王帥，李劍，石明國，陳寒，姜文龍，吳志斌，劉從偉，石磊

空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院 a. 放射科；b. 骨科，陜西 西安 710032

引言

腸系膜動脈等細小動脈CT血管成像已在臨床上廣泛應(yīng)用[1]，如何在更低輻射劑量的同時獲得更高的圖像質(zhì)量一直是人們關(guān)注的焦點，以往在腸道CTA成像方面的研究更多是關(guān)于掃描參數(shù)的優(yōu)化以及部分迭代重建算法的應(yīng)用，而全模型迭代重建（Whole Model Iterative Reconstruction，IMR）技術(shù)在腸系膜動脈CTA鮮為應(yīng)用。IMR技術(shù)是新一代的迭代重建算法，具有降低圖像噪聲和提高圖像分別率的優(yōu)點[2]，本研究旨在探討在相同掃描參數(shù)以及注射方法情況下，IMR與iDose4技術(shù)對腸系膜動脈圖像質(zhì)量影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

將2017年10月至12月在本院Philips Brilliance 256 iCT行腸道CTA掃描的60例患者的動脈期掃描數(shù)據(jù)納入本次研究，其中男36例，女24例，年齡34～75歲，掃描結(jié)束后對60例患者的動脈期原始掃描數(shù)據(jù)分別進行IMR重建和iDose4重建。排除標(biāo)準(zhǔn)：碘對比劑過敏者，妊娠及哺乳期婦女，體質(zhì)量指數(shù)BMI＞25 kg/m，嚴(yán)重心肝腎功能不全者，有明顯呼吸運動偽影者。本次研究經(jīng)本院倫理委員會同意，所有患者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法

所有患者均用Philips公司的Philips Brilliance 256 iCT螺旋CT掃描儀，患者取仰臥位，掃描范圍由膈頂至恥骨聯(lián)合下方，掃描參數(shù)：管電壓80 kV，管電流為自動管電流調(diào)制技術(shù)（Dose Right，Philips Healthcare），球管旋轉(zhuǎn)速度0.75 s/rot，準(zhǔn)直128×0.625 mm，矩陣512×512，螺距0.798。掃描技術(shù)采用對比劑推送跟蹤技術(shù)，監(jiān)測層面為腹主動脈，閾值150 HU，經(jīng)外周注射對比劑70 mL，流速3.5 mL/s，注射前后分別以3.5 mL/s流速注射40 mL鹽水。掃描結(jié)束后分別采用IMR和iDose4兩種重建算法對動脈期的原始數(shù)據(jù)進行重建，重建層厚1 mm，層間距0.5 mm，IMR重建Level為1，iDose4重建Level為3。

1.3 圖像評價

由兩名具有10年以上影像診斷經(jīng)驗的放射科醫(yī)生在不知實驗分組情況下分別對軸位軟組織圖像、腸系膜上動脈、腸系膜下動脈的最大密度投影（Maximum Density Projection，MIP）和VR圖像進行雙盲評估，評估內(nèi)容包括主觀評分，數(shù)據(jù)計算以及客觀測量。

1.3.1 主觀評分

采用相同的窗寬、窗位，對腸系膜上動脈、腸系膜下動脈的VR、MIP圖像進行評估，評價內(nèi)容包括圖像噪聲、血管分支顯示、血管平滑度、組織結(jié)構(gòu)顯示[2]。綜合以上圖像情況，以4分法對圖像質(zhì)量進行評分，評分標(biāo)準(zhǔn)：1分（差）圖像噪聲大，腸系膜動脈血管分支顯示不佳，血管邊緣不光滑，組織結(jié)構(gòu)顯示不清，不能滿足診斷要求；2分（一般）圖像噪聲較大，腸系膜動脈血管分支顯示能顯示清楚，血管邊緣欠光滑，組織結(jié)構(gòu)顯示欠佳，基本能滿足診斷要求；3分（良好）圖像噪聲尚可，能清晰顯示腸系膜動脈血管主干以及分支，血管邊緣光滑，組織結(jié)構(gòu)顯示清楚，完全能滿足診斷要求；4分（優(yōu)秀）圖像噪聲小，能夠清晰顯示腸系膜動脈主干以及細小分支，血管邊緣光滑，組織結(jié)構(gòu)顯示清晰，對比度好，完全能滿足診斷要求。

