迭代重建技术在育龄人群泌尿系结石CT检查中的初步应用

杨 蕾 相爱华 邓 昆 杨瑞山泰山医学院附属聊城二院CT室，山东聊城252600

迭代重建技术在育龄人群泌尿系结石CT检查中的初步应用

杨 蕾 相爱华 邓 昆 杨瑞山
泰山医学院附属聊城二院CT室，山东聊城252600

目的 探讨自适应统计迭代重建技术对泌尿系结石CT图像噪声和质量的影响。方法 应用宝石能谱CT对20例育龄人群尿路结石患者CT螺旋扫描。采用滤过反投影法和自适应迭代重建算法对原始数据进行重建，ASIR组分为20%、40%、60%、80%、100% ASIR重建5组图像。比较不同重建图像在同一层面的图像标准差（SD值）及平均CT值，并计算SNR和对比噪声比（CNR），采用Liken5分制评估图像质量，通过Kappa方法评价观察者间的一致性。 结果 客观分析：（1）20%～100% ASIR图像的SD值小于FBP组（P＜0.05）；（2）40%～100% ASIR各组图像SNR、CNR值高于FBP组（P均＜0.05）。主观分析：（1）图像评定结果的观察者间一致性中等（Kappa=0.412）；（2）40%～100% ASIR图像评分值高于FBP组（P＜0.05）。其中60%～100% ASIR图像评分较高。 结论 与FBP相比，ASIR技术可降低肾结石CT噪声，有效改善图像质量；ASIR取值为60%～100%时可获得最佳图像质量。

统计迭代；体层摄影术，螺旋计算机；尿路结石；噪声；图像质量

大多CT所用重建算法是滤过反投影（FBP）技术，应用这种技术在降低辐射剂量时，图像噪声就会增加，图像清晰度降低，影响诊断结果。随着计算机技术的发展，新的重建算法——自适应统计迭代重建（ASIR）技术，通过迭代重建算法，降低了图像中的噪声，可以使高噪声的图像即伪影较明显的图像，伪影减少，图像质量得到提高。本研究应用宝石能谱CT，对尿路结石CT扫描的图像进行迭代重建，并对不同百分比重建图像进行噪声和图像质量分析，总结尿路结石最佳重建百分比。

1　资料与方法

1.1一般资料

我院因腰疼、血尿，临床需行泌尿系CT平扫的患者20例，男18例，女2例，年龄16～40岁，平均（26.1±6.7）岁。

1.2仪器与方法

GE宝石能谱CT。扫描条件：管电压80～120kV，自动管电流，层厚及层间隔5mm。SFOV为large。对数据分别采用传统FBP和ASIR算法进行重建，ASIR算法组20%、40%、60%、80%、100%重建5组图像。

1.3图像分析

A客观评价：在GEAW4.6工作站进行CT图像的评价和测量。六组图像：FBP图像和5组ASIR图像，均选择同一层面，在结石处取1处、邻近肾实质内密度均匀处选取2处圆形ROI（面积约70mm2），测量平均标准差（SD）作为噪声值，同时记录平均CT值，计算SNR、对比噪声比（CNR）。SNR=CTn/SDn，CNR=（结石CT值-肾实质平均CT值）/SDn，其中CTn、SDn为结石CT值和肾实质的平均CT值的SD值。

B主观评分：由2名CT诊断医师（工作年限高于10年）分别对6组图像进行盲法评分，评估内容包括图像伪影、结石清晰度、显示肾实质的清晰度。采用5分制。5分：结石显示清晰、对比良好、周围无伪影；4分：结石显示清晰，对比基本良好，周围伪影不明显；3分：病变显示比较清晰、对比一般、周围轻度伪影；2分：伪影较明显，对比差，结石显示模糊；1分：结构显欠清晰。以2名医师评分的平均分为最后评分。

1.4统计学分析

2　结果

2.1图像客观评价

随着ASIR值升高，图像平滑，噪声下降，图像CT值无明显变化。FBP、20%、40%、60%、80%、100% ASIR各组结石与肾实质SD值与FBP差异有统计学意义（P＜0.05）。随着ASIR百分比增大，SD值逐渐减小，图像噪声降低，100% ASIR图像噪声降低最多。40%～100% ASIR图像SNR值CNR值逐渐增大高于FBP组，差异有统计学意义（均P＜0.05）。随ASIR取值增大，SNR值、CNR值高于FBP组，差异有统计学意义（均P＜0.05）。见表1。

表1　不同重建图像质量评比

表1　不同重建图像质量评比

重建　CT（Hu）　SD（Hu）　SNR　CNR　Likert评分FBP　186.34±40.84　36.30±3.76　7.65±2.23　8.81±2.20　1.3±0.58 20%　185.84±42.83　34.63±2.60　8.03±2.35　9.25±2.55　1.9±0.52 40%　185.01±43.78　33.82±2.25　8.89±2.66　10.54±2.93　2.2±0.63 60%　185.43±43.72　31.41±3.27　10.41±3.27　11.96±3.96　3.2±0.41 80%　184.96±43.65　29.32±1.56　12.50±3.87　13.01±3.96　4.0±0.52 100%　185.42±43.58　27.42±2.83　13.34±4.72　14.39±5.53　4.2±0.33 P＞0.05　　＜0.05　　＜0.05　　＜0.05　　＜0.05

