2 5 6层i CT联合iDose4迭代重建在胸部低剂量CT中的应用价值＊

1.河北省秦皇岛市第一医院CT室(河北 秦皇岛 066000)

2.河北省秦皇岛市海港医院CT室(河北 秦皇岛 066499)

赵 波1 刘永利1 李京京2

2 5 6层i CT联合iDose4迭代重建在胸部低剂量CT中的应用价值＊

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赵 波1刘永利1李京京2

目的评价256层iCT 联合iDose4迭代重建技术在胸部低剂量CT扫描中的应用价值。方法将150名健康体检者随机分为常规剂量组(100mAs)、低剂量50mAs组和低剂量25mAs组，分别采用100、50、25mAs进行胸部CT扫描，100mAs采用FBP重建作为常规对照组，两组低剂量扫描组均采用FBP及iDose4对图像进行重建。比较不同毫安秒和重建算法的辐射剂量、CT图像噪声(MSD)、对比信噪比(CNR)、信噪比(SNR)以及主观图像质量。结果低剂量采用iDose4组与常规对照组主观图像质量比较差异无统计学意义。50mAs采用iDose4重建图像的MSD、CNR及SNR与常规对照组差异有统计学意义(P＜0.05)；25mAs采用iDose4与对照组比较差异无统计学意义。50mAs组较常规对照组辐射剂量降低约53.3%，25mAs相比对照组剂量降低76.4%。结论与常规剂量FBP重建相比，50和25 mAs采用iDose4重建能有效降低辐射剂量，同时不影响图像质量。

放射剂量；体层摄影术,X线计算机；迭代重建；胸部

目前，胸部低剂量CT扫描己应用于临床，但仅靠降低辐射剂量会增加图像噪声指数，进而降低影像诊断的准确性。近年来，联合改进重建算法成为低剂量CT研究的重点，以求在保证图像质量的前提下最大限度的降低辐射剂量。应用迭代重建算法(advanced iterative reconst ruction，AIR)可有效降低图像噪声，进而降低受检者的辐射剂量[1]。本研究通过临床对照，使用飞利浦256层iCT评估iDose4迭代重建算法对胸部图像质量的影响，研究其改善图像噪声的效果，同时寻求最佳的低剂量CT扫描方案。

1 资料与方法

1.1 一般资料搜集我院2016年2月至4月期间，拟行胸部体检的无临床症状的门诊或住院病人150例，所有患者均签署知情同意书；其中男89例、女61例，年龄19～65岁，平均年龄43岁。随机将患者分为常规剂量组A：100mAs(n=50)、低剂量组B：50mAs(n=50)、低剂量组C：25mAs(n=50)。

1.2 CT扫描及重建方法150例患者均采用Phi l ips 256层iCT进行胸部CT扫描。扫描范围自胸廓入口至肺底，除毫安秒外其他胸部扫描参数保持一致。管电压120kV，准直128×0.625mm，螺距1，转速0.5s/周。所有患者扫描过程中呼吸配合良好，图像无运动伪影。对常规剂量组(A组)应用滤波反投影法(Fi l tered Back Projection，FBP)进行重建，低剂量组(B组和C组)采用FBP重建及迭代重建两种重建方法进行重建，迭代重建应用iDose4-5水平，重建层厚lmm。

1.3 图像质量分析1．主观图像质量：关闭CT图像上的扫描参数及相关信息，由本院两名主治以上的影像诊断医师对随机呈现的患者CT图像进行独立阅片，通过观察纵隔及肺内结构的锐利程度进行评价，两名医师共同分析并达成一致评分。评分标准分为3个等级[2]：1分：图像质量差，胸壁及纵隔内结构的边缘模糊，明显影响诊断；2分：图像质量中等，不影响诊断；3分：图像质量好，满足诊断要求。2．噪声及噪声比的计算：每名患者分别3幅轴位1mm肺窗图像(分别为胸锁关节层面、主肺动脉窗层面及左下肺静脉层面)，每幅图像选取1个ROI，所有ROI都避开血管影，取3个ROI肺组织CT值的平均值作为平均CT值，以平均CT值标准差(MSD)作为评价图像噪声指标。同时测量胸背部竖脊肌肌肉的CT值及其标准差(SD)，计算对比信噪比(CNR)及信噪比(SNR)：CNR=(SI肺实质-SI胸壁肌肉)/SD肺；SNR=SI肺实质/SD肺。其中SI肺实质为肺实质CT值均值，SI胸壁肌肉为胸肌CT值均值，SD肺为肺实质的SD平均值。

1.4 辐射剂量的计算记录每次扫描结束后CT设备上显示的每名受检者的容积CT剂量指数(CTDIvo l)、剂量长度乘积(DLP)，计算胸部的有效剂量(ED)。DLP=CTDIvo l×扫描长度；胸部ED=DLP×k，式中k为转换系数[3]，胸部扫描时k=0.014mSv·mGy-1·cm-1。