1.3.2 客觀評價

將兩組重建后的圖像傳至Philips IntelliSpace Portal v7.0.6.40181后處理工作站，對動脈期薄層數(shù)據(jù)進行后處理，測量腸系膜上動脈、腸系膜下動脈CT值，SD噪聲以及同層面肌肉CT值，肌肉噪聲SD值，以及肌肉的SD值作為背景噪聲，測量標(biāo)記的ROI統(tǒng)一為15 mm2，置于腸系膜上動脈、腸系膜下動脈和同層肌肉層面的中心位置，避開鈣化、斑塊以及密度不均勻區(qū)域，取三次測量平均值，所有數(shù)據(jù)的測量都在重建圖像的相同層面，相同位置進行。計算腸系膜上動脈信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）=腸系膜上動脈CT值/腸系膜上動脈噪聲SD，對比噪聲比（Contrastto-Noise，CNR）=腸系膜上動脈CT值-肌肉CT值/肌肉SD；腸系膜下動脈SNR=腸系膜下動脈CT值/腸系膜下動脈噪聲SD，CNR=腸系膜下動脈CT值-肌肉CT值/肌肉SD。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計學(xué)軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析，符合正態(tài)分布的劑量用表示，不同重建方法圖像質(zhì)量評價內(nèi)容比較采用配對樣本t檢驗P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。采用Kappa檢驗觀察不同醫(yī)生間評分結(jié)果一致性[3]（Kappa值0～0.20一致性低，0.21～0.40一致性一般，0.41～0.6一致性中等，0.61～0.80一致性較高，0.81～1.0一致性高）。

2 結(jié)果

本次研究IMR重建組和iDose4重建組患者的一般狀況（年齡、BMI、性別）均來自相同的60例腸系膜動脈血管成像的患者。

2.1 圖像質(zhì)量的主觀評價結(jié)果

兩組軸位、冠狀位軟組織MPR、MIP、VR圖像以及組織結(jié)構(gòu)、血管平滑度主觀評價，見表1。兩名醫(yī)師對評價一致性中等以上，兩組醫(yī)師對圖像質(zhì)量的主觀評分均值IMR重建組高于iDose4重建組，經(jīng)秩和檢驗，兩名醫(yī)師對兩組圖像質(zhì)量評分差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

2.2 兩組圖像客觀評價

所有客觀測量數(shù)據(jù)除腸系膜下動脈SNR外，方差均具有齊性，腸系膜下動脈SNR數(shù)據(jù)經(jīng)過校正t檢驗。采用IMR和iDose4重建算法得到的兩組圖像在血管強化CT值無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），腸系膜上動脈、腸系膜下動脈，圖像噪聲IMR重建組＜iDose4重建組，IMR重建相對于iDose4重建圖像噪聲下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），IMR重建組圖像噪聲相比較iDose4重建組減少47.8%，腸系膜上動脈、腸系膜下動脈SNR，對比噪聲比CNR，IMR重建組均大于iDose4重建組，其中腸系膜上動脈SNR，IMR重建組提高49.1%；對比噪聲比提高49.4%，腸系膜下動脈SNR，IMR重建組提高52.3%，對比噪聲比提高50.9%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），詳細測量分析數(shù)據(jù)，見表3。

表1 兩名醫(yī)師對IMR重建組，iDose4重建組兩組圖像主觀質(zhì)量評價結(jié)果一致性檢驗

表2 兩名醫(yī)師對IMR重建組，iDose4重建組兩組圖像主觀質(zhì)量評分結(jié)果比較

腸系膜動脈CTA的IMR重建圖像和iDose4重建圖像，見圖1，可以明顯看出IMR重建圖像噪聲小于iDose4圖像噪聲。IMR全模型迭代重建的腸系膜上動脈、腸系膜下動脈MIP，VR圖像，見圖2。iDose4迭代重建的腸系膜上動脈、腸系膜下動脈MIP，VR圖像，見圖3。IMR重建圖像遠端血管的顯示，血管平滑度均高于iDose4重建圖像，和兩名診斷醫(yī)生判斷相符，符合診斷要求。

