iDose 6迭代重建在降低盆腔CT扫描辐射剂量中的应用

孙昊洋，李文武

（1.山东中医药大学附属医院放射科，山东 济南 250001；2.山东省肿瘤防治研究院放射科，山东 济南 250001）



iDose 6迭代重建在降低盆腔CT扫描辐射剂量中的应用

孙昊洋1，李文武2

（1.山东中医药大学附属医院放射科，山东 济南 250001；2.山东省肿瘤防治研究院放射科，山东 济南 250001）

目的：探讨应用iDose 6迭代重建在获得高质量CT图像前提下，能否降低盆腔CT扫描的辐射剂量。方法：选择57例行盆腔CT增强扫描的患者作为研究对象，均行常规剂量（120 kV，200 mAs）及低剂量（120 kV，60 mAs）CT扫描。低剂量扫描分别行滤波反投影（FBP）重建、iDose 6迭代重建作为观察组；常规剂量扫描图像行FBP重建作为对照组。由2位医师观察记录2组的辐射剂量及图像质量评价的主客观指标。结果：观察组辐射剂量为对照组的25.71%；观察组iDose 6迭代重建图像主客观指标与对照组差异均无统计学意义（均P＞0.05）。结论：iDose 6迭代重建技术可显著提高CT图像质量，有助于降低盆腔CT扫描的辐射剂量。

体层摄影术，X线计算机；迭代重建；辐射剂量；低剂量

［Abstract］Objective：To reduce the radiation dose of pelvic CT scan by using iDose6 iterative reconstruction to improve the quality of CT images.Methods：57 patients who should be performed pelvic enhanced CT scan were selected in our study.The patients were performed pelvic enhanced CT scan with standard radiation dose（120kV，200mAs）and low radiation dose（120kV，60 mAs）.The standard radiation dose images were reconstructed with filtered back projection（FBP）as control group，and low-dose images were reconstructed separately with FBP and iDose6 iterative reconstruction as test group.Two radiologists evaluated and recorded the radiation dose，objective and subjective image quality.Results：The radiation dose of test group was 26% of control group.No statistical difference was found between the low-dose images with iDose6 iterative reconstruction and test group ones.Conclusions：The iDose6 iterative reconstruction can improve the quality of the CT images to help reduce pelvic CT radiation dose.

［Key words］Tomography，X-ray computed；Iterative reconstruction；Radiation Dosage；Low dose

盆腔CT扫描时，降低辐射剂量对保护患者的生殖腺及生殖细胞有重要意义。如不改变CT的重建算法，只大幅降低剂量意味着降低CT图像的质量。iDose 6是适用于低剂量扫描条件的新重建算法，较目前常规应用的滤波反投影（filtered-back projection，FBP）重建，可在更低剂量条件下获得高质量图像。本文旨在探讨使用迭代重建时，大幅降低盆腔CT扫描的辐射剂量能否保证图像质量。

1　资料与方法

1.1一般资料选择山东中医药大学附属医院及山东省肿瘤防治研究院2015年1—6月收治的57例体质量指数在24以下、需行盆腔CT增强扫描的患者作为研究对象。男30例，其中腹股沟疝3例，膀胱乳头状瘤5例，慢性前列腺炎6例，前列腺癌8例，直肠癌8例；女27例，其中卵巢癌7例，卵巢囊腺瘤7例，子宫肌瘤9例，子宫颈癌2例，盆腔畸胎瘤2例。年龄19～35岁，中位年龄31岁。低剂量扫描图像分别行FBP重建、iDose 6迭代重建作为观察组，常规剂量扫描图像行FBP重建作为对照组。

1.2仪器与方法使用Philips 256层CT扫描机，准直64×0.625 mm，螺距0.9，旋转时间0.75 s。采用高压注射器经肘静脉注射优维显（300 mgI/mL）75～90 mL，流率3.0 mL/s。以常规剂量（120 kV，200 mAs）在注射对比剂后30、60、120 s分别行动脉期、静脉期、延迟期扫描。静脉期扫描完成后立即行低剂量扫描（120 kV，60 mAs）。扫描范围：双侧髂嵴连线至耻骨联合下缘。图像原始采集层厚1 mm，重建层厚6 mm，矩阵512×512。常规剂量扫描后行FBP重建，低剂量扫描后分别使用FBP重建、iDose 6迭代重建。2种重建图像上传至PACS。

1.3图像分析挑选常规剂量扫描后的静脉期图像和低剂量扫描后的图像，隐藏扫描剂量和重建方法的信息后由2位诊断医师观察记录CT剂量容积指数（CT dose index volume，CTDIvol）和剂量长度乘积（dose lenth product，DLP）。

