低浓度对比剂低辐射剂量及ASIR行冠状动脉CT血管造影最适迭代权重的临床研究

邹明宇，杨本强，刘文源，张立波，王金宝

沈阳军区总医院放射诊断科，辽宁沈阳 110016

冠状动脉病变是临床上的常见病、多发病，也是最常见的急症、重症［1-2］。冠状动脉CT血管造影(CT angiography，CTA)是用于检出冠状动脉相关病变的一种简便有效的检查方法［3-4］。随着冠状动脉CTA的广泛应用，CT的辐射剂量以及对比剂相关不良反应对人体的危害越来越引起关注［5-6］。而冠状动脉CTA的双低扫描方案(低kVp技术以及低浓度对比剂)可以有效地解决这两方面的问题。有研究表明，如果降低管电压并结合前瞻性心电门控技术可以大幅度降低在冠状动脉CTA中的辐射剂量［7］。而应用低剂量以及低浓度等渗对比剂可以有效减少对比剂不良反应的发生概率［8］。双低技术扫描方案可以提升低浓度对比剂条件下的图像CT值，低kVp条件下常常伴随图像噪声的提高，信噪比和对比噪声比的下降［9］，而应用迭代重建技术(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)可以有效地降低噪声，提高图像质量［10-11］，而迭代重建权重的选择，以往仅仅依靠临床经验。本文旨在探讨如何选择在双低条件下行冠状动脉CTA的最适迭代权重，以期获得最佳的图像质量。现报告如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集沈阳军区总医院2014年3月至2014年8月临床疑诊冠心病患者并行冠状动脉CTA检查，体质指数(BMI)在20～25 kg/m2的患者。共入组90例患者，其中男性56例，女性34例;年龄25～79岁，平均年龄(62.78±13.76)岁。所有患者均排除常规冠状动脉检查禁忌证，且全部签署知情同意书。检查前对患者进行呼吸训练，以确保患者每次屏气幅度保持一致，对于心率过快的患者，于检查前0.5～1.0 h口服美托洛尔25～100 mg，以保证患者屏气心率达到65次/min以下，并于扫描前舌下含服0.25 mg硝酸甘油，以使冠状动脉扩张。

1.2 检查方法 采用Discovery CT750 HD(美国通用医疗公司)扫描仪，首先进行胸部正、侧位定位相扫描，扫描范围从隆突下1 cm至心尖下1 cm，常规钙化积分扫描后，经肘静脉以5 ml/s的速率注射不同浓度的非离子型含碘对比剂60 ml行冠状动脉CTA检查。采用低浓度等渗对比剂碘克沙醇(270 mgI/ml)，采用心电前门控扫描方式，对比剂追踪手动激发，感兴趣区设定于起始扫描层面降主动脉，阈值为100 HU，监测间隔时间2 s，延时5 s触发扫描。

1.3 图像后处理方法 图像扫描结束后，对原始图像分别进行不同权重 ASIR重建(0、20%、40%、60%、80%、100%)。扫描完成后将图像数据传入GE高级图形工作站，版本号4.5(GE AW4.5工作站)，对心脏及冠脉血管进行容积再现(volume rendering，VR)，包括冠脉血管树的提取、曲面重建(curve planar reformation，CPR)等重建，对病变部位进行多平面重组(multi-planar reformation，MPR)。

1.4 数据测量及分析方法

1.4.1 冠状动脉图像质量的主观评分方法 应用5分法评价不同权重ASIR冠状动脉CTA检查的图像质量:由两名放射学专家进行评分，在将所有权重图像资料盲态阅片后将图像质量按主观判断由坏到好分为5分，取平均分作为冠状动脉成像质量的最终得分。

1.4.2 冠状动脉图像质量的客观评分方法 测量各组的噪声(SD)、信号噪声比(signal noise ratio，SNR)和对比噪声比(contrast noise ratio，CNR);图像的噪声用升主动脉根部CT值的噪声表示;图像的信号噪声比=CT主动脉根部/SD;图像的对比噪声比=CT主动脉根部-CT脂肪/SD。