圖1 腸系膜動脈CTA的IMR重建圖像（a）和iDose4重建圖像（b）

3 討論

腸系膜動脈（SMA，IMA）CT血管成像已在臨床上廣泛應(yīng)用，他既可以清晰地顯示腸系膜動脈病變管腔內(nèi)結(jié)構(gòu)特征，還可清晰顯示管腔外的解剖結(jié)以及閉塞段遠端的管腔結(jié)構(gòu)。然而基于CT技術(shù)的原因腸系膜CT血管成像的效果依然不能完全滿足臨床的需求，其中在成像技術(shù)方面影響腸系膜動脈CTA圖像質(zhì)量的因素很多，如：對比劑用量、濃度、注射流速、延遲時間、CT掃描及原始數(shù)據(jù)的重建參數(shù)和血管成像的后處理方法等。本次研究固定CT掃描參數(shù)、對比劑用量、濃度和注射流速、使用相同的重建層厚和重建間隔，主要探討基于原始數(shù)據(jù)的不同重建算法（IMA重建和iDose4重建）對腸系膜動脈（SMA，IMA）圖像質(zhì)量的影響。

圖2 IMR全模型迭代腸系膜重建圖像

圖3 iDose4迭代重建的腸系膜重建圖像

表3 不同重建算法客觀評價數(shù)據(jù)測量結(jié)果

本次實驗中iDose4重建圖像的平均噪聲（以腸系膜上動脈為例）為（27.85.67），圖像質(zhì)量噪聲明顯高于IMR全模型迭代重建組，眾所周知，降低kV，CT掃描會導(dǎo)致射線穿透能力減弱[2-3]，如果管電流不相應(yīng)增加，勢必會導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降[4-5]，如何在固定管電壓，管電流基礎(chǔ)上得到更好的圖像質(zhì)量成為人們關(guān)注的焦點，IMR迭代重建技術(shù)可以有效解決這一問題。IMR技術(shù)是一種結(jié)合了三維微平板探測器和Knowledge-based多模型重建算法[6-8]，具有強大的降噪功能，以結(jié)構(gòu)化模型為基礎(chǔ)，在重建過程中準(zhǔn)確建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型以及圖像統(tǒng)計模型，可在重建過程中準(zhǔn)確建立數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型和圖像統(tǒng)計模型，通過反復(fù)減少原始數(shù)據(jù)與采集數(shù)據(jù)間的差異來顯示圖像[9]。目前常用的iDose4重建技術(shù)仍基于濾波反投影法（Filtering Back Projection，F(xiàn)BP）圖像進行迭代計算，不可避免地具有FBP重建算法的局限性，降噪能力有限[11-12]。在本次研究中，相同掃描參數(shù)情況下，IMR重建組噪聲SD值明顯低于iDose4重建組，噪聲下降百分之47%，而SNR、CNR以及SMA、IMA的VR圖像質(zhì)量評分明顯高于iDose4重建組，SNR提高49%，CNR提高48%，提示IMR重建不僅能降低圖像噪聲，同時能提高圖像質(zhì)量分辨率，與已有報道的IMR重建技術(shù)可以提高圖像空間分辨率一致[13-16]。

本研究的局限性：① 本次研究在客觀評價未計算圖像優(yōu)良指數(shù)；② 納入本次研究的對象均為標(biāo)準(zhǔn)BMI指數(shù)患者，未考慮高BMI指數(shù)和低BMI指數(shù)患者的重建方案的可行性；③ 本次研究未對除腸系膜上動脈、腸系膜下動脈以外的細小動脈如空腸動脈、回腸動脈、胰十二指腸動脈進行評價，因此不能良好展示全腸道動脈系統(tǒng)的重建效果，有待進一步研究。

綜上所述在進行腸系膜動脈CTA時，掃描參數(shù)、注射方案一致情況下，IMR全模型迭代重建技術(shù)相比于iDose4重建可以降低圖像噪聲，提高圖像空間分別率，提高圖像質(zhì)量，滿足臨床診斷需求。