迭代重建技术在肥胖病人肾上腺CT成像中的应用

张任华　邓波红　周海军　黄和平　何琛波

迭代重建技术在肥胖病人肾上腺CT成像中的应用

张任华邓波红周海军黄和平何琛波

目的将自适应迭代重建技术（ASiR）用于肥胖病人的肾上腺CT成像，旨在评价ASiR在降低辐射剂量和提高影像质量中的应用价值。方法收集200例肥胖病人并行肾上腺CT扫描，男112例，女88例，年龄17～78岁，平均（54.22±18.63）岁，分为2组，各100例。A组行常规剂量的滤过反投影（FBP）重建，B组为降低剂量的ASiR 4个等级（未降低，分别降低30%、50%、100%）重建，所有重建图像传送至AW4.6工作站，分别由3名CT诊断医师采用双盲法对两组影像质量进行评价。采用t检验对比两组辐射剂量，单因素方差分析比较影像质量的客观指标（噪声、SNR、CNR）及主观评分，组间多重比较采用LSD-t检验。采用Kappa检验评价3名医师主观评分一致性。结果A组与B组4个不同迭代等级的重建影像进行比较，B组中各重建的肾上腺噪声、肌肉噪声及脂肪噪声均随迭代等级升高而下降，SNR及CNR随迭代等级的升高而升高（P＜0.05）。其中，ASiR50%时各部位噪声、肾上腺SNR与FBP重建相近（P＞0.05）。3名医师主观评分为一致性较好（Kappa=0.76）。影像质量显示能力评分由高到低依次为ASiR100%、A组FBP、ASiR50%、ASiR30%、ASiRNone（P＜0.05）。结论在肥胖病人肾上腺CT成像中应用ASiR技术显著降低了辐射剂量，ASiR（50%～100%）所得影像质量近似或优于传统FBP。

体层摄影术，X线计算机；肥胖；肾上腺；成像技术

Int J Med Radiol，2016，39（5）：477-480

多层螺旋CT由于时间、空间分辨力高，具有强大的后处理技术，在肾上腺肿瘤的定位和定性诊断中发挥着积极的作用，是肾上腺首选的检查手段[1]。目前，国内肥胖的高体质量指数（body mass index，BMI）病人较多，肾上腺CT扫描尚无标准化依据，随意性大，对影像质量控制带来很大难度，需不断提高管电压、管电流来减少噪声影响，但这会增加病人的辐射剂量。迭代重建技术具有获得低噪声影像的能力，因其能够较好地改善影像质量而成为目前的研究热点[2]。有研究者[3-5]采用迭代算法在鼻窦、胸部平扫及肾动脉成像等方面进行了初步研究，但鲜见在肥胖型高BMI病人的肾上腺成像方面的研究。本研究通过降低管电压及管电流，并联合基于原始数据的自适应迭代重建技术（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR）与常规剂量的传统滤过反投影（filtered back projection，FBP）成像对肥胖病人肾上腺进行CT扫描并综合对比分析，旨在评价ASiR在降低辐射剂量和提高影像质量中的应用价值。

1　资料与方法

1.1一般资料收集郴州市第一人民医院2014年12月—2015年10月经临床确诊肥胖并进行肾上腺CT平扫及增强扫描的200例病人，其中男112例，女88例，年龄17～78岁，平均年龄（54.22±18.63）岁。入组标准：13岁以上合作病人，25 kg/m2≤BMI＜40 kg/m2（正常BMI：19 kg/m2≤BMI＜24 kg/m2）,患高血压或血脂异常，可疑肥胖病人肾上腺异常。排除标准:严重心、肝、肾功能不全者，胸腰段行金属固定术，双手不能上举，不能屏气状态下扫描病人。根据重建方法的不同将病人分为对照A组（常规剂量的FBP重建）及研究B组[降低剂量的ASiR 4个等级（None、30%、50%、100%）重建]各100例，两组病人一般资料无差异，具有可比性（表1，均P＞0.05)。