图像质量评价的客观指标：测量每位观察对象双侧臀中肌的CT值（取其平均数 CT1）和标准差（SD），SD即为图像噪声值；测量膀胱中尿液的CT值（CT2）。分别计算SNR及对比噪声比（CNR），SNR= CT1/SD；CNR=（CT1-CT2）/SD。

图像质量评价的主观指标：①对图像粗糙程度（包括主观粗糙感和伪影程度）进行4分法评价。1分，粗糙且伪影严重，无法诊断；2分，较粗糙且伪影较显著，诊断较困难；3分，略粗糙且伪影存在，尚能诊断；4分，质量良好。②对图像细节显示情况进行4分法评价。1分，直径＜0.2 cm的血管、小淋巴结、双侧输尿管和肌间隙等细节完全显示不清；2分，上述细节显示较模糊，判断较困难；3分，显示较清晰，基本可判断细节；4分，显示清晰。③对图像能否用于诊断进行4分法评价。1分，无法用于诊断；2分，图像质量较差，较难作出准确诊断；3分，图像质量尚可，基本不影响诊断；4分，完全不影响诊断。各主观指标以≥3分作为图像满足诊断需求的标准。

1.3统计学方法使用SPSS 18.0软件进行统计分析。客观指标采用配对资料t检验；主观指标采用Wilcoxon秩和检验进行分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1辐射剂量常规扫描时CTDIvol平均为（16.11 ±0.034）mGy，DLP平均为（489.56±15.44）mGy·cm；低剂量扫描时CTDIvol平均为（4.18±0.032）mGy，DLP平均为（125.85±7.23）mGy·cm，分别减少至常规剂量的25.95%、25.71%。

2.2图像质量低剂量扫描后，FBP重建图像的SD、SNR、CNR与常规剂量扫描相比差异均有统计学意义（均P＜0.05）（表1）；CT值差异无统计学意义（P＞0.05）。iDose 6迭代重建图像与常规剂量扫描相比，SD、SNR、CNR差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表1　图像质量客观指标（±s）

表1　图像质量客观指标（±s）

注：SD，图像噪声值；CT1，双侧臀中肌的平均 CT值；CNR，对比噪声比；FBP重建，滤波反投影重影。t*、P*，FBP重建与对照组比较；t#、P#，iDose6迭代重建与对照组比较。

组别　SD（HU）　CT1（HU）　SNR　CNR常规剂量组　11.41±1.5160.34±5.454.89±0.97 4.42±0.88 FBP重建　21.99±5.8361.36±5.982.77±0.68 2.51±0.81 iDose6迭代重建11.21±3.4360.88±6.015.03±1.72 4.58±1.39 t*　-13.24　0.88　19.8　15.95 P*　0.00　0.74　0.00　0.00 t#　0.71　0.91　-1.77　-1.33 P#　0.48　0.76　0.08　0.19

各组图像质量主观指标见表2。低剂量扫描经FBP重建，图像的3个主观指标明显下降：图像粗糙程度评分、图像细节显示能力评分、图像能否用于诊断评分与对照组差异均有统计学意义（均P＜0.05），图像无法用于诊断。而经iDose 6迭代重建后，主观指标与对照组差异均无统计学意义（图1）（均P＞0.05）。

表2　图像质量主观指标

3　讨论

随着CT的广泛应用，其电离辐射也越来越受到重视。已有学者对低剂量CT应用于肺癌筛查及儿童颞骨CT扫描等方面进行研究［1-2］。20岁的女性患者冠状动脉CTA检查后，约0.67%的概率发生恶性肿瘤，故有研究者通过双低剂量CT冠状动脉成像来减少患者接受的辐射剂量［3-4］。育龄女性更应减少CT扫描时电离辐射对于生殖细胞产生的不良影响。

CT扫描时可通过降低mAs及kV、增大螺距等减少辐射剂量。降低kV同时提高管电流既可降低剂量，又能保证图像质量［5］。但通过降低kV减少辐射剂量易改变图像的对比度。这是因为降低kV，X线光子能量减低，人体组织吸收系数升高，图像CT值发生改变。为保证CT值不变，本研究采取降低mAs的方法，优点是不改变X线光子的能量，观察组图像CT值不变；缺点是增大图像的量子噪声，降低图像密度分辨力及空间分辨力。通过降低mAs的方法减少腹部及盆腔CT检查的辐射剂量，在保证图像质量的同时能将辐射剂量降至常规的22%～50%［6-8］。盆腔内充满尿液的膀胱及脂肪形成天然对比，故本研究在前人成果的基础上使用60 mAs行盆腔扫描，辐射剂量减少至常规值的25.71%。

