多模型迭代重建技术与自适应统计迭代重建技术进行腹部血管低剂量CT扫描图像质量比较

崔慧

【摘要】目的 比较多模型迭代重建技术与自适应统计迭代重建技术进行腹部血管低剂量CT扫描图像质量。方法 选取2017年1月～2017年6月我院CT室进行腹部血管检查的患者120例，按照患者入选先后顺序分为ASiR-V及ASiR组，考察CT扫描成像的SD及CNR。结果 ASiR与FBP相比，SD降低48.99%；ASiR-V与FBP相比，SD降低64.74%；ASiR与FBP相比，CNR提高28.08%。ASiR-V与FBP相比，CNR提高35.49%。结论 与单一模型迭代重建算法ASiR相比，多模型迭代重建算法ASiR-V可进一步降低图像噪声，提高密度分辨力，从而改善图像质量。

【关键词】多模型迭代重建算法；自适应统计迭代重建算法；CT扫描；图像质量

【中图分类号】R816.5 【文献标识码】B 【文章编号】ISSN.2095-6681.2018.15..02

患者在进行CT检查的过程中受到的电离辐射问题日益受到广泛的关注，调查显示，医疗电离辐射占所有人类受到的电离辐射总量的48%，CT电离辐射又占到医疗电离辐射的49%[1]。CT电离辐射的最大危险在于其致癌性[2]。降低CT检查时患者辐射吸收剂量的方式主要包括两条路线，一是做好相关放射卫生防护，一是通过改变扫描模式降低辐射剂量。在成像模式一致的情况下，辐射剂量与成像质量成正相关[3]。例如，常用的重建算法，滤波反投影（filtered back projection，FBP），是一种传统的成像方式，FBP需要大量的投影数据才能对扫描部位进行成像，因此FBP扫描过程中需要充足的辐射剂量，辐射剂量保持较高水平。为了解决这一问题，CT通过提高工作站运算能力，设计新的迭代重建算法，在算法中加入系统噪声降低模型、提高密度分辨力、提高空间分辨力。GE的自适应统计迭代重建技术（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR），Siemens的正弦图确定迭代重建技术（sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE），Toshiba的自适应迭代剂量降低技术（adaptiveiterative dose reduction，AIDR）以及Philips的iDose技术等均代表了CT成像算法的先进技术[4]。特别的，GE的多模型迭代重建技术（ASiR-V）是最新技术之一，本研究将对AsiR-V与ASIR在图像质量和辐射剂量减低的方面进行比较研究，具体报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年1月～2017年6月我院CT室进行腹部血管检查的患者120例。入选标准：（1）患者具有正常的肝肾功能；（2）腹部动脉疾病CT检查需求患者；（3）无急性危及生命危险症状；（4）不存在对比剂禁忌症。排除标准：（1）患者肝肾功能异常；（2）存在危及生命危险的急性症状；（3）促在内对比剂禁忌症。

本研究经我院医学伦理委员会批准。本研究患者均签署知情同意书。

满足入选标准并根据排除标准进行排除后，共120例患者入选本研究。按照患者入选先后顺序分为ASiR-V及ASiR组，各60例。ASiR组包括男性39例，女性患者21例；年龄分布21～43岁，平均年龄38.8±12.4岁。ASiR-V组包括男性36例，女性患者24例；年龄分布23～48岁，平均年龄37.2±6.98岁。卡方检验及t检验显示，两组患者的性别比例及年龄分布不存在显著差异。

1.2 CT扫描设备及参数

ASiR组采用GE Healthcare Optima CT660的64-MDCT进行患者腹部血管扫描。管电压选择常规100 KV，管电流选择常规200 mA。转速选择0.6 s/转。螺距设置0.984。准直器宽度0.625 mm×64。首先以标准算法进行图像重建，再以ASiR算法进行0%及50%权重重建图像。0%即FBP成像；50%即图像由FBP图像及ASiR图像等比例混合获得。

ASiR-V采用GE Healthcare Revolution CT的256-MDCT进行患者腹部血管扫描。管电压选择常规100 KV，管电流选择常规200 mA。转速选择0.6 s/转。螺距设置0.992。准直器宽度0.625 mm×128。首先以标准算法进行图像重建，再以ASiR-算法进行0%及50%权重重建图像。0%即FBP成像；50%即即图像由FBP图像及ASiR-V图像等比例混合获得。

两组患者均采用碘普罗胺为对比剂，使用浓度为370 mg/mL，注射速率为4 mL/S，对比剂总使用量为90 mL。

1.3 图像质量分析

使用GE Healthcare的advantage workstation 4.6工作站进行图像处理。ROI面积89 mm2。ARiS及ARiS-V迭代过程中保持FBP及迭代图像中ROI位置及大小一致。对ROI的CT均值（M）及标准差（SD）进行准确记录。