表1　两组病人一般资料比较

1.2设备与方法采用GE Discovery CT 750 HD宝石CT扫描设备。所有病人均行肾上腺CT平扫，扫描部位以外做屏蔽防护，病人深吸气后屏气状态下扫描。范围自第12胸椎上缘至第1腰椎下缘，均采用容积扫描，矩阵512×512，螺距0.984∶1,进床速度39.37 mm/转,旋转时间1.0 s,视野190～220 mm2，层厚和层距均为3.75 mm，窗宽200 HU，窗位40 HU。 A组：管电压120 kV，管电流300 mA，采用FBP重建；B组：管电压100 kV，管电流190～220 mA，在CT扫描原始数据中选取None（FBP）、30%（弱）、50%（中）、100%(强)进行ASiR重建；两组重建层厚均为3.75 mm。CT平扫后即行动脉和静脉两期增强扫描：扫描范围及参数均与平扫相同，均经肘静脉注射非离子型对比剂碘普罗胺（300 mgI/mL），采用双筒高压注射器，剂量1.5 mL/kg，总量80～100 mL，注射流率2～3 mL/s，延迟时间分别为30 s和70 s。记录单次扫描容积CT剂量指数（CTDIvol）。所有重建图像传送至GE AW4.6工作站进行后处理。依据不同肥胖病人BMI的分类设置了相对应的肾上腺CT、ASiR的参数匹配，根据病人的BMI不同，可适当改变管电压、管电流、FOV及ASiR等级，见表2。

表2　肥胖病人肾上腺CT、ASiR参数匹配表

1.3影像质量评价

1.3.1客观评价选择肾上腺平扫横断面影像的最大截面，分别测量肾上腺、膈肌角、肾上腺旁脂肪间隙的CT值，ROI设置为类圆形，面积是同层面肾上腺截面面积的1/2；如果肾上腺位置深而体积小或肾上腺腺瘤致脂肪间隙薄，则测量时ROI大小设置为肾上腺截面面积的1/4，并应适当调节ROI形状。噪声值取3次测量的平均CT值的标准差（SD），肾上腺信噪比（SNR）=CT值/SD值，对比噪声比（CNR）=（CT值肾上腺-CT值肌肉）/SD值肌肉。

1.3.2主观评价由3名CT诊断医师采用双盲法对重建影像质量进行评分：①4分，影像质量好，噪声极低，肾上腺显示清晰，无颗粒状噪声，无伪影，完全满足诊断要求；②3分，影像质量较好，噪声不高，肾上腺显示较清晰，有极少颗粒状噪声，无明显伪影，能满足诊断要求；③2分，影像质量一般，可见噪声，肾上腺显示较一般，有颗粒状噪声，有少量伪影，不影响诊断；④1分，影像质量差，可见大量噪声，肾上腺显示较差，有较多颗粒状噪声，有较多伪影，影响诊断要求，需重新后处理。

1.4统计学方法使用SPSS19.0软件包统计分析。计数资料以例表示，采用χ2检验比较。计量资料以均数±标准差（±s）表示，2组均数的比较采用独立样本t检验；3组以上比较采用单因素方差分析，组间多重比较采用LSD-t检验。采用Kappa检验评价3名医师主观评分一致性，Kappa值＜0为一致性差，0～0.20为一致性较差，0.21～0.40为一致性稍差，0.41～0.6为一致性中等，0.61～0.80为一致性较好，0.81～1.00为一致性好。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1平均剂量比较A组CTDIvol为（19.60±0.76）mGy, B组CTDIvol为（9.55±0.83）mGy。B组显著降低了辐射剂量（t=89.235，P＜0.01)，降低率51.28%。

2.2客观评价结果A组与B组4个不同迭代等级的重建影像进行比较，B组中各重建的肾上腺噪声、肌肉噪声及脂肪噪声均随着迭代等级升高而下降，SNR及CNR随着迭代等级的升高而升高（P＜0.05）；其中，ASiR50%时各部位噪声、肾上腺SNR与A组FBP重建相近（P＞0.05）（表3，图1）。与ASiR None相比，肾上腺噪声降低率：ASiR 30%为30.36%，ASiR50%为66.39%，ASiR100%为78.07%；SNR升高比率：ASiR30%为14.41%，ASiR50%为165.25%，ASiR100%为227.12%；CNR升高比率：ASiR30%为20.35%，ASiR50%为171.68%，ASiR100%为214.16%。