1.5 统计学方法采用SPSS16.0软件对数据进行分析。低剂量组与常规对照组(100mAs FBP)比较采用Dunnet t-t检验；低剂量组与对照组主观图像质量之间比较采用Mann-Whi tney检验。P ＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 图像质量

2.2.1 主观评价结果：25mAs 及50mAs常规 FBP重建纵隔窗图像均出现明显的颗粒状噪声(图1，3)，而采用iDose4迭代重建后图像噪声明显改善(图2，4)；并且50 mAs采用iDose4迭代重建的图像质量(图4)与100mAs采用FBP图像相似(图5)。

主观图像质量评分：25mAs及50mAs采用iDose4组与常规对照组(100mAs采用FBP重建)比较差异无统计学意义(表1)。25mAs采用iDose4重建的图像评分均在2分以上，完全能满足临床诊断需求。

2.2.2 客观评价结果：不同管电流及重建方法MSD、CNR、SNR对比见表2。同一管电流组内采用FBP重建图像，MSD随着管电流的降低而增大，采用iDose4图像较FBP MSD明显降低，CNR及SNR提高。50mAs组及25mAs组采用iDose4较FBP图像MSD分别降低约33.3% 及35.2%，CNR及SNR分别提高约45.1%、49.5%及56.0%、40.6%。50mAs采用iDose4重建图像的MSD、CNR及SNR与常规对照组差异有统计学意义(P＜0.05)。25mAs采用iDose4重建与常规对照组比较差异无统计学意义。

表1 不同毫安秒及重建方式的肺部CT平扫图像质量主观评分

表2 不同毫安秒及重建方式的肺部CT平扫图像的MSD、SNR及CNR对比（±s）

表2 不同毫安秒及重建方式的肺部CT平扫图像的MSD、SNR及CNR对比（±s）

组别 人数 MSD CNR SNR 100mAs FBP 50 28.21±8.78 33.67±11.21 34.57±11.89 50mAs FBP 50 32.15±8.02 28.79±9.38 28.43±11.22 50mAs iDose4 50 21.44±6.67 41.76±10.02 44.36±10.32 25mAs FBP 50 47.87±19.21 21.40±10.35 23.47±11.31 25mAs iDose4 50 30.98±11.02 32.06±11.87 33.01±13.98

2.2 不同组有效剂量的比较50mAs采用iDose4重建后图像质量与常规100mAs组差异有统计学意义，辐射剂量降低约53.3%；25mAs采用iDose4重建后图像质量与对照组无明显差异，但辐射剂量明显低于对照组，相比对照组剂量降低76.4%，见表3。

表3 不同毫安秒及重建方式肺部CT平扫辐射剂量对比

通过以上分析可见，采用iDose4低剂量扫描较FBP常规剂量扫描能明显降低图像噪声，提高信噪比及对比度噪声比，同时显著降低辐射剂量。

3 讨 论

随着多层螺旋CT的广泛应用于临床，CT辐射的致癌风险以及放射防护与安全问题逐渐引起大家的关注。研究表明美国高达2%的癌症病例可能由CT扫描辐射造成的[4]。然而，单靠降低辐射剂量会造成图像噪声增加，进而影响诊断。近年来，CT迭代重建算法逐步应用于临床，这种算法可以显著降低图像噪声，在相同图像质量的前提下明显降低辐射剂量，因此成为现在临床研究的热点。iDose4迭代重建技术在保持图像的真实性前提下，通过抑制偏心状及条带状伪影的生成，提升密度分辨率及空间分辨率，同时结合其独有的滤过函数，可以最大限度地降低噪声，从而实现在更低剂量下获得优质图像[5-7]。

本研究显示，应用iDose4迭代重建的低剂量胸部CT图像噪声值较采用FBP重建的低剂量图像噪声降低30%以上，表明iDose4重建可以降低图像噪声，明显改善图像质量。本研究中iDose4重建后低剂量组图像的总体质量与采用FBP重建的常规剂量图像无明显差异，50mAs组图像质量甚至优于常规剂量组；而FBP重建后的低剂量组图像质量与常规剂量组均有统计学意义，表明如果单纯降低扫描剂量而不改进重建算法，随着图像噪声增加存在诊断信息丢失的风险，从而无法满足临床诊断，这与国内报道一致[8]。

本研究显示50mAs组采用iDose4迭代重建较常规剂量对照组辐射剂量降低约53.3%，25mAs组降低约76.4%；同时图像质量与常规剂量对照组无明显降低，50 mAs组甚至优于常规剂量组。所以与FBP相比，在相同辐射剂量的情况下，迭代重建可以明显提高图像质量，而在图像噪声一致的情况下，迭代重建较FBP可明显降低辐射剂量。