计算图像噪声SD。SD=（SD肝+SD肾）/2。ASiR与FBP相比，SD降低百分比SD△%1=（SDFBP-SDASiR）/SDFBP×100%。ASiR-V与FBP相比，SD降低百分比

SD△%2=（SDFBP-SDASiR-V）/SDFBP×100%。

計算对比噪声比（CNR，contrast to noise ratio）。CNR=（CT肝-CT肾）/SD。ASiR与FBP相比，CNR提高百分比CNR△%1=（CNRASiR-CNRFBP）/CNRASiR×100%。ASiR-V与FBP相比，CNR提高百分比CNR△%2=（CNRASiR-V-CNRFBP）/CNRASiR-V×100%。

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0统计软件包分析。所有计量资料均以x±s表示，采用t检验进行组间比较。计数资料均以率表示，采用卡方检验进行组间比较。统计结果P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 两组患者SD比较

两组患者SD结果见表1。两组患者FBP图像的SD值差异不具有统计学意义（P2>0.05）。进行ASiR或ASiR-V不同算法迭代后，SD值差异具有统计学意义（P2<0.05）。同时，ASiR或ASiR-V迭代后与FBP图像的SD值差异均具有统计学意义（P1<0.05）。ASiR与FBP相比，SD降低百分比SD△%1=（12.88-6.57）/12.88×100%=48.99%。ASiR-V与FBP相比，SD降低百分比SD△%2=（11.94-4.21）/11.94×100%=64.74%。

2.2 两组患者CNR比较

两组患者CNR结果见表2。两组患者FBP图像的CNR值差异不具有统计学意义（P2>0.05）。进行ASiR或ASiR-V不同算法迭代后，CNR值差异具有统计学意义（P2<0.05）。同时，ASiR或ASiR-V迭代后与FBP图像的CNR值差异均具有统计学意义（P1<0.05）。ASiR与FBP相比，CNR提高百分比CNR△%1=（14.67-10.55）/14.67×100%=28.08%。ASiR-V与FBP相比，CNR提高百分比CNR△%2=（16.57-10.69）/16.57×100%=35.49%。

3 讨 论

降低CT辐射剂量成为电离辐射健康危害研究的重点方向[5]。然而FBP的内在特征又决定了无法实现降低剂量条件时保证图像质量，这是因为剂量降低意味着X线光子数量的减少以及噪声水平的升高。FBP重建算法已不能满足低辐射剂量、高图像质量的要求。近些年，迭代重建算法的开发已成为研究的热点。迭代重建算法所需的投影数据较FBP算法更少，可在低辐射剂量条件下重建较高质量的图像。随着计算机运算能力的大幅提高，迭代重建算法运算时间大幅缩短，已逐渐取代传统FBP算法。早期的迭代重建算法纳入了系统噪声模型，可提供比FBP重建算法质量更高的图像。噪声在成像的过程中是CT设备不可避免的只能用概率统计方法来描述的随机误差信号，会干扰有效信号的解读。噪声模型是采用多种数学方法对噪声的特性进行描述和表达，最终实现对噪声水平的控制。

有文献显示，在相同图像质量条件下迭代重建算法与FBP重建算法相比可降低辐射剂量25%～60%[6-7]。本次研究数据显示：ASiR与FBP相比，SD降低48.99%；ASiR-V与FBP相比，SD降低64.74%；ASiR与FBP相比，CNR提高28.08%。ASiR-V与FBP相比，CNR提高35.49%。与单一模型迭代重建算法ASiR相比，多模型迭代重建算法ASiR-V可進一步降低图像噪声，提高密度分辨力，从而改善图像质量。

参考文献

[1] 朱 正，赵心明，周纯武.宝石能谱单能量成像及自适应统计迭代重建技术在腹部低剂量CT扫描中的可行性研究[J].放射学实践，2017，32（4）：418-422.

[2] 相爱华，囤荣耀，杨 蕾，等.宝石能谱CT自适应统计迭代重建技术在儿童副鼻窦扫描中的应用[J].山东医药，2017，57（4）：59-61.

[3] 张 超，李小虎，丁倩芸，等.迭代重建技术在临床低剂量腹部CT扫描中的应用进展[J].中国临床医学影像杂志，2014，25（2）：117-119.

[4] 尤金涛，戚汝平，高原智，等.迭代重建技术在腹部血管低剂量CT扫描应用探讨[J].医学影像学杂志，2015，25（11）：2044-2046.

本文编辑：王雨辰