。SNRliver=CTliver/SDliver，SNRartifact=CTartifact/SDartifact。

主觀評(píng)價(jià)：由兩位有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)生采用雙盲法對(duì)所有圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用五分制對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)分[6]：5分，嚴(yán)重偽影，解剖結(jié)構(gòu)無(wú)法顯示，圖像不能用于診斷；4分，偽影明顯，解剖結(jié)構(gòu)顯示不清，嚴(yán)重影響診斷；3分，偽影較明顯，偽影區(qū)解剖結(jié)構(gòu)能顯示，輕度影響診斷；3分，輕度偽影，解剖結(jié)構(gòu)顯示清晰，不影響診斷；2分，無(wú)偽影，圖像中未見(jiàn)偽影。對(duì)結(jié)果有分歧的圖像由第3名評(píng)價(jià)醫(yī)師協(xié)商一致后確定，偽影嚴(yán)重和較重的圖像不能用于診斷。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，行t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分比（%）表示，行χ2檢驗(yàn)；使用Friedman檢驗(yàn)比較圖像客觀指標(biāo)（SNRliver、SNRartifact、SDbackground)的差異。2名醫(yī)師對(duì)圖像主觀評(píng)分的一致性分析采用Kappa分析：當(dāng)Kappa值≥0.75時(shí)表示檢測(cè)結(jié)果的一致性良好；Kappa值在0.4～＜0.75時(shí)表示檢測(cè)結(jié)果的一致性一般；Kappa值＜0.4時(shí)則表示檢測(cè)結(jié)果的一致性較差。圖像主觀評(píng)分的比較采用Kruskal-Wallis H檢驗(yàn)，兩兩比較采用Boniferroni檢驗(yàn)。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 圖像客觀指標(biāo)

圖像客觀指標(biāo)（SNRliver、SNRartifact、SDbackground）對(duì)比見(jiàn)表1，三組圖像在正常肝臟區(qū)域與偽影最大區(qū)域的SNR差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），C組與A、B組間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），A組與B組間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；三組圖像SDbackground差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），采用Bonferroni法兩兩比較差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

表1 圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)對(duì)比（）

表1 圖像質(zhì)量客觀指標(biāo)對(duì)比（）

組別 SNRliver SNRartifact SDbackground A 組 3.30±1.24 2.19±1.31 19.32±7.34 B 組 4.10±1.33 3.01±1.75 14.54±5.01 C 組 8.20±2.37 5.99±3.66 9.33±4.19 F 34.900 40.000 40.000 P 0.000 0.000 0.000

2.2 圖像主觀評(píng)價(jià)

三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的對(duì)比見(jiàn)表2，對(duì)肝臟偽影最大層面進(jìn)行評(píng)分，兩位觀察者對(duì)圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的一致性為良好（Kappa=0.841）。三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），采用Bonferroni法進(jìn)行兩兩比較發(fā)現(xiàn)，C組與A、B組間差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。圖1為雙手無(wú)法上舉患者采用三種重建算法獲得的冠狀位對(duì)比圖像。

表2 圖像質(zhì)量主觀評(píng)分比較 單位：例

圖1 冠狀位對(duì)比圖像

3 討論

迭代重建算法是目前CT發(fā)展最為迅速、應(yīng)用最為廣泛的一樣技術(shù)。iDsoe4作為第四代重建算法，它混合了FBP及迭代重建兩種算法，與標(biāo)準(zhǔn)的FBP算法相比，在頭顱、肺、腹部上的應(yīng)用上，可在降低輻射劑量的同時(shí)，保持圖像質(zhì)量，有重建速度快、降噪水平高等特點(diǎn)，但由于iDsoe4在重建過(guò)程中加入了FBP算法，導(dǎo)致圖像在低光子量的條件下產(chǎn)生大量噪聲，信噪比加大，改善圖像質(zhì)量的能力有限。IMR是新一代迭代重建算法，該算法在硬件上采用弧形微平板探測(cè)器，軟件上采用基于知識(shí)的多模型重建算法，在重建過(guò)程中利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模型和圖像統(tǒng)計(jì)模型，不包含F(xiàn)BP算法，屬于完全迭代重建算法[7]。與混合迭代相比，IMR算法降噪能力更為突出，在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，可以進(jìn)一步降低輻射劑量，現(xiàn)已逐步應(yīng)用于全身各項(xiàng)檢查中[3,8-11]。

