顯微CT靶重建和IMR技術(shù)對(duì)胰腺圖像質(zhì)量的影響

李劍，石磊，鄭敏文，印弘，王棟，王帥，劉從偉，劉豹，姜文龍，吳志斌，石明國(guó)

空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 a. 放射科；b. 骨科，陜西 西安 710032

引言

隨著多層螺旋CT（Multi-Slice Spiral CT，MSCT）技術(shù)的發(fā)展，其空間分辨率和密度分辨率逐步提高，促使胰腺增強(qiáng)CT的臨床應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1-2]。胰腺形態(tài)較小，正常胰腺頭、體、尾僅2 cm左右，長(zhǎng)度僅15 cm左右[3-4]，并且胰腺長(zhǎng)軸和CT掃描層面平行，易受胰周結(jié)構(gòu)、呼吸和腹部運(yùn)動(dòng)的影響而干擾診斷。已有研究報(bào)道，小于1 cm的胰腺癌CT敏感性較低[5-6]，并且胰腺大多為乏血供腫瘤[7]，對(duì)圖像對(duì)比度要求較高。本研究通過(guò)靶重建技術(shù)和IMR技術(shù)，旨在提高胰腺CT掃描的圖像質(zhì)量，并且提高胰腺病變的檢出率。

1 材料與方法

1.1 一般材料

收集2018年8至11月間，臨床可疑胰腺占位性病變的50例資料，進(jìn)行了顯微CT增強(qiáng)掃描。入選標(biāo)準(zhǔn)：臨床可疑胰腺病變，需要進(jìn)行胰腺增強(qiáng)的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重心腎功能不全、碘對(duì)比劑過(guò)敏患者、有呼吸運(yùn)動(dòng)影響胰腺觀察的患者。本研究通過(guò)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批通過(guò)。在患者知情的情況下與其簽署知情同意書(shū)，將患者按照重建方式的不同分為常規(guī)組A組，濾波反投影算法（Filtered Back Projection，F(xiàn)BP）和顯示野大小FOV為300；B組為FBP和FOV150；C組為全模型迭代重建技術(shù)（Iterative Model Reconstruction Algorithm，IMR）和 FOV150。其中男28例，女22例，年齡24～77歲，平均年齡57歲。

1.2 掃描技術(shù)

采用飛利浦i256層螺旋CT（Philips Brilliance iCT 256）進(jìn)行掃描，先做腹部定位像掃描，再進(jìn)行增強(qiáng)掃描。掃描范圍：從肝頂-臍水平。掃描參數(shù)：管電壓為120 kV，管電流為300 mAs，管電流自動(dòng)調(diào)制技術(shù)（DoseRight，Philips Healthcare），準(zhǔn)直256×0.6 mm，重建每層1.0 mm/0.8 mm，矩陣512×512，顯示野（FOV）300 mm和150 mm，機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.4 s，螺距（pitch）0.925，重建函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。增強(qiáng)掃描采用德國(guó)歐利奇高壓注射器，以3.5 mL/s的流率,在肘前靜脈注入70 mL非離子對(duì)比劑典比樂(lè)370 mgI/mL，對(duì)比劑注射完立即注射40 mL生理鹽水。動(dòng)脈期采用自動(dòng)觸發(fā)掃描監(jiān)測(cè)層面為腹主動(dòng)脈閾值180 HU，靜脈期為動(dòng)脈期掃描后延遲25 s。

1.3 圖像后處理及圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)方法

常規(guī)組A組，原始數(shù)據(jù)經(jīng)FBP重建和FOV300；B組為FBP和FOV150；C組原始數(shù)據(jù)經(jīng)IMR重建和FOV150。所有圖像在工作站進(jìn)行多平面重組（Multiplanar Reformation，MPR），最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）及容積再現(xiàn)技術(shù)（Volume Rendering Technique，VRT）等后處理。

由兩名有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師分別對(duì)50例患者的圖像（軸位斷層，MPR，MIP，VRT）進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分為4級(jí)：1級(jí)為優(yōu)，邊界顯示清，無(wú)偽影，噪聲低，定為1分；2級(jí)為良，邊界輕度模糊，輕度偽影，適度噪聲，定為2分；3級(jí)為差，邊界模糊，明顯偽影，噪聲較大，但能做出診斷，定為3分；4級(jí)為不可診斷圖像，邊界不清，嚴(yán)重偽影，噪聲大，無(wú)法評(píng)價(jià)定為4分。對(duì)評(píng)價(jià)不一致的，兩人再協(xié)商取得一致意見(jiàn)。

