胰腺多层螺旋CT滤波函数与噪声的关系分析*

敬宗林，黄小华，张小明，杨 林，翟昭华，周立绥

(医学影像四川省重点实验室;川北医学院附属医院放射科，四川 南充 637000)

胰腺疾病常见，其位置特殊，毗邻空腔脏器，临床辅助检查主要依赖于超声、CT和MRI等影像学检查［1，2］，超声由于气体干扰仅作疾病筛选，MRI效果好但价格昂贵，同时受呼吸限制，CT虽然有辐射剂量的弊端［3］，但由于扫描速度快，密度分辨率高以及各向同性的特点，仍是目前检查胰腺疾病常用的重要工具之一，尤其是多层螺旋CT。胰腺的形态改变、密度差异以及强化特点是CT诊断胰腺疾病的基础，图像质量是诊断的关键。影响CT图像质量的因素很多，滤波函数是其重要的因素之一，不同的滤波函数影响结果不一样，为了更进一步了解滤波函数对图像质量的影响，作者采用三类滤波函数对同一图像进行滤波，测量图像的噪声值，旨在选择胰腺扫描最适合的滤波函数。

1 材料与方法

1.1 纳入标准［4］

无临床自觉症状，自愿体检的受试者;胰腺血、尿淀粉酶原及其它胰腺相关的生化指标正常;无胰腺炎及胰腺占位性病变;胰腺周围脏器未见恶性肿瘤。

1.2 一般资料

随机收集我院2010年6月－2010年12月行上腹或全腹增强CT并符合纳入标准的40例患者，男25例，女15例，年龄53±15岁(±SD)，体重63±16kg±SD)。患者检查前1小时分段饮水300－500ml后，于肘前静脉团注碘海醇对比剂行胰腺多期(动脉期、胰腺期和平衡期)扫描，所有检查均在医院伦理委员会的监督下进行。

1.3 检查方法

40例患者均采用同一扫描参数行多期扫描，均以2.0ml/kg 注射量，(3.0 －3.5)ml/s的注射速度于肘前静脉团注碘海醇对比剂(300mgI/ml)，并于团注对比剂后25s、60s和120s行胰腺动脉期、胰腺期和平衡期扫描。机型:日本东芝Toshiba Aquilion 16层螺旋CT;扫描范围:膈顶平面至十二直肠水平部。扫描条件:125mAs，120kv，矩阵 512 ×512，准直器1mm ×16，螺距15(0.986)，0.5s/r，DFOV:4040cm。扫描结束后，固定其它重建参数(重建层厚3mm，重建间隔3mm)，由同一名副高职称人员对胰腺动脉期原始数据均采用滤波函数FC10、FC21和FC30重建而得到相应的A、B、C三组图像，三组图像均选择同一位置对胰腺动脉期头、体和尾中心层面进行三点感兴趣区(ROI，半径为r=0.5cm)CT值与标准差测量(测量时避开胰腺周围组织干扰)(图1－6)，其三点标准差的平均值等视同胰腺图像噪声值(表1)，A、B、C三组噪声值行统计学分析。

1.4 统计方法

A、B、C三组图像噪声值，其差异采用随机区组设计的方差分析，如有统计学意义，则进一步两两比较。

2 结 果

A、B、C 三组噪声值分别为12.67 ±1.95、12.48±1.80 和55.71 ±8.00(表1)。统计结果显示 A、B两组间无统计学意义(p＞0.05)，C组与A或B组有明显统计学差异(p＜0.01)(表2)。说明软组织滤波函数(FC10)和标准滤波函数(FC21)对正常胰腺扫描所得噪声值无差异，骨滤波函数(FC30)与软组织滤波函数(FC10)或标准滤波函数(FC21)对正常胰腺扫描所得噪声值有差异。

表1 A＆B＆C三组所测胰腺噪声值

表2 A＆B＆C三组所测胰腺噪声值的比较

3 讨 论

胰腺属于腹膜间位器官，毗邻肝、胃、肾和肠道等实质脏器和空腔脏器，由于其位置特殊，加上胃肠道气体的干扰，常规检查易于遗漏病灶。临床上，胰腺病变的辅助检查主要依赖影像学检查，包括US、CT、MRI和ECT等，其中多层螺旋CT是最常用、最有效的检查手段之一［1，2］，虽然CT存在辐射剂量的不足，但由于其具有扫描速度快、采集层厚薄、密度分辨率高、数据各向同性以及具有强大的图像后处理功能等优点，临床上胰腺检查仍然首选多层螺旋CT，但是CT对胰腺疾病的诊断有赖于胰腺图像质量的高低，胰腺图像质量好，所得信息量大，诊断准确性高，反之所得信息量低，容易导致漏、误诊。从影像技术角度来看，影响胰腺图像质量的因素很多，但主要包括密度分辨率、空间分辨率、部分容积效应、噪声和伪影等几个方面，其中之一的噪声是影响胰腺图像质量较为重要的因素。

