曹裕海，盧 洋，劉 楊，周方鵬

(1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬二院放射科，遼寧 大連 116000；2.大連市友誼醫(yī)院放射科，遼寧 大連 116000)

近年來,隨著CT技術(shù)的飛速發(fā)展使其應(yīng)用數(shù)量急劇增加,X線輻射對被照射人群具有潛在危害[1]。有研究顯示,具有10 mSv有效劑量的成人CT腹部檢查會增加致癌風(fēng)險1/2 000[2]。優(yōu)化管電流、管電壓等掃描參數(shù)可降低輻射劑量,但仍有較大的局限性[3-4]。CT圖像迭代重組技術(shù)(如iDose)和傳統(tǒng)的濾波反投影法重組(filtered back projection,FBP)相比,在降低輻射劑量的同時仍能保證圖像的質(zhì)量。但是,在進行圖像重組時未能考慮部分入射X線的光子特征和系統(tǒng)硬件對圖像的影響。因此,CT圖像迭代重組技術(shù)降低輻射劑量的程度有限,為部分迭代重組技術(shù)[5-6]。迭代模型重組技術(shù)(knowledge based iterative reconstruction technique,IMR)作為全迭代重組算法可以進一步減低圖像噪聲并提高圖像質(zhì)量[7]。本研究中筆者將對低管電壓結(jié)合全模型迭代重組技術(shù)的掃描方法在腎臟平掃CT中的應(yīng)用進行評價和研究。

1 資料與方法

1.1一般資料：研究為前瞻性設(shè)計,收集2015年10月～2016年3月因病情需要來我院飛利浦256層CT進行腎臟平掃檢查,且體質(zhì)量指數(shù)BMI在21～25 kg/m2的患者納入研究。檢查前告知患者檢查內(nèi)容及注意事項，并簽署知情同意書，本研究獲得所在醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn):①有明顯運動偽影影響圖像質(zhì)量；②腹腔有內(nèi)置物產(chǎn)生偽影；③妊娠或哺乳期婦女。71例患者納入研究,男42例，女29例,年齡35～76歲,平均(49.3±10.5)歲。將患者分為兩組:實驗A組(80 kV/IMR重建)36例,男25例,女11例，年齡35～69歲,平均(50.2±10.2)歲;常規(guī)B組(100 kV/IDose重建)35例,男17例,女18例，年齡45～76歲,平均(48.6±11.1)歲。

1.2方法：患者檢查前盡可能食用少渣飲食,檢查當(dāng)日禁食4～6 h,檢查前口服300 ml清水。采用荷蘭飛利浦Philips Brilliance iCT 256層CT,Phulips EBW工作站。實驗A組采用80 kV、自動管電流、IMR重建;常規(guī)B組采用100 kV、自動管電流、iDose重建。其余參數(shù)一致:準(zhǔn)直128×0.625 mm，矩陣512×512,螺距0.91,層厚5 mm，層距5 mm,X線管球旋轉(zhuǎn)速度0.50 s/周,掃描范圍自腎上腺區(qū)開始掃至腎下極下緣。

1.3圖像分析：圖像的分析與測量均在Philips EBW 工作站進行客觀及主管評價,并記錄輻射劑量?？陀^評價:由一名具有6年以上腹部CT閱片經(jīng)驗且不知圖像重組方法的放射科醫(yī)師進行評價,選取右側(cè)第一腎門層面,分別測量右側(cè)腎實質(zhì)的CT腎值及其標(biāo)準(zhǔn)差(SD腎)、同層面前腹壁皮下脂肪的CT值及標(biāo)準(zhǔn)差SD。見圖1、2。測量時,ROI區(qū)域盡量選取密度均勻,偽影少并且避開血管的均勻區(qū)域,ROI面積為30 mm,每個ROI測量3次,取平均值。以腎實質(zhì)CT值的SD作為圖像噪聲(SD腎),以前腹壁皮下脂肪的標(biāo)準(zhǔn)差SD值作為背景(SD脂肪),計算信噪比(signal noise ratio,SNR)和對比噪聲比(contrast noise tatio,CNR),根據(jù)公式:SNR=CT腎/SD脂肪,CNR=(CT腎-CT脂肪)/SD脂肪。

圖1 實驗A組(80KV/IMR重建),女性78歲,腎臟SD=4.2HU,SNR=6.87,CNR=31.87

圖2 常規(guī)B組(100K/IDose重建),男性63歲,腎臟SD=11.7HU,SNR=5.37,CNR=19.44

主觀評價:由2名具有10年以上閱片經(jīng)驗的專業(yè)腹組放射科醫(yī)師用雙盲法對兩組圖像進行評分。主要評價圖像的銳利度,偽影及圖像噪聲等。采用5分制評分標(biāo)準(zhǔn):1分,組織結(jié)構(gòu)顯示不清,偽影嚴(yán)重,噪聲很大,完全無法滿足診斷要求;2分,組織結(jié)構(gòu)顯示不清,偽影較多,噪聲較大,不能診斷;3分,能顯示大部分組織結(jié)構(gòu),偽影較多,噪聲較大,基本滿足診斷要求;4分,組織結(jié)構(gòu)顯示較為清晰,偽影較少,噪聲較小,滿足診斷要求;5分,組織結(jié)構(gòu)顯示清晰,偽影少,噪聲小,完全滿足診斷要求。評分>3分滿足診斷要求。

1.4輻射劑量：記錄兩組掃描的容積CT劑量指數(shù)[CTDIvol(mGy)],用CTDIvol×SL(掃描長度)得出劑量長度乘積[DLP(mGy/cm)]。有效劑量[ED(mSV)]=DLP×K,其中K為轉(zhuǎn)換系數(shù),腹部掃描K取值為0.015 mSv/(mGy·cm)[8]。

