肥胖患者80 kV不同级别迭代重建技术CTPA图像质量分析

孙 潇，田兴仓，李文玲，孙 凯，穆丽莎，朱 力

(宁夏医科大学总医院放射科，宁夏 银川 750004)

·影像技术学·

肥胖患者80 kV不同级别迭代重建技术CTPA图像质量分析

孙 潇，田兴仓，李文玲，孙 凯，穆丽莎，朱 力*

(宁夏医科大学总医院放射科，宁夏 银川 750004)

目的 评估80 kV条件下不同级别迭代重建技术对肥胖患者CT肺动脉造影(CTPA)图像质量的影响。方法 收集临床疑似肺栓塞并行CTPA检查的肥胖患者40例，采用滤波反投影(FBP)及3个级别的迭代重建技术(iDose1：20% IR/80% FBP；iDose3：40% IR/60% FBP；iDose5：60% IR/40% FBP)重建图像。测量图像的肺动脉主干、右肺上叶动脉及右肺下叶后基底段动脉CT值、噪声，计算并比较4组数据的噪声、SNR及CNR。结果 4组重建图像噪声、SNR及CNR差异均有统计学意义(P均<0.001)，图像噪声两两比较差异均有统计学意义(P均<0.05)；FBP组的SNR及CNR与iDose3组和iDose5组比较，差异有统计学意义(P<0.01)。结论 与FBP比较，80 kV联合不同级别IR技术可明显降低CTPA图像噪声，提高图像质量，并可进一步降低肥胖患者接受的辐射剂量。

体层摄影术，X线计算机； 迭代重建；噪声；肥胖；低管电压

CT肺动脉造影(CT pulmonary angiography, CTPA)已成为诊断急性肺栓塞的一线检查方法，其敏感度及特异度分别为78%、90%[1]。但随着CTPA在临床的广泛应用，患者所受辐射剂量增加。近年来，多种降低辐射剂量的方法已用于临床，包括降低管电压[2-3]。但管电压的降低会增加图像噪声，进而降低CTPA图像的CNR，甚至影响对远端肺动脉内微小栓子的观察。肥胖患者的图像噪声大于正常体质量患者[4]，当管电压降低后，图像噪声会进一步增加，CTPA的图像质量将下降。迭代重建(iterative reconstruction, IR)技术可解决管电压过低造成患者CTPA图像噪声过大的问题。本研究旨在评估肥胖患者CTPA检查中，低管电压联合IR技术在提高图像质量中的可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年10月—2016年3月本院临床疑似肺栓塞并行CTPA检查的门诊及住院的肥胖患者40例，体质量指数(body mass index, BMI)>28 kg/m2，其中男22例，女18例，年龄39～79岁，中位年龄62.5岁，BMI为(29.55±1.73)kg/m2，心率(78.4±19.7)次/分。排除标准：年龄<18岁；妊娠及哺乳期患者；甲状腺功能亢进未治愈；碘过敏；肾功能不全。所有受检者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance iCT 256机。患者取仰卧位，头足方向扫描，扫描范围自胸廓入口到膈肌水平。管电压80 kV，实时自动调节管电流，探测器准直128×0.625 mm，机架旋转时间0.5 s，螺距0.993；图像重建方式为滤波反投影(filtered back projection, FBP)及IR技术(iDose1：20% IR/80% FBP；iDose3：40% IR/60% FBP；iDose5：60% IR/40% FBP)，矩阵512×512，层厚1 mm，间隔0.5 mm。对比剂采用碘普罗胺(370 mgI/ml)50 ml，流速3.5 ml/s，后以相同流速注射生理盐水35 ml。扫描采用自动触发扫描系统，将ROI置于肺动脉主干，触发阈值100 HU，延迟5 s开始自动扫描。后将图像自动传至PACS系统。

1.3 图像分析 由2名高年资胸部影像诊断医师(工作经验分别为6、10年)分别采用同机EBW工作站行CTPA图像质量客主观评价，同时记录有无肺栓塞及栓塞部位。客观评价包括测量肺动脉主干、右肺上叶动脉、右上肺静脉、右肺下叶后基底段动脉和右下肺静脉CT值，并计算肺动静脉CT值比值及肺动脉平均CT值，测量背阔肌CT值作为背景噪声，肺动脉主干CT值标准差作为噪声，计算SNR和CNR：SNR=肺动脉平均CT值/噪声，CNR=(肺动脉平均CT值-背阔肌CT值)/噪声。主观评分采用5分法：1分，很差，伪影、噪声大，仅肺动脉主干轻度到中度强化，无法诊断；2分，差，伪影、噪声较大，左右肺动脉强化，远端肺动脉显影差，诊断可信度明显减低；3分，中度，伪影、噪声中等，肺叶以上动脉强化，远端肺动脉显影欠佳，但足以诊断；4分，很好，伪影、噪声较小，肺段以上动脉强化明显，远端肺动脉显示良好，肺静脉强化程度高于肺动脉；5分，优，伪影轻或无，噪声小，亚段肺动脉及远端肺动脉强化明显，且肺静脉强化程度低于肺动脉。

