低劑量迭代重建對肝臟CT增強掃描圖像質量的影響

蔣駿麟

(無錫市第五人民醫院，江蘇無錫214000)

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低劑量迭代重建對肝臟CT增強掃描圖像質量的影響

蔣駿麟

(無錫市第五人民醫院，江蘇無錫214000)

摘要：目的探討低劑量迭代重建對肝臟CT增強掃描圖像質量的影響。方法選擇疑似肝腫瘤或肝腫瘤復查者84例，根據入院順序分為低劑量組和常規劑量組各42例。兩組均采用西門子64排128層螺旋CT機行肝臟CT增強掃描檢查，低劑量組與常規劑量組管電壓分別為80、120 kV，采用迭代重建技術重建門靜脈數據。比較兩組有效輻射劑量、圖像質量客觀評價指標[肝CT值、噪聲、信噪比(SNR)、對比噪聲比(CNR)]及圖像質量主管評價指標(分辨率評分、圖像失真評分、診斷信心評分)。結果低劑量組、常規劑量組有效輻射劑量分別為(4.23±0.27)、(7.64±0.67)mSv，P<0.05。低劑量組肝CT值、SNR、CNR均高于常規劑量組，P均<0.05；兩組噪聲比較，P>0.05。低劑量組分辨率評分低于常規劑量組，P<0.05。兩組圖像失真評分、診斷信心評分比較，P均>0.05。結論低劑量迭代重建的有效輻射劑量少，對肝臟CT增強掃描圖像質量的影響較小。

關鍵詞：肝臟疾病；輻射劑量；迭代重建；CT增強掃描

CT是用X線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉變為可見光后，由光電轉換變為電信號，再經模擬/數字轉換器轉為數字，輸入計算機處理[1]。對數據進行處理后，就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像，發現體內任何部位的細小病變。臨床上CT增強掃描應用范圍日益廣泛，但其電離輻射導致的危害(腫瘤、遺傳效應等)也逐漸引起重視[1，2]。降低管電壓、根據體層厚度或體質量自動調制管電流、采用降低噪聲濾過函數等低劑量掃描方法均可降低輻射劑量[3]，但是肝臟缺乏良好的自然對比組織,在降低輻射劑量的基礎上采用原始數據重建算法會導致圖像噪聲水平升高，嚴重影響圖像質量[4]。迭代重建技術應用最大似然-期望最大化法進行計算，首先對X線光子分布進行原始估計，在此基礎上估算每個投影方向上探測器獲得的可能計數，再將正投影數據與探測器實際采集的投影數據進行比較，用于更新原始估計數據，不斷重復此過程，直至下次迭代結果無限接近。研究證實，迭代重建技術能明顯降低輻射劑量，但其對掃描圖像質量的影響鮮見報道[5]。為此，我們進行了如下研究。

1資料與方法

1.1臨床資料選擇2014年4月～2015年2月于我院就診、疑似肝腫瘤或肝腫瘤復發者84例，其中男53例、女31例，年齡29～71歲、中位年齡43歲；臨床表現為肝區疼痛80例，肝腫大61例，消瘦29例，黃疸14例，腹水8例；有高血壓病史40例、糖尿病史29例、心腦血管疾病史27例。患者均為疑似肝腫瘤或肝腫瘤復查者，排除合并嚴重心腎功能不全、對碘造影劑過敏、妊娠或哺乳期者。根據入院順序將患者分為低劑量組和常規劑量組各42例。兩組一般資料具有可比性。本研究獲得醫院倫理委員會批準，患者及家屬均知情同意。

1.2CT增強掃描方法采用西門子64排128層螺旋CT機。掃描參數：準直器寬128×0.6 mm,重建層厚及間隔均為1 mm,螺距0.6,X線管旋轉速度2 s/圈,視野420～450 mm,窗寬200 Hu,窗位40 Hu。患者取仰臥位，屏氣狀態下掃描，掃描范圍自膈頂掃描至肝下緣。先進行平掃，然后經肘正中(前)靜脈用高壓注射器注入碘比醇80 mL，速度4.0 mL/s，生理鹽水10 mL沖洗。注射對比劑后延遲30、60、120 s，分別行肝動脈期、門靜脈期、延遲期掃描。低劑量組管電壓為80 kV，常規劑量組管電壓為120 kV。參照潘丹等[4]的方法采用迭代重建技術對兩組門靜脈期數據進行重建。

