评价Karl迭代重建技术低剂量CT对泌尿系小结石显示的影响*

张 铭 尹小花 杨兆杰 周 慧*

泌尿系结石是泌尿外科常见的疾病，随着人们生活水平的提高，近年来其发病率呈逐年升高的趋势[1]。CT诊断泌尿系统结石的敏感度与准确度均较高，已成为临床诊断结石的重要方法[2]。然而，CT扫描辐射剂量较大，对患者存在一定的危害，因此在确保图像质量的同时，尽量降低CT扫描时患者所受的辐射剂量是目前临床研究的热点。

近期的多项研究表明，迭代重建算法可以通过降低图像噪声的方式，改善图像质量，以达到降低患者辐射剂量的目的[3-4]。在目前临床工作中，低剂量CT的应用大多基于进口高端CT设备上搭载的依据不同模型构建的迭代重建算法，而对国产设备搭载的自主研发的迭代重建算法的临床应用效果评价甚少。为此，本研究基于uCT510型16排CT搭载的Karl迭代重建技术，探讨Karl迭代重建技术低剂量CT平扫在泌尿系结石患者诊疗中的作用。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选择2016年5月至2018年5月在上海健康医学院附属嘉定区中心医院就诊的经常规腹部CT平扫检查发现的60例泌尿系小结石患者，其中男性32例，女性28例；年龄40～65岁，平均年龄(49.5±5.91)岁；平均身体质量指数(body mass index，BMI)为(21.35±1.27)kg/m2。根据CT检查及复查时CT扫描剂量的不同，将患者分为常规剂量组和低剂量组，每组60例。常规剂量组管电压为120 kVp，管电流为240 mAs；低剂量组管电压为120 kVp，管电流为120 mAs。

1.2 纳入与排除标准

(1)纳入标准：①结石直径0.2～0.5 cm；②二次检查间隔时间≤6个月；③近期内无碎石治疗及急性发作；④结石未排出；⑤在此时间段内体重无显著性变化(＜5 kg)。

(2)排除标准：①结石直径＞0.5 cm；②患者经过碎石治疗；③结石已经排出。

1.3 仪器设备

采用uCT510型16排CT(上海联影医疗科技有限公司)。

1.4 检查方法

(1)对两组患者采用uCT510型16排CT进行检查，受试者取仰卧位，双臂上举，头先进，扫描期间保持屏气，扫描范围为肾脏上缘至耻骨联合下缘。

(2)扫描参数：16 mm×1.2 mm准直，0.7 s/r，螺距为1.06，视野(field of view，FOV)为200 mm，层厚与层间距均为2 mm，矩阵512×512，每次扫描及重建的范围一致。

(3)常规剂量组：管电压120 kVp，管电流240 mAs，滤波反投影(filter back projection，FBP)图像重建层厚为1 mm，图像显示窗宽400，窗位60。

(4)低剂量组：管电压为120 kVp，管电流为120 mAs，重组层厚为1 mm，其余参数与常规剂量组相同。

1.5 观察与评价指标

(1)客观评价指标。①CT辐射剂量测定：CT容积剂量指数(volume CT dose index，CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length product，DLP)及扫描范围(L)，有效辐射剂量(effective dose，ED)由公式ED(mSv)=DLP(mGycm)×k算出，式中转换系数k与受检者身体的不同部位有关，泌尿系扫描时k=0.015 mSv/(mGycm)，在相同图像层面，采用不同重建方法测量图像噪声与信噪比(signal noise ratio，SNR)，SNR=CTn÷SD，CTn为所测肾实质的平均CT值；②噪声测量方法：在肾实质内选取3个圆形感兴趣区(region of interest，ROI)测量CT值及SD值，避开结石和钙化区，取其平均值，ROI面积调整到50～55 mm2。同一个患者ROI用复制粘贴的方法以保证测量的准确性；③检出率比较：泌尿系结石检出率分别比较两组全部结石、肾结石及输尿管结石检出率。

(2)主观评价指标。原始数据经相应算法重建完的图像传至影像归档及传输系统(picture archiving and communication systems，PACS)，隐去图像信息，由2位主治医师用双盲法，对不同剂量及不同重建方式的图像采用3分等级评分法进行评分[5]。评分依据分别为图像噪声程度、结构轮廓显示及图像总体印象，结构评价包括肾脏结构、肾脏与周围组织对比、输尿管及膀胱壁等显示情况。评分内容为：①1分，图像伪影较少，噪声较低，肾脏结构显示尚可，肾脏与周围组织对比尚可，输尿管及膀胱壁可以显示但不甚清晰，图像质量尚不影响诊断；②2分，图像质量介于两者之间；③0分，伪影严重，噪声很大，或者肾脏结构显示不良，与周围组织分界不清，输尿管未显示，膀胱壁模糊影响诊断。总分18分，14～18分为优，9～13分为良，6～8分为合格，0～5分为不合格。固定的窗位、窗宽(350 HU，25 HU)如有分歧，由其他高级别医师判断。