表3　各种重建方法获得的影像噪声、SNR及CNR的比较（±s）

表3　各种重建方法获得的影像噪声、SNR及CNR的比较（±s）

a与A组FBP比较，b与ASiRNone比较，c与ASiR30%比较，d与ASiR50%比较，P＜0.05

重建方式噪声SNRCNR肾上腺肌肉脂肪A组FBP6.55±0.907.78±0.857.62±0.832.97±0.543.70±1.09 ASiRNone 20.29±2.12a21.17±2.04a20.58±1.98a1.18±0.31a1.13±0.30aASiR30%14.13±1.47ab13.80±1.45ab18.65±1.48ab1.35±0.50ab1.36±0.41abASiR50%6.82±0.95bc7.50±0.82bc7.75±0.80bc3.13±0.46bc3.07±0.54abcASiR100%4.45±0.96abcd5.31±0.96abcd5.37±1.11abcd3.86±1.01abcd3.55±0.96abcdF2362.5592416.2152864.006370.164310.165 P＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001

2.3主观评价结果不同医师对各重建影像质量显示能力的主观评分见表4，3名医师主观评分为一致性较好（Kappa=0.76）。影像质量显示能力评分由高到低依次为ASiR100%、A组FBP、ASiR50%、、ASiR30%、ASiRNone（图1、2）。

表4　各种重建方法获得的影像质量显示能力主观评分（±s）

表4　各种重建方法获得的影像质量显示能力主观评分（±s）

a与A组FBP比较，b与ASiRNone比较，c与ASiR30%比较，d与ASiR50%比较，P＜0.05

重建方式评分医师A医师B医师C A组FBP3.45±0.643.43±0.663.58±0.59 ASiRNone1.31±0.53a1.30±0.48a1.28±0.47aASiR30%1.62±0.55ab1.64±0.56ab1.64±0.56abASiR50%3.15±0.64abc3.15±0.61abc3.14±0.60abcASiR100%3.77±0.45abcd3.75±0.46abcd3.72±0.47abcdF 391.249400.752446.484 P＜0.001＜0.001＜0.001

图1病人女，63岁，肾上腺CT平扫。降低剂量的ASiR 4个等级重建影像：A ASiRNone重建，B ASiR30%重建，C ASiR50%重建，D ASiR100%重建。影像质量随着迭代等级升高而显示更清晰。

图2　病人男，67岁，肾上腺CT平扫。常规剂量的FBP重建影像，左肾上腺结节SD12.71 HU，膈肌角SD11.84 HU，左肾上腺结节低密度影显示较清晰，同层面右肾上腺显示较差。

3　讨论

CT检查的广泛开展使CT辐射剂量也大幅增加，尤其对于敏感人群（如孕妇、儿童等）所造成的危害也越来越多地受到关注[6]。国际放射防护委员会在第102号出版物中指出，CT的辐射剂量常接近或超出致癌的水平[7]。目前，由于国内肥胖型高BMI病人越来越多，加之肾上腺位于腹膜后，其位置深、体积小、形态多变，对于传统CT扫描方法难以准确显示，需不断提高管电压及管电流，以减少肥胖所带来的噪声影响，弥补成像质量缺陷，但增加了病人的辐射剂量。管电压、管电流是决定辐射剂量的主要因素。为降低辐射剂量，可采取降低管电压、管电流等扫描技术，但同时影像噪声显著增加。当辐射剂量降低时，采用常规重建算法得到的影像噪声及伪影将随之增加，造成影像质量降低，影响诊断。因此，在降低剂量的同时，如何减少影像噪声显得尤为关键。随着计算机技术及CT设备的发展，迭代重建已成为CT影像重建的主流趋势[8-10]。如Laqmani等[11]和Co等[12]研究表明，迭代重建相比FBP可以降低影像噪声，保证影像质量，使得进一步降低辐射剂量成为可能。本研究在肥胖高BMI肾上腺CT成像中应用ASiR技术与传统FBP重建算法的比较，使迭代重建算法更合理地降低辐射剂量及降低影像噪声，亦能保证影像质量。

ASiR具有None、10%～100%不同等级，本研究选取其中弱、中、强的30%、50%、100%的3不同等级重建作为比较，而ASiR None的本质是采用FBP算法，是作为研究ASiR技术降低条件后观察CT影像质量及常规剂量的FBP的比较，是在ASiRNone基础上找出ASiR10%～100%的有更适合肥胖型高BMI肾上腺CT扫描的等级重建，才能完全满足诊断要求，以便更好地提高CT扫描技术的效率。