1.4 辐射剂量 记录容积CT剂量指数(volume CT dose index, CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length product, DLP)，并计算有效剂量(effective dose, ED)：ED=剂量长度乘积(DLP)×0.017，0.017为欧盟委员会推荐的胸部权重系数，单位mSv/(mGv·cm)。

1.5各级肺动脉栓塞显示率 观察采用EBW工作站经不同重建方式处理后的CTPA图像有无肺栓塞，并记录显示的栓子数及位置(段级以上、段级、亚段肺动脉栓塞)，计算4组图像对每个部位肺动脉内栓子的显示率，显示率=每个部位肺动脉内栓子数/该重建技术显示的总栓子数×100%。

2 结果

扫描所用平均管电流为(353.55±87.56)mAs，CTDIvol为(7.29±1.18)mGy，DLP为(288.14±53.83)mGy·cm，ED为(4.90±0.91)mSv。

4组图像客观质量见表1。肺动脉CT值、肺动静脉CT值比值的差异无统计学意义(P>0.05)，而图像噪声、SNR及CNR差异均有统计学意义(P均<0.001，图1)，且4组图像噪声两两比较的差异均有统计学意义(P均<0.05)；FBP组的SNR及CNR与iDose1组比较，差异无统计学意义(P=0.055、0.078)，与iDose3组和iDose5组比较，差异有统计学意义(P<0.01)；iDose1组的SNR及CNR与iDose3比较，差异均无统计学意义(P=0.079、0.116)，与iDose5组相比，差异有统计学意义(P<0.01)，iDose3组与iDose5组比较，差异无统计学意义(P=0.062、0.099)。

FBP、iDose1、iDose3及iDose5组的主观图像质量评分分别为4.32±0.48、4.35±0.49、4.42±0.50、4.52±0.51分，差异无统计学意义(H=2.508，P=0.474)。

表1 不同重建方式CTPA图像客观图像质量±s)

表2 不同重建方式CTPA图像对各部位肺栓塞的显示率(%)

图1 患者男，65岁，BMI=31.22 kg/m2，分别为iDose5(A)、iDose3(B)、iDose1(C)及FBP(D)法重建轴位图像，可见左肺下叶背段栓塞(箭)，图像噪声分别为35.3、41.8、48.5、54.2，CNR分别为10.7、9.1、7.7、6.8，对左肺下叶背段内栓子的显示效果越来越差，尤以FBP为著

急性肺栓塞的显示率为40.00%(16/40)，阴性率为60.00%(24/40)例。4种重建方式对段级以上肺动脉栓塞、段级肺栓塞和亚段肺动脉栓塞的显示率差异无统计学意义(P均>0.05；表2)。4种重建方式对栓子显示的一致性差，差异无统计学意义(Kappa=0.007，P=0.839)。

3 讨论

医疗辐射可导致易感组织癌变、机体免疫力下降及胎儿畸形等，年龄越小越敏感，且至少占工业国家平均人口每年总辐射剂量的1/10[5-7]。目前，有多种降低辐射剂量的方法，其中以降低管电压最常见，其在胸部CT检查中效果最佳，主要因胸部对X线的低吸收特性，突出了空气与血管、肺间质的对比度；因此其降低辐射剂量的效果优于其他方法(如降低管电流、增大螺距等)。正常体质量人群接受CT扫描时，管电压由120 kV降至 80 kV，辐射剂量降低67.2%[8]，但X线穿透力减弱，图像的噪声增加。管电压每降低20 kV，图像噪声增加约16.8%[8-9]。噪声越大，图像的SNR及CNR越低，影响对外周微小病灶及远端肺动脉内微小栓子的观察，易漏诊，且患者体质量越大，该类情况越严重。IR解决了降低管电压所造成图像噪声增加的问题[10]。本研究发现，在显示肥胖患者微小栓子中，IR技术较FBP显示得更好，并随着IR重建权重的增加而提升，其对亚段级肺动脉栓塞的显示率越来越好。且本研究由于FBP及iDose1图像噪声过大，干扰了对亚段肺动脉内栓子的观察，1例患者FBP及iDose1显示栓子，但在iDose3及iDose5图像上并无明显的充盈缺损征象。原因可能为：本研究受检者为肥胖患者，80 kV扫描条件对其而言较低，有效成像的X线光子数减少，投影数据不足，且FBP组图像颗粒感明显，血管边缘模糊，再加上伪影，影响了对栓子的显示；iDose1在降低图像噪声方面虽然有所改善，但IR比例低于FBP所占比例，与X线光子分布的真实值有差距，而iDose3、iDose5的IR比例高，反馈信息较iDose1丰富，产生的X线前向投影估计值与X线光子分布的真实值越接近，图像噪声小，对病灶的显示也优于FBP及iDose1。因此，iDose级别越高，图像质越好，对亚段肺动脉内小栓子的显示越清晰。

