低管電壓聯合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量的影響

胡曉萍

低管電壓聯合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量的影響

胡曉萍

（遼寧省鞍山市靈山醫院CT室，遼寧 鞍山 114000）

目的 探討低管電壓聯合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量產生的影響。方法 配置碘水混合對比劑，灌入輸液管，置入成年人男性仿真人模型的胸部，模擬胸部血管，采用螺旋CT機對不同管電壓和迭代重建等級進行掃描，記錄輻射劑量，比較不同方案下測量的輸液管CT、縱膈CT、SD、SNR和CNR參數。結果 管電壓越低，輻射劑量越低，而且在忽略迭代重建算法的基礎下，不同管電壓的輸液管CT、SD、SNR和CNR參數差異均具有統計學意義（P＜0.05）；在忽略管電壓的條件下，SD、SNR和CNR參數差異均有統計學意義（P＜0.05）。結論 采用80 kV低管電壓以及標準的迭代重建算法，可以有效提高胸部CT血管造影的圖像質量，減少輻射質量，具有良好的臨床應用價值。

低管電壓；迭代重建算法；胸部CT；血管造影成像；圖像質量；輻射劑量

近幾年來，隨著我國影像學技術的不斷進步，多層螺旋CT開始在臨床中被廣泛應用。CT檢查過程中的電離輻射會增加致癌風險，其放射防護已經引起了廣泛關注。目前，有專家建議[1]，在引進低劑量胸部掃描技術的同時，還可以在不影響診斷結果的基礎上，在心臟和肺部的血管成像中，也應該盡量降低劑量。低管電壓一直是降低CT血管造影輻射劑量的焦點，具有顯著的效果，但是圖像噪聲也會隨之增加，對圖像質量產生影響。有關迭代重建算法研究發現[2]，在成人胸部CT血管造影中，運用該方法可以有效減少圖像噪聲，提高圖像質量。為探討低管電壓聯合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量產生的影響，本文進行了如下研究報道。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取成年男性仿真人（美國CIRS，ATOM 701-D型），其內部組織齊全，且吸收系數與真人相同。身高174 cm，體質量74 kg，肺組織以及縱膈軟組織材料的物理密度分別為0.22 g/cm3和1.06 g/cm3，電子密度則分別為0.68×1 023 g/cm3和3.43×1 023 g/cm3。心臟和肺部共38個空洞，直徑均為5 mm，能取出等效的填充物。

1.2 研究方法

1.2.1 模擬血管 取350 mg/mL碘海醇注射液（歐乃派克；GE Heal thcare Ireland；批準文號：進口藥品注冊證號H20090811），按照一定的比例和生理鹽水混合，使該混合液在120 kV條件下掃描時，CT值達到350 HU，對胸部血管成像中的高對比狀態進行模擬。其中碘水混合液的配置方法具體為：取10 mL試管，在其中按照1/9的比例混合碘水，灌入直徑為4.5 mm的醫用輸液管中，兩端密封。將仿真人胸部縱膈組織以及兩側下肺動脈孔洞中的等效填充物取出，然后經孔洞將3根包含碘水混合物的輸液管置入胸部。

1.2.2 采集數據 使用容積為320排的螺旋CT掃描機（日本東芝，Aqui l ion型），行螺旋掃描，相關參數設置為：矩陣：160×0.5 mm；螺距：0.87；單圈旋轉時間：0.5 s；重建層厚和間隔均為3 mm，視野：35 cm；管電流：250 mA。分別采用80、100、120 kV的管電壓，和迭代降劑量技術，對關閉、輕、標準和強4個等級予以迭代重建，采集不同方案下，仿真人的胸部數據。

1.3 觀察指標 將不同掃描和重建方案下獲取的圖像置于第二控制臺，選取心臟上下中線水平層面，感興趣參數固定為2.4 mm2，測量輸液管的CT值、縱膈軟組織均勻部位的CT值、SD（輸液管噪聲標準差）、SNR（信噪比）和CNR（對比噪聲比）。輸液管CT值、縱膈CT值和SD值均測量3次，取其平均值。其中SNR=輸液管CT值/縱膈CT值，CNR=輸液管CT值-縱膈CT值。掃描完成后，自動生成劑量報告單，其中包括CTDIvol（容積CT劑量指數）和DLP（量長度乘積），據此計算有效劑量。

1.4 統計學方法 本研究數據均用SPSS17.0統計軟件處理，計量資料采用“x±s”表示，管電壓和重建算法作為固定變量，對測量數據給予單因素方差分析，以α=0.05為校驗標準，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 輻射劑量比較 管電壓越低，輻射劑量越低。見表1。