目前大多数CT采用的FBP重建。其优点是重建时间短，缺点是对噪声比较敏感，重建滤波器会成比例的放大所得噪声，低剂量扫描不能保证图像质量。故本研究中低剂量扫描后所得图像主客观质量评价指标均与常规剂量扫描有较大差异，图像无法诊断。迭代重建特点是创建“修正循环”：基于初始的实际投影形成重建图像后，运算出一个新的可以得到更加精准图像的投影，即预期图像投影，将之与实际投影相比较，求出校正系数，再对初始图像进行修正，将新的重建图像替代初始图像，对修正后的图像再进行新的迭代过程，直至生成的重建图像与前一幅图像无限接近、系统无法识别而终止迭代修正过程。每次迭代修正过程，都用非线性图像处理算法提高图像的空间分辨力并降低图像噪声。这种重复的过程是迭代算法抑制图像噪声的基础。iDose迭代重建技术首创对投影数据中的错误进行识别和修正，在CT数据的投影空间和图像空间构造多噪声模型，用以刻画和处理噪声。在重复迭代过程中剔除噪声数据，同时保留正确的投影数据，保证抑制噪声的同时不影响组织结构及密度差异的显示。iDose迭代重建还可在CT数据的投影空间和图像空间构造解剖模型，在降低噪声的同时保留正常组织结构，确保图像的真实性。iDose 1～iDose 7代表不同的重建等级，级别越高，降噪能力越强，处理速度越慢。iDose 7主要用于高分辨力重建，我们选择iDose 6进行研究。

本研究中在客观评价指标方面，观察组iDose 6迭代重建后图像噪声较FBP重建减少约49.02%，与对照组差异无统计学意义。SNR、CNR可反映图像质量，两者均与ROI的CT值和噪声相关。iDose 6迭代重建对图像CT值没有影响，且明显减少图像噪声，故经iDose 6迭代重建后图像的SNR和CNR显著改善，两者较FBP重建分别提高了81.59%、82.47%。

在主观评价指标方面，通过iDose 6迭代重建，可有效减少图像噪声和伪影：观察组经iDose 6迭代重建后图像粗糙程度与伪影方面评分与对照组相同。仅2位男性患者体格强壮，低剂量图像粗糙感明显并伴有伪影，虽经iDose 6迭代重建图像改善，但仍较粗糙。图像细节显示情况反映的是图像的空间分辨力。Hosch等［9］用86 mAs行冠脉造影时使用iDose重建可将图像空间分辨力提高约30%。本研究观察组经iDose 6迭代重建后图像细节可达常规剂量图像水平，而FBP重建图像。低剂量扫描后FBP重建图像无法用于诊断，而iDose 6迭代重建的图像除上述2位患者外，其他均与对照组无差异，可满足诊断要求。

本研究的不足之处在于未比较FBP重建与iDose 6迭代重建耗时。iDose迭代重建较FBP重建运算量巨大［10］，若所有患者均用iDose迭代重建将大大增加工作站负荷，延长重建时间。且本研究均采用体质量指数正常的患者作为研究对象，肥胖患者未纳入研究。

综上所述，使用迭代重建取代FBP重建有着广阔的应用前景，除iDose迭代重建外，类似的还有自适应统计迭代重建技术（ASIR技术），目前已应用于泌尿系结石诊断、腹部及盆腔低剂量CT的研究等［11-13］。根据本研究，对年轻或有生育要求的患者行盆腔扫描时，通过降低mAs的方法辐射剂量可降至不足原来的1/3，再利用iDose 6迭代技术重建图像，可获得符合诊断要求的图像；或对某些因为体型原因导致的常规剂量扫描后图像伪影噪声较大而难以诊断的情况，利用iDose 6迭代重建可改善图像质量、提高诊断效能。

图1　男，30岁，直肠癌患者　图1a～1c　分别为对照组、低剂量FBP重建、低剂量iDose 6迭代重建图像　图1b　图像粗糙程度、图像细节显示情况、图像能否用于诊断的评分分别为2、2、2分　图1c　上述3项评分分别为3、3、4分。

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Application of iDose 6 iterative reconstruction on reducing radiation dose of pelvic CT

SUN Haoyang，LI Wenwu.Shang-dong Cancer Hosptial and Institue，Jinan，250001，China.

10.3969/j.issn.1672-0512.2016.05.010

李文武，E-mail：sunhy85@163.com。

2015-12-01）