肥胖的体型可降低X线的穿透力，增加图像噪声并使患者吸收更多散射线。本研究管电压采用80 kV，旨在降低肥胖患者所接受的辐射剂量，虽然CTPA图像噪声增加的程度高于正常体质量人群，但本研究采用IR技术。比较FBP与3种级别IR(iDose1、iDose3、iDose5)技术对肥胖患者图像噪声降低的程度，结果显示，与FBP技术相比，低管电压联合IR技术可明显降低图像噪声，提高SNR及CNR，差异有统计学意义(P<0.05)，且iDose级别不同，产生的客观图像质量差异也较明显，并且随iDose级别提升，图像噪声呈降低趋势，SNR及CNR呈增高趋势。与Laqmani等[11]采用80 kV对正常体质量患者(BMI=22.5 kg/m2)成像，并比较FBP和IR技术(iDose2、iDose4、iDose6)所得结果类似。但本研究中4种重建方式的主观图像质量差异无统计学意义，可能原因为：主观图像质量评价标准主要以肉眼所见的肺动脉及其分支的显示程度为主，不考虑对细微结构的显示，且由于 80 kV的扫描条件，血管强化程度较高，所以4组主观评价结果相差不明显。

本研究的有效辐射剂量为(4.90±0.91)mSv，虽然未设置对照组，但与Megyeri等[4]采用100 kV对BMI分别为25.0～29.9 kg/m2、≥30 kg/m2的患者成像时所得体型特异性剂量评估(7.0、8.4 mGy)相比，ED分别下降30.0%、41.7%。降低管电压除降低辐剂量外，还可增加血管的CT值，增加血栓和正常血液间的对比度。研究[6,12]表明，管电压越低，血管的强化程度越大，80 kV与120 kV相比，肺动脉CT值之差>100 HU。本研究中，无论肺动脉平均CT值还是各级肺动脉CT值，其均值均大于450 HU，即使患者体质量较高，对图像噪声影响较大，但SNR及CNR仍高于上述研究[6,12]。

本研究的不足：首先只测量了段级动脉及其以上肺动脉的CT值，未进行亚段肺动脉CT值的测量，因为管径较细，难以测量并易出现数据失真，且亚段肺动脉栓塞的临床意义尚未明确。其次对比剂浓度过高，剂量较大，还有待进一步探讨。

综上所述，低管电压联合IR算法(iDose3或iDose5)可安全用于肥胖患者，以降低图像噪声，并在保证CTPA图像质量、满足临床诊断需求的前提下尽量降低患者所受的辐射剂量。

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CTPA image quality analysis of different level iterative reconstruction with 80 kV in obese patients

SUNXiao,TIANXingcang,LIWenling,SUNKai,MULisha,ZHULi*

(DepartmentofRadiology,GeneralHospitalofNingxiaMedicalUniversity,Yinchuan750004,China)

Objective To assess the effects of different level iterative reconstructions (IR) on image quality of obese patients of 80 kV CT pulmonary angiography (CTPA). Methods Forty obese patients with clinically suspected pulmonary embolism were examined with CTPA, filtered back projection method (FBP) and three IR levels (iDose1, 20% IR/80% FBP； iDose3, 40% IR/60% FBP； iDose5, 60% IR/40% FBP) to reconstruct images were used. The CT value of pulmonary artery trunk, upper lobe artery and lower lobe basal segment artery of right pulmonary were measured, and the image noise, SNR and CNR of four groups were calculated and compared. Results The image noise, SNR and CNR had significant difference in 4 groups (allP<0.05), and the image noise had significant difference between each two groups (allP<0.05), the SNR and CNR had statistical difference between FBP and iDose3, between FBP and iDose5(P<0.01). Conclusion Compared with FBP, 80 kV combined with different level IR technologies can significantly decrease image noise and improve objective image quality in CTPA, the radiation dose that obese patients received can be reduced.

Tomography, X-ray computed; Iterative reconstruction; Noise; Obesity; Lower tube voltage

孙潇(1991—)，女，宁夏银川人，在读硕士。研究方向：胸部疾病的影像学诊断。E-mail: 625239456@qq.com

朱力，宁夏医科大学总医院放射科，750004。E-mail: zhuli72@163.com

2016-11-22

2017-03-19

R814.42

A

1672-8475(2017)05-0306-04

10.13929/j.1672-8475.201611025