表1 不同管電壓下的CTDIvol、DLP和有效劑量變化（x±s）

2.2 圖像質量比較 在忽略迭代重建算法的基礎下，不同管電壓的輸液管CT、SD、SNR和CNR參數差異均存在統計學意義（P＜0.05）；在忽略管電壓的條件下，SD、SNR和CNR參數差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 不同方案的胸部CT血管成像的圖像質量對比（x±s）

3 討論

臨床應用CT進行檢查時，需要遵循放射保護原則，即在確保圖像質量的基礎上，將輻射劑量控制在最低的范圍內，用最小的劑量負擔獲取最大的診斷效益[3]。通常，輻射劑量與管電壓的2～5次方呈正相關，管電壓的降低可以顯著減少輻射劑量，因為物質的CT值會隨著管電壓變化而改變。當管電壓下降后，在碘的K緣作用下，含碘血管的CT值會出現上升。在本次研究中，管電壓越低，輸液管CT值越高，SD也會升高。當管電壓為80 kV時，其CNR值顯著高于100 kV和120 kV。這一結果和其他研究報道中[4]，圖像噪聲會隨著管電壓的下降而增加，對比噪聲則會提高的結論具有一致性。同時，本次研究還顯示，當80 kV管電壓和強迭代重建水平聯合時，SNR和CNR的參數較高，但輻射劑量較低，僅為1.94 mSv和120 kV管電壓狀態相比，輻射劑量減少了約69%。該結果和其他相關的文獻資料基本相符[5]。上述結果充分說明，在低管電壓基礎上，可以顯著降低電離輻射產生的生物損害，是一種有效的CT成像方法。

但是當管電壓下降時，圖像噪聲會明顯加大，而圖像噪聲是影響圖像質量的主要因素。所以，如何在降低管電壓的同時，有效控制圖像噪聲增加是確保成像質量的關鍵。迭代重建算法是螺旋CT檢查中一種新型的降噪算法，基本原理為：先對CT信號的物理特點予以分析，獲取統計學模型，然后利用這一模型的投射空間，來識別電子噪聲和量子噪聲，再將其去除。通過這種方法獲取的原始數據，可以在重建圖像空間的基礎上，結合模型解剖，進行多次比較，在去除噪聲的同時，強化組織結構顯示。有學者指出[6]，在肺部疾病的低劑量掃描中，采用迭代重建算法可以顯著降低圖像的噪聲。由此可知，在確保圖像質量的基礎上，迭代重建算法可以對曝光量予以優化，是解決實際應用中問題的有效途徑。

在本次研究中，管電壓越低，輻射劑量越低，而且在忽略迭代重建算法的基礎下，不同管電壓的輸液管CT、SD、SNR和CNR參數差異均具有統計學意義（P＜0.05）；在忽略管電壓的條件下，SD、SNR和CNR參數差異均有意義（P＜0.05）。這一結果充分說明，在胸部CT血管造影中，聯合應用低管電壓和迭代重建算法，既可以降低輻射劑量，又能確保圖像質量符合診斷需求。

綜上所述，采用80 kV低管電壓以及標準的迭代重建算法，可以有效提高胸部CT血管造影的圖像質量，減少輻射質量，具有良好的臨床應用價值。

[1] 彭盛坤，曾勇明，郁仁強，等.新雙源CT冠狀動脈CTA不同掃描參數與重建算法獲得圖像質量的體模研究[J].中國醫學影像技術，2013，29（4）：641-645.

[2] 羅天友，王杰，劉瀟，等.冠狀動脈CTA迭代重建算法圖像質量和輻射劑量的實驗研究[J].第三軍醫大學學報，2013，35（13）：1371-1375.

[3] 耿麗莉，李海波.低管電壓聯合低劑量、低流速對比劑掃描方法在256層CT冠狀動脈成像中的應用[J].中國臨床研究，2016，29（2）：217-220.

[4] 劉佩，劉洋，岳松偉，等.全模型迭代重建算法聯合膽道重建在膽管解剖顯影和病變顯示的應用[J].中華臨床醫師雜志（電子版），2016，10（17）：2629-2633.

[5] 顧浩，李嘉鵬，賈玉柱.雙源CT迭代重建算法聯合低管電壓及低濃度對比劑冠狀動脈成像的研究[J].中國醫藥導報，2015（25）：116-120.

[6] 曹國全，唐坤，潘克華.低管電壓聯合迭代重建技術在腦血管CT成像中的應用[J].溫州醫科大學學報，2014，44（10）：718-722.

10.3969/j.issn.1009-4393.2017.29.038