迭代重建和滤波反投影重建在脑实质血肿低辐射剂量CT复查中的应用

徐延峰，康立清，于淑靖，张力，车延旭，陈跃峰

（河北省沧州市中心医院 CT诊断科，河北 沧州 061001）

CT检查带来的X射线辐射风险被人们重视，低剂量CT（low dose computed tomography，LDCT）扫描的研究广泛开展，但辐射剂量的降低造成图像噪声增大，限制CT辐射剂量的降低程度。随着迭代重建（iterative reconstruction，IR）的方式逐渐在新型CT设备中广泛应用，图像的噪声得以一定程度的减低，为进一步降低CT扫描辐射剂量成为可能[1-3]。本文探讨IR联合低辐射剂量扫描在脑实质血肿CT复查中应用的可能性和优势。

1 资料与方法

1.1 病例选择

选取病程1周内因脑实质血肿需头部CT复查的成人90例，按随机数字表法分为3组，每组各30例。其中，男性47例，女性43例；年龄38～78岁，中位年龄59岁。所有病例均经患者和（或）家属知情同意。

1.2 方法

采用Aquilion PRIME 80排160层螺旋CT（日本东芝株式会社）。扫描方式Volume，扫描时间1 s，DFOV 25 cm，矩阵512×512，管电压120 kV，层厚7 mm。普通剂量组、低剂量1组、低剂量2组的管电流设置分别为200、150及100 mA。记录CT剂量列表显示的各组容积CT剂量指数（volume computed tomography dose index，CTDIvol）。扫描完成后对图像进行IR和滤波反投影重建（filtered back projection，FBP）2种不同的方式重建图像。

1.3 图像处理和质量评估

1.3.1 图像噪声测定选取IR及FBP两重建方式下同一层面的图像，排除存在各种伪影干扰的图像，对侧脑室体部仅含脑脊液的区域进行感兴趣区画定，记录CT值的标准差SD值作为图像的噪声指标（见图1）。图像质量主观评分：统一窗位（50 Hu）窗宽（100 Hu）并隐藏图像个人信息及扫描参数后由2位CT诊断主治医师采用5分制（见表1）盲法进行，出现评分不一致时，由1位CT诊断主任医师进行最终评分。

图1 图像噪声测定，选取左侧脑室内无积血、钙化及脉络膜区进行脑脊液CT值测定，记录SD值代表图像噪声水平

表1 图像质量5分制评分标准

1.3.2 图像质量主观评估统一窗位（50 Hu）窗宽（100 Hu），改变阅片工作站的显示设置，隐去患者个人信息和扫描参数后将研究图像导出另存。应用5分制对图像质量等级进行评分：5分：灰白质界限、蛛网膜下腔系统清晰可辨，病变显示清晰，无各类伪影，图像颗粒细腻均匀；4分：灰白质界限、蛛网膜下腔系统可分辨，病变显示基本清晰，基本无伪影，图像颗粒均匀但不很细腻；3分：灰白质界限、蛛网膜下腔系统隐约可分辨，病变尚可分辨，基本无伪影或少量伪影，图像颗粒不均匀；2分：灰白质界限、蛛网膜下腔系统分界不清，图像较模糊，颗粒粗糙，仅能显示对比解剖结构和病变，极易造成漏诊或误诊；1分：图像模糊、颗粒非常粗糙，难以区分正常解剖结构及病变。5分为优，4～5分为优良，3～5分为可用，1～2分为不可用。由2位均具有主治医师职称的CT诊断医师对全部图像盲法进行评分，出现评分不一致时，由1位主任医师职称的CT诊断医师进行再评分并作为最终评分。

1.4 统计学方法

数据分析采用SPSS 22.0统计软件，计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 辐射剂量相关参数

200、150及100 mAs组的CTDIvol分别为36.6、27.5和 18.3 mGy。

2.2 3组图像质量和图像质量噪声评分比较

相同剂量水平IR组的图像质量优于FPB组（P＜0.05）。IR 图像100 mAs组较 200 mAs组图像噪声高（P＜0.05），而主观评分差异无统计学意义（P＞0.05）；FBP图像 100mAs组较 200 mAs组噪声高而主观评分低（P＜0.05）；FBP图像150 mAs组较200 mAs组图像噪声高（P＜0.05），而主观评分差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2、3和图2。

2.3 相同剂量水平图像噪声评分比较

2.3.1 100 mAs与200 mAs两种剂量水平的IR图像比较图像质量评分比较，差异无统计学意义（P=0.161），图像噪声差异有统计学意义（P=0.025），100 mAs组较200 mAs组图像噪声高而主观评分差异无统计学意义（P＞0.05）。

2.3.2 100 mAs与200 mAs两种剂量水平的FBP图像比较两种剂量水平的图像质量评分和图像噪声比较，差异均有统计学意义（P评分=0.016，P噪声=0.000），100 mAs组较200 mAs组噪声高而主观评分低。

表2 各组图像质量噪声及评分 （n =30，±s）

表2 各组图像质量噪声及评分 （n =30，±s）

评分IR FBP IR FBP 200 mAs 6.34±1.04 9.81±1.53 4.39±0.82 4.13±0.46 150 mAs 7.51±0.86 10.56±1.44 4.07±0.79 3.79±0.48 100 mAs 8.01±1.15 13.19±1.54 3.68±0.63 2.92±0.56噪声辐射剂量

