管电压70 kV下迭代重建技术对超低剂量胸部CT 扫描图像质量的影响

王泽润，曹永佩，杨东升，丁 婕，汪 芳，杨利莉，高永斌

胸部CT 作为一种重要的影像学方法，在肺部肿瘤及肺炎筛查、诊断、分诊、随访中有着重要作用，但缺点在于辐射剂量较高。传统认为有效降低辐射剂量的方法主要为自动管电压选择、自动管电流调节、敏感器官管电流调节等技术[1]，有研究表明，对于标准体质量的男性和女性，接受超低剂量CT(ULD-CT)检查的有效辐射剂量分别为 SD-CT 检查剂量的 6%和 11%，较 DR检查剂量高5倍和 10 倍，对于体质量较大的病人，ULD-CT 辐射剂量比DR低[2]。相对于管电流，降低管电压扫描方案能够进一步降低辐射剂量[3]，同时新型迭代技术的不断发展可以允许更低辐射剂量条件下获得更高质量的图像[4]。本文拟在管电压70 kV下探讨后置迭代重建技术(ASIR-V)对超低剂量胸部CT 扫描图像质量的影响，探索在超低剂量下合适后置ASIR-V满足诊断需求的百分比，为临床上胸部超低剂量CT扫描提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料:研究对象是离体肺。采用Revolution CT机型，扫描方式为管电压70 kVp，自动管电流(10～500 mA)，轴扫(16cm)；扫描野：16 cm；扫描速度：0.28 s；原始图像重建(标准窗)：5 mm；重建(肺窗/标准窗)：1.25 mm。噪声指数(NI)预设为8、12、16、20，共分为相应4个组。不同噪声指数组别再分别设置11个不同百分比ASiR-V(0%～100%，间隔10%，)。共获得11组扫描数据。

1.2 图像质量评估

1.2.1 主观评估:由2 位放射科医师独立、盲法分别对体模标准窗、肺窗图像质量进行主观评分(<3分：不能诊断；3～4分：基本满足诊断要求； 4分：良； 5 分：优。注：对于两者之间的评分取中间值) 。

1.2.2 客观评价:采用Adw后处理工作站，由2名放射科医师分别对不同组别的体模标准窗、肺窗的感兴趣区进行测量，包括感兴趣区的CT值及其背景噪声(SD)。

1.2.3 辐射剂量:辐射剂量的评估指标采用容积CT剂量指数(CTDIvol)，由机器自动生成，分别记录不同NI条件下的CTDIvol。

1.3 统计学方法:采用SPSS 23.0统计软件，采用描述性统计方法，对SD值随不同权重后置ASIR-V变化采用线性或曲线拟合。

2 结果

2.1 主观评分:对于相同噪声指数(NI)，不同的ASIR-V权重下，主观评分随ASIR-V百分比的增加呈现先增高后减低的总趋势。在NI=8、12、16、20时， ASIR-V30%～70%的图像均可满足诊断；NI=8、12， ASIR-V0%～70%可满足诊断；NI=16， ASIR-V10%～70%可满足诊断；NI=20， ASIR-V30%～70%可满足诊断。当ASIR-V40%～60%时，各组图像的主观评分均较高，差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 不同组别在不同百分比ASIR-V的图像质量主观评分(分)

70 kVPost-ASIR-VNI=8standlungNI=12standlungNI=16standlungNI=20standlung404555554450455555546034454545703434333380<33<33<33<3390<3<3<33<3<3<3<3100<3<3<3<3<3<3<3<3

2.2 客观测量:CT值4个NI组中，随着ASIR-V(0%～100%)权重增加，不同部位的CT值差异无统计学意义。SD值实验数据表明，不同百分比的ASIR-V对图像SD的影响呈现一定的规律，在同一NI下随着ASIR-V百分比的升高，噪声逐渐降低。在70 kV超低剂量时，CTDIvol值随NI值的增高而减低。

3 讨论

胸部CT 检查是胸部疾病筛查、诊断、分诊及随访的常用检查方法。随着临床应用的增多，其较高的辐射剂量也受到广泛关注。对于肺癌、肺炎筛查或需反复 CT复查的患者，超低剂量CT 扫描可以降低患者的累计辐射量，低剂量 CT 扫描可以降低患者所受辐射剂量，但是，降低辐射剂量势必会影响图像质量，不利于肺结节的诊断。因此，影像科诊断医师应在图像质量和辐射剂量之间寻求平衡[5]。

2014年，GE公司首次在Revolution CT上推出了最新一代迭代重建技术——ASIR-V 技术，它结合了Veo技术多模型重建、更强大的降噪能力及更短的ASIR技术图像后处理时间等优势[4]。与传统滤波反投影算法相比，ASIR-V可以明显提高图像质量，同时在保持噪声不变的情况下降低辐射剂量，保证在尽可能低的条件下生成可接受的图像[6]。因此ASIR-V自诞生以来就成为胸部CT研究方向的热点，康钰等人[7]研究表明在新的CT平台(GE Revolution Frontier CT平台)高清模式下,ASIR-V在提高图像质量方面优于ASIR。李琼[8]的研究表明，接近胸片剂量的超低剂量CT扫描技术结合迭代重建技术的应用，可以使图像质量明显改善，能满足检出肺内病变的要求，可以推荐作为胸部低剂量筛查和随访方案，与此一致的是何长久[9]等人对胸部体模的研究，其表明(100 kV、10 mAs)迭代算法组的图像质量与常规低剂量方案FBP组相当,且辐射剂量明显降低。同时关于不同前置及后置ASIR-V权重对图像质量的影响方面的研究也日益增多，刘小琴[10]的研究表明，前置ASIR-V降低扫描辐射剂量，过高权重的前置或后置ASIR-V权重都会导致图像质量的下降，胸部CT平扫时低中级别的前置ASIR-V扫描下适当提高后置ASIR-V权重可以优化图像质量。而此前辛立旭[11]的研究表明,综合有效辐射剂量、图像质量的主客观指标,Revolution CT行胸部平扫时采用40%权重ASIR-V能有效降低辐射剂量,同时又能保证图像的质量。而Tang H[12]等人的研究表明，结合图像的客观评价和主观评价，60% ASIR-V重建的非增强胸部CT图像质量最高。

在临床研究中，于卫永[13]等人的研究表明，60%前置ASIR-V 联合 70 kV 个性化轴扫应用于老年 COPD 伴肺炎患者，不仅能在辐射剂量降低的前提下明确诊断肺炎，还能够获得良好的图像质量、信噪比，是一种有利于老年COPD伴肺炎患者复查治疗的CT扫描模式。Sun J[14]等人评估了使用80 kVp和基于模型的迭代重建算法实现十分之一mSv剂量的婴幼儿胸部CT的可行性。目前ASIR-V在肺结节[5]、肺部体检[15]、肺部肿瘤筛查[16]的研究中也表现出了重要的价值。

截至目前，很少有研究探讨70 kV 条件下的图像质量和辐射剂量，且各种研究的后置ASIR百分比并不完全一致，因此本研究基于70 kV探讨不同后置迭代算法对超低剂量下胸部仿真体模图像质量和辐射剂量的影响,为临床超低剂量CT检查提供参考。本研究采用胸部仿真体模，可以重复、多次对照试验。研究表明在低管电压70 kV时，噪声较大的情况下通过不同水平后置ASIR-V对噪声进行调控，在超低剂量的前提下仍可保证图像质量满足诊断。