本研究對(duì)雙上肢無(wú)法上舉患者進(jìn)行胸部CT掃描時(shí)，由于上肢骨頭的影響，X線無(wú)法完全穿透人體，導(dǎo)致X線達(dá)到探測(cè)器的光子量不足，在雙上肢與脊柱連線上噪聲加大，從而降低了CT圖像質(zhì)量。而穿透雙上肢與脊柱的X線由于平均能量的增加，出現(xiàn)射線硬化現(xiàn)象，使得雙上肢與脊柱連線上的肝臟區(qū)域CT值降低，在可視化顯示上表現(xiàn)為黑色條紋狀偽影。X線光子量不足的情況可通過(guò)使用高級(jí)迭代算法來(lái)改善，而射線硬化偽影則無(wú)法消除。IMR重建技術(shù)可以在較低X線光子量的條件下減少噪聲，并重建出較好的圖像質(zhì)量。這也是IMR重建技術(shù)應(yīng)用于低劑量檢查中的理論基礎(chǔ)。最常見(jiàn)的低劑量掃描方案是低管電流聯(lián)合高級(jí)迭代算法以及低管電壓聯(lián)合高級(jí)迭代算法。本研究偽影的原因是X線無(wú)法有效穿透身體導(dǎo)致的X線光子量不足，所以采用高kV條件更為合適，本研究所有檢查均采用120 kV條件掃描，并使用IMR重建技術(shù)來(lái)改善圖像質(zhì)量。除了管電壓，管電流也是影響圖像質(zhì)量的重要因素，由于雙手置于身體兩側(cè)時(shí)，自動(dòng)mAs技術(shù)會(huì)自動(dòng)加大雙上肢覆蓋區(qū)域的管電流，在以往的研究中，采用自動(dòng)mAs技術(shù)會(huì)導(dǎo)致雙上肢覆蓋區(qū)域的管電流增加的幅度很大，隨著帶來(lái)輻射劑量過(guò)高的問(wèn)題。本研究采用自動(dòng)mAs技術(shù)，并將mAs的最大值設(shè)定為180 mAs,可根據(jù)患者體型自動(dòng)調(diào)整掃描參數(shù)，并有效控制輻射劑量過(guò)大的問(wèn)題。結(jié)果顯示，采用IMR重建技術(shù)，可顯著降低雙上肢與脊柱連線上的噪聲，提高圖像的SNR，最終改善了CT圖像質(zhì)量，所有圖像均在可診斷范圍內(nèi)。

根據(jù)先前的研究[12]，輔助舉起手臂可降低圖像噪聲，有效消除偽影并減少輻射劑量。但對(duì)于意識(shí)不清患者或外傷患者會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間成本，并可能導(dǎo)致二次傷害。有一項(xiàng)研究報(bào)告稱，一名手臂復(fù)位患者采用雙手上舉檢查出現(xiàn)了關(guān)節(jié)脫位和進(jìn)一步神經(jīng)叢損傷的情況[13]。對(duì)于雙手無(wú)法自主上舉，且不便于調(diào)整體位的患者，如何在不影響診斷的前提下快速完成檢查是臨床關(guān)注的重點(diǎn)，從本研究的結(jié)果看，對(duì)于雙手均無(wú)法上舉患者的成像，使用IMR重建技術(shù)也可有效改善圖像質(zhì)量。

本研究有一些局限性，采用的是回顧性評(píng)估，受試者人數(shù)較少，且患者體位并沒(méi)有按照唯一的標(biāo)準(zhǔn)擺放；其次，由于體位的特殊性以及患者存在陽(yáng)性病變的可能性較高，本研究未采用低劑量掃描模式，掃描參數(shù)較常規(guī)胸腹部CT檢查劑量偏高；此外，本研究只評(píng)估了一個(gè)CT供應(yīng)商，其他廠家的高級(jí)迭代算法效并未比較。

綜上所述，本研究對(duì)雙手無(wú)法上舉患者胸腹部CT三種重建算法圖像進(jìn)行了比較，IMR重建算法表現(xiàn)出強(qiáng)大的去噪能力，在圖像的可視化評(píng)估方面，有著更高的評(píng)分。在急診中遇到雙手無(wú)法上舉患者時(shí)，推薦作為常規(guī)使用。