本研究中B组与对照A组进行比较，结果显示B组整体降低了辐射剂量，降低率达51.28%。与A组相比，B组各重建影像的肾上腺噪声、肌肉噪声及脂肪噪声均随着迭代等级升高而下降，SNR及CNR随着迭代等级的升高而升高（P＜0.05）；其中，ASiR50%时各部位噪声、肾上腺SNR与FBP重建相近,ASiR50%、100%与ASiRNone相比，这两组重建肾上腺噪声降低率、SNR及CNR升高的比率以其主观评分显示尤为突出。而ASiR None、30%的各项结果显示不明显，肾上腺影像质量得不到保证，不能作为本研究的理想重建等级匹配。所以，ASiR50%、100%重建影像噪声明显减少，密度分辨率大幅提高，肾上腺显示更清晰，在肥胖病人肾上腺CT成像中应用ASiR（50%～100%）时，保证了影像质量，是较为理想的重建等级匹配（表2）。

研究证实不同ASiR等级重建对肾上腺CT影像质量的影响是随着病人的MBI值越高所需要的ASiR重建的等级强度越大，即随着迭代等级提高，噪声逐步减少，影像质量明显提高。本研究也在一定程度上反映了提高肾上腺CT成像，以及应用ASiR的重建强度。但本研究也存在不足，例如没有根据不同重建强度去适应不同的组织病变，因此还有待今后进一步研究。

总之，对于高BMI肥胖者的肾上腺CT成像时应用ASiR技术能显著降低了辐射剂量，ASiR（50%～100%）所得影像质量均近似或优于传统FBP，具有较好的临床应用价值。

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[2]徐超，杨琳，于薇,等.迭代重建在双源CT冠状动脉成像中的应用[J].中国医学影像技术，2012,28：168-171.

[3]曾宪春,刘菊,韩丹,等.80 kVp扫描联合基于原始数据的迭代重建技术在儿童副鼻窦CT检查中的应用[J].中国医学影像技术，2015,31:1406-1409.

[4]李琼,于红,张丽,等.迭代重建技术对胸部低剂量CT图像质量影响的初步研究[J].中国医学计算机成像杂志,2014,20:191-194.

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[6]李锋坦,李东,张云亭.管电压对CT值测量、辐射剂量及图像质量影响的模型研究[J].中华放射学杂志,2013,47:458-461.

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（收稿2015-12-03）

Application of iterative reconstruction technique in CT imaging of adrenal gland in obese patients

ZHANG

Renhua,DENG Bohong,ZHOU Haijun,HUANG Heping,HE Chenbo.Center of Imaging,The First People’s Hospital of Chenzhou,Chenzhou 423000,China

ObjebtiveTo apply adaptive statistical iterative reconstruction(ASiR)technique in CT imaging of adrenal gland in obese patients to reduce the radiation dose and improve the image quality.MethodsAdrenal gland CT scans of 200 obese patients were collected,including male 112 cases,female 88 cases,age 17-78 years old,mean age 54.22± 18.63 years old.Classfied patients into 2 groups,100 cases each.Group A underwent routine filtered back projection(FBP), and group B underwent ASiR using 4 grades(None,30%,50%,and 100%).The data of all patients were transmitted to the workstation(AW4.6),and were evaluated by three doctors with double-blind method.A t test was used to compare radiation dose two between the 2 groups.One way ANOVA with post hoc LSD-t test was used to compare the objective image quality indicators(noise,SNR,and CNR)and the subjective score.Kappa test was used to evaluate the consistency of subjective scores among the three doctors.Results Compared to the group A,the reconstructed image noise of the adrenal gland,muscle and fat were decreased with the increasing of the iterative rank,while SNR and CNR were increased with the increasing of the iteration level(P＜0.05)in the group B.Among the sub-groups of group B,when ASiR 50%was used,the SNR,FBP,and reconstruction noise did not significantly differ at each region of adrenal gland(P＞0.05).The subjective scores from three doctors were consistent well(Kappa=0.76).ASiR100%achieved the best image quality,followed by group A FBP,ASiR50%, ASiR30%,and ASiR None(P＜0.05).ConclusionThe ASiR technique in CT imaging of adrenal gland in obese patients could reduce the radiation dose.ASiR 50%～100%is comparable even better than FBP in image quality.

Tomography,X-ray computed;Obese;Adrenal gland;Image techniques

10.19300/j.2016.L4037

R445.3；R586

A

郴州市第一人民医院医学影像中心，郴州423000