表3 不同重建方式和不同剂量组间图像噪声及评分比较 （±s）

表3 不同重建方式和不同剂量组间图像噪声及评分比较 （±s）

组别 噪声 t值 P值 评分 t值 P值100 mAs IR～100 mAs FBP -5.19±1.08 -26.353 0.000 0.80±0.41 10.770 0.000 150 mAs IR～150 mAs FBP 0.00±0.88 -19.129 0.000 0.63±0.70 5.188 0.000 200 mAs IR～200 mAs FBP -2.46±1.13 -11.953 0.000 0.40±0.50 4.397 0.000 100 mAs IR～150 mAs IR 0.50±1.46 1.873 0.071 0.20±0.93 1.185 0.246 100 mAs IR～200 mAs IR 0.66±1.53 2.373 0.025 0.13±0.51 1.439 0.161 150 mAs IR～200 mAs IR 0.16±1.17 0.768 0.449 -0.13±0.68 -1.072 0.293 100 mAs FBP～150 mAs FBP 2.63±2.02 7.145 0.000 0.10±1.03 0.532 0.599 100 mAs FBP～200 mAs FBP 3.40±2.45 7.574 0.000 -0.40±0.86 -2.562 0.016 150 mAs FBP～200 mAs FBP 0.80±1.86 2.239 0.033 -0.37±1.03 -1.943 0.062

2.3.3 150 mAs与200 mAs两种剂量水平的FBP图像比较两种剂量水平的图像质量评分比较，差异无统计学意义（P=0.062），两种剂量水平的图像噪声比较，差异有统计学意义（P=0.033），150 mAs组较200 mAs组图像噪声高而主观评分比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。IR组的图像质量优于FPB组，差异均有统计学意义（均P=0.000）。

图2 100 mAs扫描时同一层面图像

3 讨论

CT影像重建算法包括两种基本类型（IR和FBP）。IR较FBP相比存在运算过程复杂、数据量巨大及计算速度慢的缺点，但可在最终重建中改善噪声[4-6]。FBP是目前大多数商用CT机型所采取的标准CT重建技术，一直被作为CT图像重建算法的基础和金标准[7]。利用滤过功能或卷积算法平衡最终重建图像的噪声和空间分辨力[8]，该算法对投影数据量的要求较高，实际上限制CT扫描剂量的降低。为弥补噪声升高而导致的图像质量下降，各厂商分别新开发出各种图像后处理技术，比如美国GE公司的ASIR、德国SIEMENS公司的IRIS、荷兰PHILIPS公司的I DOSE等，其核心均是IR。国内外也有研究者采用IR技术对低剂量扫描的原始数据进行重建。研究发现，IR技术有降低辐射剂量，并使图像噪声减少的优势。在相同噪声水平下，扫描剂量可降低[9-12]。CT扫描图像质量与X射线辐射剂量成正相关，本研究得到的图像质量噪声水平和图像质量评分结果与之相符。降低辐射剂量虽会降低受检者的辐射风险，但图像噪声增加可能影响诊断准确性，因此LDCT的应用必须在保证图像主观评分能够满足临床应用的前提下开展。

脑出血病程1周内由于病情变化比较明显，往往需要进行多次CT扫描，从而提高受检者的累积辐射剂量，增大辐射损伤风险。因此，进行头部CT的LDCT扫描具有临床意义。结合IR较FBP在图像噪声方面的优势，在对因脑实质血肿进行LDCT头部扫描的同时，笔者对同一原始数据进行两种不同重建算法的成像，比较两种算法可接受的低辐射剂量扫描水平和IR算法在LDCT扫描中的可行性及优势。

图像噪声和主观评分的统计数据表明，虽然随着辐射剂量水平的降低，图像的噪声在逐渐增大，但阅片医生对图像的主观评分在一定程度内并未减低，100 mAs时IR和FBP图像的主观评分平均值分别为3.68分和2.92分，100 mAs的IR图像可以临床应用；而150 mAs FBP组的主观评分达3.79分，可临床应用。

脑出血病变可应用LDCT扫描是由于脑实质血肿的较高密度与周围脑组织存在相对良好的自然对比，加上血肿周围低密度水肿的出现增大自然对比，血肿的占位效应造成周围脑沟和脑室形态结构的改变，使病变的观察更为明显。相同辐射剂量水平时，IR较FBP噪声水平更低，所以可应用的LDCT辐射剂量更低，IR更具有优势。

综上所述，由于随着血肿的吸收，血肿本身与周围脑组织的自然对比逐渐降低，本研究仅针对病程1周内的复查患者进行，对血肿吸收期其它时间窗需要进行头部CT复查的患者进行IR的LDCT扫描是否具有优势仍需要扩大样本进行相关研究。且由于仅仅选择100和150 mAs两个水平与常规剂量水平进行比较研究，得到IR重建算法联合100 mAs水平的LDCT扫描与常规剂量扫描相当的结论，但对于能够进行应用的最低辐射剂量水平仍需要进一步研究。

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