1.5 统计学方法 采用SPSS 19.0统计软件进行分析，不同权重ASIR图像CT值(以主动脉根部CT值表示);图像的噪声、信号噪声比和对比噪声比均采用均数±标准差(±s)表示。不同权重冠脉图像质量主观评分采用多样本秩和检验(Kruskal-Wallis)，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 图像质量主观评分结果 由统计学分析可知，图像质量的主观评分并不随着ASIR重建权重比例增高而增加，而是在40%及60%具有最高的主观评分，两者之间差异无统计学意义。见表1。

2.2 图像质量客观评价结果 随着ASIR重建权重比例的逐渐增高，图像SD随之降低，图像的信号噪声比及对比噪声比升高，并成线性关系，不同权重ASIR重建图像CT值比较，差异无统计学意义。见表1。

0、20 %、40%、60%、80%、100% 不同权重 ASIR重建图像显示，随着迭代重建权重的增加图像噪声逐渐降低，信号噪声比和对比噪声比逐渐增加，然而当迭代权重为100%ASIR时，重建图像表现为塑化现象或蜡像样表现，降低了图像的主观评分水平。见图1。

表1 图像成像质量主观评分及客观评分(±s)

表1 图像成像质量主观评分及客观评分(±s)

不同权重ASIR 主观评分 图像CT值05 17.04±5.79 20% 1.9±0.9 451.16±84.28 29.82±6.81 15.40±3.69 18.36±4.67 40% 3.9±1.1 452.31±83.05 25.54±5.73 17.61±3.46 20.90±4.31 60% 4.0±1.0 451.28±83.88 22.40±5.62 21.62±7.24 25.61±8.45 80% 2.0±0.9 452.44±84.75 18.25±4.16 26.05±7.47 30.84±8.81 100% 1.2±0.4 451.54±83.13 16.61±4.09 29.29±噪声 信号噪声比 对比噪声比0 1.5±0.5 451.51±83.46 33.81±8.54 14.38±5.9.74 34.42±11.36

图1 不同迭代权重条件下左前降支曲面重建图像

3 讨论

研究表明，应用迭代算法可以有效地降低图像噪声，提高图像的信噪比与对比噪声比;反之，如果认为一定图像噪声指数是可以接受的，利用迭代重建技术就可以有效地降低辐射剂量［12-15］。目前迭代重建算法广泛地应用于CT图像重建。各个CT生产厂家也都推出了各自的迭代算法。与传统的滤波反投影法(filtered back projection，FBP)不同，自适应ASIR在图像的重建过程中应用更加准确的统计模型，能降低在重建过程中图像的噪声特性，同时还可以保持图像的质量［16］。

本研究通过对原始数据进行不同权重ASIR重建，来对比不同权重ASIR条件下的图像质量。结果显示，随着迭代权重的不断递增，冠脉图像的图像噪声逐渐降低，信噪比、对比噪声比逐渐升高并成线性关系。尽管100%权重ASIR具有最低的图像噪声和最高的信噪比，然而在双盲法的主观评分中，权重在40%与60%ASIR具有最高的主观评分。其原因之一可能为对于主观评分来说，100%权重ASIR的图像表现可能与传统的FBP图像显著不同，图像边缘的过度光滑以及噪声背景的改变。Leipsic等［17］将这种过度光滑的图像边缘描述为蜡像样伪影或塑化现象，降低了对图像的主观诊断评估水平。在本研究中，其主观评分甚至低于FBP重建图像。此外，可能为本研究是低辐射剂量下的冠脉成像研究，图像本身具有一定的噪声，应用ASIR可显著降低噪声，如果在正常辐射剂量条件下，图像噪声较低的时候，不同权重迭代重建之间的差异可能就不会这么明显。由此可见，自适应迭代重建比较适用于噪声较高的图像，例如BMI较大的患者或低辐射剂量的图像。本研究表明，在双低条件下的冠脉成像中，应用一定比例的FBP与ASIR混合重建算法，对于诊断医师来说，图像质量是最优化的。

研究表明，自适应ASIR能够明显的降低在低辐射剂量低浓度对比度冠状动脉成像中的图像噪声，提高图像质量，相对于FBP重建，应用40%、60%ASIR在低辐射剂量及低浓度对比剂行冠状动脉CTA具有最优化的图像质量。

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