1.4 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法

分別測(cè)量腹腔干層面的腹主動(dòng)脈CT值和噪聲，測(cè)量胰腺周?chē)驹肼暫脱蠹〉腃T值，計(jì)算信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）和對(duì)比噪聲比（Contrast Noise Ratio，CNR）。SNR=腹主動(dòng)脈CT值/脂肪噪聲；CNR=（腹主動(dòng)脈CT值-腰大肌CT值）/脂肪噪聲。測(cè)量胰腺頭、體和尾部的CT值和噪聲，注意測(cè)量時(shí)避開(kāi)鈣化、囊變、血管和腫瘤。測(cè)量示意圖，見(jiàn)圖1。

圖1 三組圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法中興趣區(qū)測(cè)量的位置示意圖

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

所有50例患者均順利完成檢查，其中胰腺炎21例，胰腺腫瘤26例，其余3例正常。男28例，女22例，年齡24～77歲，平均年齡57歲；患者平均體重為（61.812±7.122）kg；平均身高為（1.623±0.142）m；平均體重指數(shù)為（24.412±1.331）kg/m2；所有患者的掃描范圍為（18.278±1.655）cm。

三組患者客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1～2。3組間動(dòng)脈期和靜脈期主動(dòng)脈CT值、胰腺頭、體、尾CT值的測(cè)量結(jié)果均沒(méi)有差異性（P＞0.05）。而圖像噪聲、SNR和CNR比較中，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性。其中A和B組間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性（P＞0.05）；靶重建后圖像噪聲較A組稍微增大。而C組較B組在圖像噪聲和SNR、CNR比較中有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性，噪聲降低了約60%，對(duì)比度增加了約60%（圖2～3)。

表1 三組動(dòng)脈期客觀數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果（

表1 三組動(dòng)脈期客觀數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果（

images/BZ_10_236_1919_2240_1973.pngA組 (FOV300, FBP) 286.1±51.6 27.4±5.7 103.4±6.8 106.1±3.6 98.3±17.9 21.9±4.9 15.5±2.9 12.5±2.9 B組 (FOV150, FBP) 285.0±53.2 27.7±5.6 101.1±10.1 108.4±6.4 103.8±12.3 23.7±6.1 15.5±3.3 11.7±3.5 C組 (FOV150, IMR) 282.9±54.6 9.7±1.1 105.6±6.8 103.3±3.9 102.0±10.9 7.4±2.3 40.5±13.7 33.5±13.9 F值 0.003 14.541 0.002 0.010 0.001 15.527 276.361 200.288 P值 0.997 0.005 0.998 0.999 0.987 0.004 0.000 0.000 A和B比較 t值 0.061 0.077 0.291 0.482 0.481 0.414 3.704 1.567 P值 0.952 0.945 0.764 0.623 0.632 0.682 0.008 0.230 B和C比較 t值 0.047 2.915 0.571 1.023 0.172 2.611 2.586 2.172 P值 0.966 0.000 0.561 0.318 0.854 0.011 0.000 0.000

表2 三組靜脈期客觀數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果

表2 三組靜脈期客觀數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果

images/BZ_10_236_2532_2243_2585.pngA組 (FOV300, FBP) 134.1±16.3 28.2±8.1 85.4±10.6 91.1±17.6 77.7±6.4 22.0±3.2 7.2±5.3 3.9±3.4 B組 (FOV150, FBP) 136.5±15.3 30.2±7.2 89.0±9.9 86.0±17.8 79.4±9.3 24.4±11.1 7.4±5.6 3.9±3.2 C組 (FOV150, IMR) 134.9±18.5 8.7±2.3 85.3±13.0 85.9±14.3 82.2±7.3 7.1±1.3 19.7±6.9 10.2±4.7 F值 0.002 17.513 0.004 0.012 0.011 16.891 101.075 63.860 P值 0.987 0.003 0.999 0.998 0.989 0.003 0.000 0.000 A和B比較 t值 0.181 0.287 0.220 0.042 0.236 0.217 -2.068 2.261 P值 0.852 0.776 0.821 0.965 0.815 0.838 0.837 0.972 B和C比較 t值 0.112 2.761 0.362 0.016 0.374 3.148 -1.223 -6.289 P值 0.917 0.000 0.711 0.996 0.708 0.007 0.000 0.000

