評價(jià)Karl迭代重建技術(shù)低劑量CT對泌尿系小結(jié)石顯示的影響*

張 銘 尹小花 楊兆杰 周 慧*

泌尿系結(jié)石是泌尿外科常見的疾病，隨著人們生活水平的提高，近年來其發(fā)病率呈逐年升高的趨勢[1]。CT診斷泌尿系統(tǒng)結(jié)石的敏感度與準(zhǔn)確度均較高，已成為臨床診斷結(jié)石的重要方法[2]。然而，CT掃描輻射劑量較大，對患者存在一定的危害，因此在確保圖像質(zhì)量的同時(shí)，盡量降低CT掃描時(shí)患者所受的輻射劑量是目前臨床研究的熱點(diǎn)。

近期的多項(xiàng)研究表明，迭代重建算法可以通過降低圖像噪聲的方式，改善圖像質(zhì)量，以達(dá)到降低患者輻射劑量的目的[3-4]。在目前臨床工作中，低劑量CT的應(yīng)用大多基于進(jìn)口高端CT設(shè)備上搭載的依據(jù)不同模型構(gòu)建的迭代重建算法，而對國產(chǎn)設(shè)備搭載的自主研發(fā)的迭代重建算法的臨床應(yīng)用效果評價(jià)甚少。為此，本研究基于uCT510型16排CT搭載的Karl迭代重建技術(shù)，探討Karl迭代重建技術(shù)低劑量CT平掃在泌尿系結(jié)石患者診療中的作用。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2016年5月至2018年5月在上海健康醫(yī)學(xué)院附屬嘉定區(qū)中心醫(yī)院就診的經(jīng)常規(guī)腹部CT平掃檢查發(fā)現(xiàn)的60例泌尿系小結(jié)石患者，其中男性32例，女性28例；年齡40～65歲，平均年齡(49.5±5.91)歲；平均身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)為(21.35±1.27)kg/m2。根據(jù)CT檢查及復(fù)查時(shí)CT掃描劑量的不同，將患者分為常規(guī)劑量組和低劑量組，每組60例。常規(guī)劑量組管電壓為120 kVp，管電流為240 mAs；低劑量組管電壓為120 kVp，管電流為120 mAs。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

(1)納入標(biāo)準(zhǔn)：①結(jié)石直徑0.2～0.5 cm；②二次檢查間隔時(shí)間≤6個(gè)月；③近期內(nèi)無碎石治療及急性發(fā)作；④結(jié)石未排出；⑤在此時(shí)間段內(nèi)體重?zé)o顯著性變化(＜5 kg)。

(2)排除標(biāo)準(zhǔn)：①結(jié)石直徑＞0.5 cm；②患者經(jīng)過碎石治療；③結(jié)石已經(jīng)排出。

1.3 儀器設(shè)備

采用uCT510型16排CT(上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司)。

1.4 檢查方法

(1)對兩組患者采用uCT510型16排CT進(jìn)行檢查，受試者取仰臥位，雙臂上舉，頭先進(jìn)，掃描期間保持屏氣，掃描范圍為腎臟上緣至恥骨聯(lián)合下緣。

(2)掃描參數(shù)：16 mm×1.2 mm準(zhǔn)直，0.7 s/r，螺距為1.06，視野(field of view，F(xiàn)OV)為200 mm，層厚與層間距均為2 mm，矩陣512×512，每次掃描及重建的范圍一致。

(3)常規(guī)劑量組：管電壓120 kVp，管電流240 mAs，濾波反投影(filter back projection，F(xiàn)BP)圖像重建層厚為1 mm，圖像顯示窗寬400，窗位60。

(4)低劑量組：管電壓為120 kVp，管電流為120 mAs，重組層厚為1 mm，其余參數(shù)與常規(guī)劑量組相同。

1.5 觀察與評價(jià)指標(biāo)

(1)客觀評價(jià)指標(biāo)。①CT輻射劑量測定：CT容積劑量指數(shù)(volume CT dose index，CTDIvol)、劑量長度乘積(dose length product，DLP)及掃描范圍(L)，有效輻射劑量(effective dose，ED)由公式ED(mSv)=DLP(mGycm)×k算出，式中轉(zhuǎn)換系數(shù)k與受檢者身體的不同部位有關(guān)，泌尿系掃描時(shí)k=0.015 mSv/(mGycm)，在相同圖像層面，采用不同重建方法測量圖像噪聲與信噪比(signal noise ratio，SNR)，SNR=CTn÷SD，CTn為所測腎實(shí)質(zhì)的平均CT值；②噪聲測量方法：在腎實(shí)質(zhì)內(nèi)選取3個(gè)圓形感興趣區(qū)(region of interest，ROI)測量CT值及SD值，避開結(jié)石和鈣化區(qū)，取其平均值，ROI面積調(diào)整到50～55 mm2。同一個(gè)患者ROI用復(fù)制粘貼的方法以保證測量的準(zhǔn)確性；③檢出率比較：泌尿系結(jié)石檢出率分別比較兩組全部結(jié)石、腎結(jié)石及輸尿管結(jié)石檢出率。