1.6 统计学方法

采用SPSS19统计软件。计数资料采取率(%)表示，计量资料行以均数±标准差()表示。噪声及SNR应用配对t检验进行统计学分析。结石检出率比较采用x2检验。2位放射科医师对图像质量评分的一致性检验使用Kappa分析，Kappa值≥0.75为一致性较好，0.40～0.74为一致性中等，＜0.4为一致性较差。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射剂量评价

常规剂量组和低剂量组受检者CT扫描的辐射剂量的测量值结果比较，两组间CTDIvol、DLP及ED的差异均有统计学意义(t=33.7，t=46.15，t=72.57；P＜0.001)，低剂量组ED较常规剂量组低49.8%，见表1。

2.2 图像噪声和SNR

两组图像噪声和SNR的比较：低剂量组Karl 5级重建图像的噪声和SNR与常规剂量组比较，差异无统计学意义(t=29.203，t=21.353；P＞0.05)，见表2。

表1 两组受检者CT扫描辐射剂量的测量值结果

表2 两组KARL图像噪声和信噪比(HU，)

表2 两组KARL图像噪声和信噪比(HU，)

2.3 主观图像质量评价

低剂量组Karl 5级重建的泌尿系图像质量评分为(15.35±0.52)分，常规剂量组图像质量评分为(15.60±0.68)分，2位医师评价的一致性较好(Kappa=0.890)，主观图像质量无统计学差异P＞0.05。见图1。

图1 两组主观图像质量评价

2.4 结石检出率比较

两组全部结石检出率、肾结石检出率及输尿管结石检出率比较无统计学意义(x2=2.034，x2=2.065，x2=0.00；P＞0.05)，见表3。

表3 两组结石检出率比较[例(%)]

3 讨论

螺旋CT扫描技术因其准确、快速及无创的特点在输尿管结石的诊断和疗效评价等方面得到广泛的应用，但泌尿系检查辐射剂量较高的潜在危害性一直是关注的问题。据相关研究表明，在美国有高达2%的癌症可能是由CT扫描的辐射而引起[6]。因此，在保证图像质量和诊断的前提下，尽可能降低辐射剂量，已成为当前医学界的共识。

降低辐射剂量的主要方法包括降低管电压、管电流及增大螺距。泌尿系结石绝大部分为阳性结石，与周围组织对比度较大，降低管电流行低剂量扫描对高对比组织的影响较小，因此本研究采用降低管电流的方法来降低辐射剂量。金学康等[7]研究报道，低剂量扫描图像噪声会有所增加，尤其对于密度低及直径小的结石，容易出现漏诊或误诊。因此，近年来国际上对低剂量扫描的研究从单纯的降低扫描剂量向联合改进重组算法的方向发展[8-9]。

本研究采用的uCT510型16排CT及其自主研发Karl迭代重建技术，是通过投影域迭重建算法对不理想的扫描数据进行补偿，保证了局部组织CT均值的准确性，同时保持图像的组织结构信息，改善了噪声伪影，并降低图像整体的噪声水平，达到提升图像质量，降低辐射剂量的目的。

本研究主要探讨迭代重建技术低剂量CT平扫在泌尿系结石患者诊治中的作用。两组患者的结石检出率无明显差异，提示迭代重建技术低剂量CT扫描在降低辐射剂量的同时，对泌尿系统结石的检出率无明显的影响。本研究采用降低管电流的方法，结果表明可明显减低患者的辐射剂量。相关研究[10]表明，成倍的降低管电流及放射线剂量，并未导致图像质量成倍的降低，而且图像质量仍然保持较高水平。因此虽然本研究极大地降低了管电流，但图像质量并未显著降低，同时结合Karl迭代算法，提高图像质量。束宏敏等[11]和彭薇等[12]的研究表明，低剂量CT扫描重建技术在保证图像质量的同时，可降低辐射剂量，与本研究结果相符。

Karl迭代重建低剂量CT扫描技术可保证图像质量，且对泌尿系结石的检出率与常规剂量检出率无明显差异，具有较好的临床应用价值。