2.2图像主观评分

2名医师的评分结果具有中等一致性（Kappa=0.412）。通过评分，各组间评分值差异有统计学意义（P均＜0.05），其中60%～100% ASIR图像评分高。见表1，图1。

图1　重建图像

3　讨论

泌尿系结石的筛查以B超为首选，但B超的声像要依赖于结石的大小，比较小的结石，漏诊较多，CT检查的特异性、敏感性均明显高于B超[1]。CT检查在泌尿系结石的诊断、治疗、疗效评价等方面发挥着重要的作用，由于新技术的迅速发展，清晰地图像和病变的直观显示加剧了临床对CT诊断的依赖，同时导致患者所受的辐射剂量增加。如何降低辐射剂量一直是医务工作者所关注的内容。使选择合适的CT扫描方案，以最小的辐射剂量获得最佳图像质量[2]变得非常重要。

目前CT图像重建的两种基本方法是解析重建和迭代重建（IR）。使用解析重建不能大幅降低辐射剂量，因为当辐射剂量降低时，图像噪声增加，图像质量差[3]。近年来，新一代ASIR技术克服了传统FBP重建技术的不足，用迭代重建算法能降低图像噪声，可解决FBP因剂量降低产生的噪声及伪影问题[4]；Winklehner报道，不同部位检查，迭代重建算法可以降低7%～50%的辐射剂量[5]。在Hara的临床研究中，采用自适应统计迭代重建技术（ASiR）辐射剂量较以往降低32%～65%。朱全东等在头颈部CT血管成像中研究，在保证图像质量的前提下，应用迭代重建技术辐射剂量明显降低56%[6]。

泌尿系CT扫描，扫描范围较大，如果为使患者少受辐射剂量则要降低扫描剂量，但是图像噪声、伪影增加，图像清晰度降低。本研究应用宝石能谱CT迭代重建技术，在降低图像噪声时，图像CT值无明显改变，SD值降低，SNR及CNR升高，图像质量提高。ASIR百分比越高，图像噪声越低，在本组泌尿系结石图像中，在主观评分中得分较高，且三者差异均无统计学意义，也就说明，迭代重建图像在降低噪声伪影的同时，可获得较高质量的CT图像。在此项研究中，泌尿系结石在60%～100% ASIR重建下，图像噪声低，在主观评价中，分值最高。大部分研究认为，在ASIR技术下，并非随ASIR值的升高（0～100）就能获得更加清晰并且满足临床影像诊断的图像质量，到一定的ASIR值后图像质量反而不能完全符合影像诊断的需求[7]，在于，迭代算法的比例过高所产生的平滑效果可能掩盖部分病理改变，因此，在关注低剂量扫描各项参数的设置（尤其是ASIR值和噪声指数）与保证图像质量间的平衡时，高噪声指数使辐射剂量明显减低，但会导致数据的不稳定，应当同时兼顾图像实际效果和成像速度，通常采用的ASIR值建议在30%～50%[8-11]。与其他病变及部位不同，肾结石图像因为阳性结石与周围组织CT值差别大，越平滑，结石显示图像愈清晰，因此，60%～100% ASIR重建图像较好。

泌尿系结石中20～49岁育龄人群占所有发病人群83.52%[12]，在检查中最大限度降低射线剂量尤为重要，低剂量扫描降低辐射剂量，起到了保护生殖系统、降低遗传疾病发生的作用。ASIR技术能够明显降低图像噪声并提高图像质量，与传统的解析重建算法比较，迭代重建具有明显优势。迭代重建技术在减低辐射剂量时图像质量不变，可以在相同辐射剂量水平下减少图像噪声，在低剂量扫描中有着重要的意义。本研究不足之处在于病例人数较少，在今后的研究中，尚需大样本病例证实。

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Application of CT iterative reconstruction of Urinary calculi

YANG Lei XIANG Aihua DENG Kun YANG Ruishan
The Second Affiliated Hospital of Liaocheng of Taishan Medical College, Liaocheng 252600, China

Objective To investigate the impact of adaptive statistical iterative reconstruction technique on image quality and image noise of Urinary calculi. Methods 20 patients in childbearing age underwent Urinary calculi CT scan using Gemstone Spectral CT (Discovery CT 750 HD). The raw data were reconstructed with filtered back projection and ASIR(20%～100% ASIR, step 20%), respectively. The standard deviation (SD value) and average CT value were measured on the same level of different reconstructed images. then the SNR and contrast to noise ratio were calculated. Image quality was evaluated using a 5-point scale. Kappa method was used to evaluate the consistency between the assessment res ults of two observers. The results of FBP and ASIR were analyzed by variance analysis, and correlation analysis was made between image noise and ASIR. Results Objective analysis: (1) SD values on 20%～100% ASIR images were smaller than on FBP images (P＜0.05). In comparison with FBP, SD values red uced ASIR images, respectively. (2) SNRand CNR values on 40%～100% ASIR images were larger than those on FBP images( all P＜0.05). (1) The assessment scores between two observers obtained medium consistency in subjective image evaluation(Kappa=0.412). (2) There were significant differences in assessment scores between 40%～100%ASIR and FBP, while 60%～100%ASIR images had higher scores. Conclusion Compared with FBP·ASIR technique can result in noise reduction and image quality improvement of Urinary calculi.Reconstruction using 60%～100% ASIR values can significantly improve t image quality.

Herative reconstruction; Tomography; Spiral computed; Urinary calculi;Noise; Image quality

R816.7

B

2095-0616（2015）11-147-03

（2015-02-14）