1.3相關指標觀察①有效輻射劑量：劑量長度乘積由機器掃描后自動生成，轉換系數=0.015 mSv/(mGy·cm)，有效輻射劑量=劑量長度乘積×肝臟轉換系數。②圖像質量客觀評價指標[4]：在門靜脈主干水平層面，分別取肝實質、右側豎脊肌、前腹壁皮下脂肪中央均勻區域作為感興趣區，總面積約為100 mm2。計算肝CT值、噪聲、信噪比(SNR)及對比噪聲比(CNR)，SNR=肝實質平均CT值/前腹壁皮下脂肪平均標準差(SD)，CNR=(肝實質平均CT值-右側豎脊肌平均CT值)/前腹壁皮下脂肪平均SD。③圖像質量主觀評價指標：由兩名有10年以上腹部閱片經驗的放射診斷醫師，參照潘丹等[4]的方法采用盲法對圖像進行評價。分辨率評分：較差計1分，可接受計2分，較好計3分，非常好計4分。圖像失真評分：不能接受計1分，失真較嚴重、影響診斷計2分，失真不嚴重、不影響診斷計3分，無失真計4分。診斷信心評分：不能診斷計1分，僅提示可見病變計2分，可能診斷計3分，很有信心計4分。評價時醫師可適當調整窗寬和窗位。

2結果

2.1兩組有效輻射劑量比較低劑量組、常規劑量組有效輻射劑量分別為(4.23±0.27)、(7.64±0.67)mSv，兩組比較P<0.05。

2.2兩組圖像質量客觀評價指標比較低劑量組肝CT值、SNR、CNR均高于常規劑量組，P均<0.05；兩組噪聲比較，P>0.05。見表1。

表1　兩組圖像質量客觀評價指標比較±s)

注：與常規劑量組比較，*P<0.05。

2.3兩組圖像質量主觀評價指標比較低劑量組分辨率評分低于常規劑量組，P<0.05。兩組圖像失真、診斷信心評分比較，P均>0.05。見表2。

表2　兩組圖像質量主觀評價指標比較

注：與常規劑量組比較，*P<0.05。

3討論

CT在臨床的應用越來越廣泛，但電離輻射導致的危害也越來越大，保證掃描圖像質量的同時降低輻射劑量是目前研究的重點。迭代重建技術可分為部分迭代和全迭代，部分迭代將迭代技術和常規的濾波反投影重建技術(FBP)混合處理數據，具有重建速度快、輻射劑量低、圖像質量高的特點[6]。但由于部分迭代只考慮了部分入射X線的光子統計學特征，未考慮到系統硬件特征對圖像的影響，因此重建出的圖像和真實圖像之間存在較大的差異[7]。隨著研究的深入，全迭代重建技術得到了飛速發展。

CT圖像的重建算法主要有解析重建算法、迭代重建算法。FBP屬于解析重建算法，該方法忽略了焦點、體素和探測器的實際幾何大小，未考慮X線光子的系統光學與統計學波動，因此噪聲較高、條紋偽影明顯，低對比可檢測性較差[7]。西門子公司的圖像空間迭代重建技術(IRIS)屬于迭代重建算法，該方法在保證圖像質量和降低圖像噪聲的情況下，可減少10%～50%的輻射劑量[8]。趙君祿等[9]觀察了IRIS與FBP對肝臟CT 圖像質量和掃描劑量的影響，發現在相同掃描條件下，IRIS重建圖像質量優于FBP；在同等圖像質量的前提下，IRIS可降低40%的掃描劑量。Lee等[10]對92例Crohn患者采用50%的輻射劑量進行CT腸管檢查，結果顯示IRIS圖像與常規劑量的FBP圖像對病變的檢出率比較差異無統計學意義。May等[11]采用50%的輻射劑量對53例患者進行腹部CT檢查，發現IRIS的圖像質量、銳利度和診斷可接受性與常規劑量FBP法比較差異無統計學意義。

由于輻射劑量與管電壓的平方呈正比，降低管電壓可顯著降低輻射劑量，同時由于管電壓的降低增加了X線與被檢體作用的光電效應，使得不同密度組織尤其是高原子序數組織間的吸收差別增大，可增加對比度，提高圖像的CT值；同時可降低管電壓使X線穿透作用減弱，使到達探測器的X線光子數減少，導致重組圖像的SNR、CNR升高。本研究兩組均采用迭代重建算法重建門靜脈數據，結果顯示低劑量組有效輻射劑量、分辨率均顯著低于常規劑量組，肝CT值、SNR、CNR均顯著高于常規劑量組，兩組噪聲和圖像失真評分、診斷信心評分比較差異無統計意義。提示與常規劑量比較，低劑量迭代重建的有效輻射劑量少，對肝臟CT增強掃描圖像質量的影響較小。因為物質對X線的衰減隨能量的改變而發生相應的變化，所以不同物質的SNR、CNR也會隨著能量的變化而發生變化。本研究表明，低劑量組不僅CT值提高，物質與周圍組織間的對比度亦提高，圖像質量好。但本研究樣本量偏少，需要擴大樣本進一步研究；另外，本研究未對不同腫瘤性質的患者進行分析，不能區別不同性質肝腫瘤患者不同劑量迭代重建技術圖像質量間的差異。

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收稿日期：(2015-04-16)

中圖分類號：R816.5

文獻標志碼：B

文章編號：1002-266X(2015)48-0075-03

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2015.48.028