不同iDose4级别代表不同的图像降噪能力，随着iDose4级别升高，降噪能力逐步增强，图像评分也越高。有研究表明iDose4-5的肺窗评分最高，尽管应用iDose4-7重建图像噪声进一步降低，但病变及正常肺组织的密度有被均匀化的趋势，进而影响病变的诊断，因此提示应用iDose4-5可以获得降噪后最佳的质量平衡，可作为胸部低剂量体检的常规降噪等级[9]。所以本研究采用iDose4-5级别进行迭代重建。

综上所述，迭代重建算法较FBP可以明显降低图像噪声，改善图像质量，从而为低剂量胸部CT扫描广泛应用于临床提供了技术保证。本研究的局限性：未参考体质量指数(BMI)针对个体选择mAs。其次仅对iDose4-5的一个水平进行了评估，还需要进一步研究不同mAs所对应的合适的iDose4水平。

图1-6分别为25mAs、50mAs及常规100mAs采用传统滤波反投影(FBP)及iDose4迭代重建技术层厚1mm的纵隔窗图像。25mAs及50mAs FBP纵隔窗图像均出现颗粒状噪声(图1，3)，而采用iDose4迭代重建后图像噪声明显改善(图2，4)；50mAs采用iDose4迭代重建的图像质量（图4）与100mAs采用FBP图像相似（图5）。

[1]Prakash P，Kal ra MK，Digumar thy SR，et a1．Radi ation dose reduction wi th chest computedt omogr aphy us ing adap tives tatis ticaliter ative r econs t r uc t ion technique：initial experience[J]．J Comput Assist Tomogr,2010,34:40-45．

[2] Leipsic J, Nguyen G, Brown J,et a 1.Aprospective evaluat ion of dose reduct ion and image quality in chest CT using Adaptives tatis ticali terat ive reconst ruc t ion[J]. AJR,2010,195:1095-1099.

[3]European Commission．European guidel ines on quality criteria for computed tomography，EUR 16262EN[M/OL].Luxembour g：Office for Official Publicat ions of the European Communities,2000[201l-01-12].

[4]Br en ner DJ, Hall EJ. Comput ed tomo graphy：an in creasing source of radiation exposure[J].N Engl J Med,2007,357(22):2277-2284.

[5]张勇,洪群英,施伟斌,等.低剂量螺旋CT在肺癌筛查中的应用价值[J].中华医学杂志,2013,93(38):3011-3014.

[6]叶风平,许兵,王敏杰.自适应迭代重建法在低剂量肾动脉CTA扫描中的应用研究[J].中国CT和MRI杂志,2015,13(10):80-83.

[7]柳青,张智琴.256层CT iDose4技术对壁冠状动脉诊断价值[J].中国CT 和MRI杂志,2016,14(9):41-43.

[8]张丽,于红,刘士远,等.迭代重建技术对低剂量肺部平扫CT图像质量的影响[J].中华放射学杂志,2013,47(4):316-320.

[9]钟朝辉,贺文,陈疆红.迭代重建技术(iDose4)在肺部低剂量筛查中的应用[J].中国医学影像技术,2012,28(12):2248-2251.

(本文编辑: 刘龙平)

A pp lication Value of 256-slice iCT A sso c ia ted With iD ose4Ite ra tive Reconstruction Technique in Chest Low dose CT*

ZHAO Bo, LIU Yong-li, LI Jing-jing． Department of CT, the First Hospital of Qinhuangdao, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, China

ObjectiveTo evaluate application value of 256-slice iCT associated With iDose4iterative reconstruction technique in chest low dose CT．Methods150 patients were random ly assigned into three groups: 100 mAs group as control group (n=50),50 mAs group (n=50), and 25 mAs group (n=50)． Images from control group were reconstructed by FBP, and low dose groups were reconstructed by FBP and iDose4． Quantitative noise, SNR, CNR, subjectively image quality, and radiation dose were compared and analyzed statistically．ResultsThe subjectively image quality of low dose groups have no statistical significance compared With control group． MSD, CNR and SNR in 50 mAs With iDose4were improved compared With control group(P＜0．05)． MSD, CNR and SNR in 25 mAs With iDose4have no statistical significance compared With control group． Radiation dose were respectively reduced by 53．3% and 76．4% In 50mAs and 25 m As．ConclusionCompared With FBP, 50mAs and 25 m As groups With iDose4could maintain or improve image quality on chest CT while reducing radiation dose effectively．

Radiation Dose; Tomography, X-ray Computed; Iterative Reconstruction; Chest

R445.3

A

秦皇岛市市级科技计划项目，项目编号201502A121

10.3969/j.i s s n.1672-5131.2016.12.020

赵 波

2016-10-24