1.5統(tǒng)計學(xué)分析：采用SPSS 20統(tǒng)計學(xué)軟件,利用獨立樣本t檢驗圖像噪聲SD、SNR、CNR、掃描長度SL、圖像質(zhì)量主觀評價及ED。P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。兩名觀察醫(yī)師的評分一致性采用Kappa檢驗,規(guī)定Kappa≥0.75為一致性好;0.4

2 結(jié)果

2.1客觀評價指標(biāo)：實驗A組的腎臟的SD值為(4.92±0.73)HU,常規(guī)B組的腎臟SD值為(10.30±1.37)HU,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-7.96,P<0.05),實驗A組相比常規(guī)B組噪聲明顯降低,降幅為52.23%。實驗A組的SNR值9.29±2.84,常規(guī)B組的SNR值為3.97±1.78,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.547,P<0.05),實驗A組相比常規(guī)B組SNR值明顯提高,增幅為57.26%。實驗A組的CNR值43.38±11.52,常規(guī)B組的CNR值為16.36±7.94,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=4.352,P<0.05),實驗A組相比常規(guī)B組CNR值明顯提高,增幅為62.28%。詳見表1。

2.2主觀評價：兩位醫(yī)師對兩組圖像的主觀評分均能滿足診斷要求,評分標(biāo)準(zhǔn)一致性良好,以兩位評分者的平均值進行統(tǒng)計學(xué)分析。實驗A組圖像質(zhì)量主觀評分均值為4.30±0.16,常規(guī)B組圖像質(zhì)量主觀評分均值為4.22±0.53。差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.239,P>0.05)(見表2)。

組別例數(shù)噪聲(HU)SNRCNR實驗A組36492±073929±2844338±1152常規(guī)B組351030±137397±1781636±794t值-79635474352P值000080002

注：兩組間比較，P<0.05

項目實驗A組常規(guī)B組t值P值均值430±016422±0533239012Kappa07460735

2.3輻射劑量：實驗A組的CTDIvol為(3.9)mGy,常規(guī)B組的CTDIvol為(7.64±1.674)mGy。兩組掃描長度無統(tǒng)計學(xué)意義(t=0.356,P>0.05),分別為(11.5±1.12)cm、(11.3±0.57)cm。實驗A組ED為(0.673±0.066)mSv,常規(guī)B組ED為(1.314±0.298)mSv,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=-4.698,P<0.05)。實驗A組的有效劑量明顯低于常規(guī)B組,降幅為48.7%。見表3。

項目實驗A組常規(guī)B組t值P值SL(cm)115±112113±05703560731ED(mSv)0673±00661314±0298-46980002

3 討論

3.1CT作為一種常規(guī)的影像學(xué)檢查方法，但其高輻射劑量所致潛在的隨機癌癥風(fēng)險越來越受到人們關(guān)注。輻射劑量與管電壓的平方成正比,所以低管電壓掃描可以有效地降低輻射劑量[9]。由于低管電壓X線穿透力較低,圖像噪聲較高,從而影響了圖像質(zhì)量,隨著低劑量CT的深入研發(fā),業(yè)內(nèi)研究的重點從前期單純的降低掃描條件向近幾年的圖像重建算法的改進,并取得了一定的效果。如飛利浦的iDose,IMR技術(shù),其核心就是對原始數(shù)據(jù)進行迭代重建,以求在更低的劑量下獲得理想的圖像。由于IMR技術(shù)與iDose技術(shù)重組基礎(chǔ)不同,iDose技術(shù)降低噪聲建立統(tǒng)計模型是在數(shù)據(jù)空間和圖像空間分別進行,而IMR技術(shù)是全面的在數(shù)據(jù)空間和圖像空間上通過不斷對數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型、圖像統(tǒng)計模型以及系統(tǒng)模型進行最優(yōu)化而達到降噪的目的。本研究顯示,利用低管電壓結(jié)合IMR重組技術(shù)(其中管電壓由100 kV改為80 kV,重建技術(shù)由iDose改為IMR),降低了圖像噪聲(降幅為52.23%),提高了圖像的SNR及CNR(增幅分別為57.26%、62.28%),并且大幅度降低了有效輻射劑量(降幅為48.7%)。IMR可在更低輻射劑量條件下重建出滿足臨床診斷需要的圖像，并明顯降低圖像噪聲，顯著提升圖像的空間、密度及軟組織分辨率[10]。Suzuki等研究表明，腹部CT掃描IMR算法較iDose可明顯降低圖像噪聲、提升低對比分辨率，并改善圖像邊緣銳利度，特別是在1 mm薄層圖像優(yōu)勢更明顯[11]。因此，對于BMI為21～25 kg/m2的患者，256層螺旋CT80kVp低劑量聯(lián)合IMR腎臟CT可常規(guī)應(yīng)用于臨床，實現(xiàn)對于BMI指數(shù)正?；颊叩洼椛鋭┝繏呙琛?/p>

3.2本研究的局限性：①樣本量較小,結(jié)果還需更大的樣本量來研究。②未進行迭代重組IMR各級別間圖像質(zhì)量的比較。③只選取了21≤BMI≤25 kg/m2,其余有待深入研究。

綜上所述,低管電壓(80 kV)結(jié)合IMR重組技術(shù)在腎臟CT平掃客觀和主觀圖像質(zhì)量綜合評價中優(yōu)于常規(guī)iDose圖像,并且明顯降低患者所受輻射劑量,具有很好的應(yīng)用價值和前景。

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