圖2 患者1靶重建和IMR重建圖像

圖3 患者2靶重建和IMR重建圖像

2名醫(yī)師對(duì)3組圖像質(zhì)量評(píng)分一致性較好，Kappa值為0.85。3組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分，見(jiàn)表3。其中A組和B組比較，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)1分的率的比較χ2=1.7，沒(méi)有明顯差異性P＞0.05。而C組圖像質(zhì)量1分的評(píng)價(jià)較B組率的比較χ2=9.2，有統(tǒng)計(jì)差異性P＜0.05。

表3 三組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分結(jié)果 [例 (%)]

3 討論

目前，增強(qiáng)CT已經(jīng)成為胰腺病變的重要檢查手段之一[8-9]，其具有很高的空間分辨率和密度分辨率，可以給胰腺病變提供清晰的病灶細(xì)節(jié)和血供特征，使診斷精確度達(dá)到很高的水平[10]。然而，胰腺形態(tài)偏小，并且病理狀態(tài)下體積導(dǎo)致變化，腫瘤和急性胰腺炎會(huì)引起胰腺體積彌漫性腫大而掩蓋病變，慢性胰腺炎和腫瘤則引起胰腺體積縮小導(dǎo)致病變不利于觀察[7,11]。本研究通過(guò)靶重建技術(shù)和IMR重建技術(shù)探討提高圖像質(zhì)量，更清晰顯示胰腺病變。

隨著設(shè)備及后處理技術(shù)的不斷發(fā)展，靶重建技術(shù)已經(jīng)成為小器官或者小病變特有的提高圖像質(zhì)量的方法。矩陣不變，重建FOV越小影像細(xì)節(jié)越豐富，圖像的分辨率越高。和常規(guī)局部放大的圖像相比靶重建能清晰顯示病癥的形態(tài)、密度、邊界、內(nèi)部細(xì)節(jié)。尤其在胸部肺結(jié)節(jié)檢查[12]和顳骨聽(tīng)骨鏈三維重建中已經(jīng)廣泛應(yīng)用[13]，并具有重要的臨床價(jià)值。本研究通過(guò)對(duì)胰腺的靶重建中發(fā)現(xiàn)，胰腺的形態(tài)放大，影像細(xì)節(jié)更加豐富，有利于病變的發(fā)現(xiàn)。但靶重建后主觀評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)圖像噪聲增加，這也和理論上相對(duì)應(yīng)，空間分辨率提高了噪聲會(huì)適當(dāng)增加。其中A和B組的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果表明靶重建（B組）圖像重建后FOV變小，而矩陣沒(méi)有變化，圖像分辨率提高，可視化也得到改善，影像細(xì)節(jié)增加，利于病變的觀察。從本組數(shù)據(jù)的主管評(píng)分結(jié)果顯示，B組圖像質(zhì)量1分的評(píng)分概率明顯增加，圖像細(xì)節(jié)顯示優(yōu)于A組。但圖像噪聲較A組有所增加，但變化不是很明顯，沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的差異性。

全模型迭代重建技術(shù)（Iterative Model Reconstruction Algorithm，IMR）是最新一代的迭代重建技術(shù)算法，結(jié)合了三維微平板探測(cè)器和多模型重組算法的完全迭代重組算法，可在重組的過(guò)程中準(zhǔn)確建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)模型和圖像統(tǒng)計(jì)模型，并且通過(guò)反復(fù)減少掃描模型與采集數(shù)據(jù)間的差異來(lái)顯示圖像，比混合迭代重建技術(shù)降低圖像噪聲、提高圖像密度分辨率和空間分辨率的能力更強(qiáng)[14]。已有研究報(bào)道，IMR與傳統(tǒng)FBP重建相比，降低了80%左右的噪聲，并提高了43%～80%的密度分辨率[15-16]。在腹部CT成像中IMR重建可以明顯降低圖像噪聲，提高密度分辨率，改善圖像銳利度，尤其在薄層重建中更能體現(xiàn)IMR的優(yōu)勢(shì)。本研究數(shù)據(jù)顯示IMR重建技術(shù)確實(shí)明顯降低圖像噪聲，主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)非常高，為胰腺病變的檢出，病變邊界，范圍，組織細(xì)節(jié)提供了非常好的幫助。

綜上所述，靶重建技術(shù)和IMR重建技術(shù)能明顯降低胰腺圖像噪聲，提高胰腺圖像質(zhì)量，增強(qiáng)醫(yī)師主觀評(píng)價(jià)的綜合診斷信心，對(duì)清晰顯示胰腺病灶有一定的意義。