临床上所指的噪声，往往就是统计噪声，即影像噪声，常用 CT值的标准差来表示［5－7］，是指均匀物体的影像中CT值在平均值上下的随机涨落，图像呈颗粒性，主要影响密度分辨率。噪声大，密度分辨率下降，图像对两种组织最小密度差别的鉴别能力降低，病灶组织和正常组织差别很大才能区别;噪声小，密度分辨率增加，非常小的密度差异就能够在图像上显示出来。胰腺肿瘤相对于胰腺本身是乏血供组织，病变组织和正常组织密度差别不大，因此对于胰腺病变的显示，降低噪声、提高密度分辨率就显得尤为重要。影响胰腺噪声的因素很多，包括体素大小、采集层厚、辐射剂量以及滤波函数等。增加辐射剂量是降低噪声最重要的因素，但剂量的增加作为一种基因毒素容易诱发组织细胞的凋亡，同时还严重地影响人类的遗传性［6］。而滤波函数是影响噪声最直接的因素，在不增加辐射剂量的前提下，改变滤波函数往往会增加或减少图像的噪声，不同类型的滤波函数对噪声的影响不一样。本研究将滤波函数分为三组，即FC10、FC21和FC30，以此分别代表软组织函数、标准函数和骨函数对正常胰腺进行重建，继而对图像噪声进行分析，结果显示软组织函数和标准函数之间没有统计学意义，说明在胰腺滤波函数的选择中，两种函数重建均可，而骨函数与软组织函数或标准函数间有统计学意义，说明在胰腺滤波函数的选择中，使用骨函数所致的噪声高于软组织函数或标准函数的噪声。因此在临床胰腺扫描中，应尽可能选择软组织函数或标准函数，避免使用骨函数重建。

胰腺CT是X射线对胰腺进行不同角度反投影转换获得原始数据，原始数据通过不同的重建算法获得胰腺各像素点的吸收系数，不同的吸收系数相对应不同的CT值，不同的CT值对应不同的灰阶，各种灰阶加在一起就形成胰腺CT图像。在形成过程中，CT图像是通过图像的平滑或模糊来减小图像噪声，其核心是图像噪声的相关性［8，9］，所谓相关性，即一个像素点的噪声与图像中的其它像素点是相关的，虽然权值不一样，但CT中的每个衰减测量值对每个像素点都有影响。三种滤波算法中，软组织函数或标准函数是提高各个像素点之间的相关性，使每个像素点与它周围的像素点有交融，结果使噪声的随机结构趋于平滑，从而降低了噪声，而骨算法则是提高各个像素点之间的非相关性，虽然边缘锐利，但噪声也随之增加。本研究结果也证实了在胰腺方面，软组织函数或标准函数能降低胰腺噪声，骨函数增加胰腺噪声，与理论相符合。至于软组织函数和标准函数在胰腺方面为何噪声基本一致，有待进一步研究。

值得一提的是，由于客观条件原因，本研究采用三个确切滤波函数值来代表软组织函数、标准函数和骨函数来对胰腺噪声的研究，势必有单一片面因素，因为不同的类型的滤波函数包含一定范围不同的确切滤波函数值，不同的滤波函数值对胰腺噪声值的变化可能不尽相同，至于差异如何，是否对每个类型产生影响，也有待进一步研究。

总之，胰腺疾病常见，尤其是恶性肿瘤，发病率高，中晚期手术切除率低，五年生存率更低，早期诊断胰腺疾病非常重要。在临床胰腺CT扫描中，为了降低噪声，提高图像质量，在不增加辐射剂量的前提下，选择合理的滤波函数就显得非常重要。

［1］Fenchel S，Boll DT，Fleiter TR.Multislice helical CT of the pancreas and spleen［J］.European Journal of Radiology，2003，45(1):59－72

［2］Tunac M.Multidetector row CT of the pancreas［J］.European Journal of Radiology，2004，52(1):18 －30

［3］闵祥强，武爱勤，孟祥福，等.减少CT扫描辐射剂量的方法探讨［J］.中国中西医结合影像学杂志，2004，2(4):298－300

［4］黄小华，敬宗林，张小明，等.胰腺多层螺旋CT照射剂量与噪声的关系分析［J］.放射学实践，2010，25(6):688 －690

［5］Lin P-JP，Beck TJ.Borras C，et al.Specification and Acceptance testing of Computed Tomography Scanner［G］.New York:AAPM REPORT，1993.No.39

［6］国家质量技术监督局，卫生部.X射线计算机断层摄影装置影像质量保证检测规范［GB/T17589－1998］.［1999－01－04］

［7］姜树勋.CT噪声的影响因素分析［J］.中国医学装备.2007，4(8):36－37

［8］胡 斌，徐文坚，张 通，等.16层螺旋CT重建层厚影响图像噪声的试验分析［J］.2008，23(8):26－27

［9］董宝玉.EM算法在X射线CT重建中的应用研究［J］.无损探伤，1671－4423(2007)06－18－04