(2)主觀評價(jià)指標(biāo)。原始數(shù)據(jù)經(jīng)相應(yīng)算法重建完的圖像傳至影像歸檔及傳輸系統(tǒng)(picture archiving and communication systems，PACS)，隱去圖像信息，由2位主治醫(yī)師用雙盲法，對不同劑量及不同重建方式的圖像采用3分等級評分法進(jìn)行評分[5]。評分依據(jù)分別為圖像噪聲程度、結(jié)構(gòu)輪廓顯示及圖像總體印象，結(jié)構(gòu)評價(jià)包括腎臟結(jié)構(gòu)、腎臟與周圍組織對比、輸尿管及膀胱壁等顯示情況。評分內(nèi)容為：①1分，圖像偽影較少，噪聲較低，腎臟結(jié)構(gòu)顯示尚可，腎臟與周圍組織對比尚可，輸尿管及膀胱壁可以顯示但不甚清晰，圖像質(zhì)量尚不影響診斷；②2分，圖像質(zhì)量介于兩者之間；③0分，偽影嚴(yán)重，噪聲很大，或者腎臟結(jié)構(gòu)顯示不良，與周圍組織分界不清，輸尿管未顯示，膀胱壁模糊影響診斷。總分18分，14～18分為優(yōu)，9～13分為良，6～8分為合格，0～5分為不合格。固定的窗位、窗寬(350 HU，25 HU)如有分歧，由其他高級別醫(yī)師判斷。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS19統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)數(shù)資料采取率(%)表示，計(jì)量資料行以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示。噪聲及SNR應(yīng)用配對t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)石檢出率比較采用x2檢驗(yàn)。2位放射科醫(yī)師對圖像質(zhì)量評分的一致性檢驗(yàn)使用Kappa分析，Kappa值≥0.75為一致性較好，0.40～0.74為一致性中等，＜0.4為一致性較差。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量評價(jià)

常規(guī)劑量組和低劑量組受檢者CT掃描的輻射劑量的測量值結(jié)果比較，兩組間CTDIvol、DLP及ED的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=33.7，t=46.15，t=72.57；P＜0.001)，低劑量組ED較常規(guī)劑量組低49.8%，見表1。

2.2 圖像噪聲和SNR

兩組圖像噪聲和SNR的比較：低劑量組Karl 5級重建圖像的噪聲和SNR與常規(guī)劑量組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=29.203，t=21.353；P＞0.05)，見表2。

表1 兩組受檢者CT掃描輻射劑量的測量值結(jié)果

表2 兩組KARL圖像噪聲和信噪比(HU，)

表2 兩組KARL圖像噪聲和信噪比(HU，)

2.3 主觀圖像質(zhì)量評價(jià)

低劑量組Karl 5級重建的泌尿系圖像質(zhì)量評分為(15.35±0.52)分，常規(guī)劑量組圖像質(zhì)量評分為(15.60±0.68)分，2位醫(yī)師評價(jià)的一致性較好(Kappa=0.890)，主觀圖像質(zhì)量無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異P＞0.05。見圖1。

圖1 兩組主觀圖像質(zhì)量評價(jià)

2.4 結(jié)石檢出率比較

兩組全部結(jié)石檢出率、腎結(jié)石檢出率及輸尿管結(jié)石檢出率比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(x2=2.034，x2=2.065，x2=0.00；P＞0.05)，見表3。

表3 兩組結(jié)石檢出率比較[例(%)]

3 討論

螺旋CT掃描技術(shù)因其準(zhǔn)確、快速及無創(chuàng)的特點(diǎn)在輸尿管結(jié)石的診斷和療效評價(jià)等方面得到廣泛的應(yīng)用，但泌尿系檢查輻射劑量較高的潛在危害性一直是關(guān)注的問題。據(jù)相關(guān)研究表明，在美國有高達(dá)2%的癌癥可能是由CT掃描的輻射而引起[6]。因此，在保證圖像質(zhì)量和診斷的前提下，盡可能降低輻射劑量，已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)界的共識。

降低輻射劑量的主要方法包括降低管電壓、管電流及增大螺距。泌尿系結(jié)石絕大部分為陽性結(jié)石，與周圍組織對比度較大，降低管電流行低劑量掃描對高對比組織的影響較小，因此本研究采用降低管電流的方法來降低輻射劑量。金學(xué)康等[7]研究報(bào)道，低劑量掃描圖像噪聲會有所增加，尤其對于密度低及直徑小的結(jié)石，容易出現(xiàn)漏診或誤診。因此，近年來國際上對低劑量掃描的研究從單純的降低掃描劑量向聯(lián)合改進(jìn)重組算法的方向發(fā)展[8-9]。

本研究采用的uCT510型16排CT及其自主研發(fā)Karl迭代重建技術(shù)，是通過投影域迭重建算法對不理想的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，保證了局部組織CT均值的準(zhǔn)確性，同時(shí)保持圖像的組織結(jié)構(gòu)信息，改善了噪聲偽影，并降低圖像整體的噪聲水平，達(dá)到提升圖像質(zhì)量，降低輻射劑量的目的。

本研究主要探討迭代重建技術(shù)低劑量CT平掃在泌尿系結(jié)石患者診治中的作用。兩組患者的結(jié)石檢出率無明顯差異，提示迭代重建技術(shù)低劑量CT掃描在降低輻射劑量的同時(shí)，對泌尿系統(tǒng)結(jié)石的檢出率無明顯的影響。本研究采用降低管電流的方法，結(jié)果表明可明顯減低患者的輻射劑量。相關(guān)研究[10]表明，成倍的降低管電流及放射線劑量，并未導(dǎo)致圖像質(zhì)量成倍的降低，而且圖像質(zhì)量仍然保持較高水平。因此雖然本研究極大地降低了管電流，但圖像質(zhì)量并未顯著降低，同時(shí)結(jié)合Karl迭代算法，提高圖像質(zhì)量。束宏敏等[11]和彭薇等[12]的研究表明，低劑量CT掃描重建技術(shù)在保證圖像質(zhì)量的同時(shí)，可降低輻射劑量，與本研究結(jié)果相符。

Karl迭代重建低劑量CT掃描技術(shù)可保證圖像質(zhì)量，且對泌尿系結(jié)石的檢出率與常規(guī)劑量檢出率無明顯差異，具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。