自适应统计迭代重组技术对儿童胸部CT辐射剂量和图像质量的影响

尹春红 李洋 宋庆花 宋修峰 郭金

儿童胸部计算机断层扫描成像（computed tomography,CT）是一项常用的影像检查技术，许多学者［1］致力于满足诊断的基础上降低CT辐射剂量。自适应统计迭代重组（adaptive statistical iterative reconstruction Veo,ASIR-V）技术是目前被重点关注的一项热门技术，并可通过设置不同的权重和图像评分来进一步优化［2］，本研究通过在最新一代CT成像系统Revolution CT上采用前置ASIR-V技术及后置ASIR-V重组技术，来评价其在儿童胸部CT扫描中的应用价值。

资料与方法

1.临床资料

2018年1月13日～2018年2月9日 在 我 院行GE Revolution-CT扫描的280例患儿纳入本次研究，其中男154例，女126例，年龄范围为2个月～13岁，平均6.56±3.25岁。280例患儿随机分成4组，每组70例。

2.仪器与方法

采用GE Revolution-CT进行儿童胸部平扫，280例按扫描时间随机分成4组，每组70例，对照组设为A组，前置ASIR-V权重分别设置为0%,实验组设为B～D组，前置ASIR-V权重分别设置为70%、80%和90%。对照组（A组）采用传统无迭代算法；实验组B、C、D组（各70例）分别采用70%、80%、90%前置ASIR-V扫描，分别得出数据为B、C、D组，管电压80 kV，管电流采用自动毫安（Smart mA 10-720）技 术，螺 距0.984∶1，转 速0.28 s/转，扫描层厚5 mm，噪声指数设为13。记录各组患者扫描的剂量长度乘积（DLP），计算并比较各组有效剂量（effective dose，ED）。

3.图像评价

包括图像的主观评分和客观评价。所有影像资料由三位有多年影像诊断经验的医师采用盲法共同审阅，对影像征象不一致处，由三位医师经协商达成一致。

主观评价：采用5分法对图像进行主观评分［5］，评分标准：5分（优异）：图像解剖细节清晰，边缘锐利，无明显噪声；4分（良好）：解剖细节尚清晰，噪声稍增加；3分（中等）：大部分解剖结构显示可满足诊断，噪声明显但可接受；2分（较差）：解剖细节模糊，辨识困难，噪声明显；1分（极差）：图像不能用于诊断，噪声很明显。3分及以上符合临床诊断需求。

客观评价：于气管隆突层面测量各重组图像的皮下脂肪、竖脊肌设定兴趣区（ROI）为圆形，大小100～120 mm2），记录各ROI的CT值和SD值。同时以背部竖脊肌为参考计算皮下脂肪、竖脊肌的信噪比（signal-noise ratio，SNR）。各组织的CT值和SD值取3层的平均值。

4.统计学分析

采用单因素方差分析比较各重组图像的SD值及SNR的差异，采用非等级资料秩和检验统计比较两组图像的主观质量评分。P＜0.05存在统计学差异。

结 果

本组280例儿童的年龄范围为2个月～13岁，平均年龄6.56±3.25岁。A组平均ED值为1.3±0.22 mSv，B组平均ED值为0.68±0.06 mSv，C组 平 均ED值 为0.37±0.38 mSv，D组 平 均ED值为0.15±0.03 mSv（图1）。

本组患儿80 kv低管电压胸部CT扫描的平均辐射剂量0.47±0.08 mSv小于0.5 mSv，随着迭代权重的增加（70%～90%），胸部B、C、D组辐射剂量较A组降低（均P＜0.05），权重为90%时剂量降到最低，但是图像质量得不到保证，这时在原始数据基础上进行后置ASIR-V重组技术，基本可以满足临床的需求。

图像质量评价方面，在肺窗及纵隔窗图像上，70%ASIR-V组具有较好的图像质量，显示图像细节 更优，其脂肪、肌肉的SD值（12.09±3.44，12.37±3.58）明显低于0%及80%、90%ASIR-V组的相应SD值（P=0.036＜0.05），SNR（4.83±0.62，2.93±0.54）明显高于0%及80%、90%ASIR-V图像的相应SNR值（P=0.053＜0.05）（表1）9；同时，70% ASIRV组在肺窗及纵隔窗的主观评分（4.15±0.51，4.09±0.53）亦优于0%及80%、90% ASIR-V图像的评分值（P=0.042＜0.05）（表1）。后置ASIR-V可改善图像质量，D组的原始数据图像在进行了后置ASIR-V重组技术，基本满足诊断需求。

讨 论

由于CT图像是没有前后组织重叠的真正断面图像，具有较高的密度分辨率，CT扫描速度很快，小孩镇静要求低，空间分辨率高。然而低剂量CT成像始终是儿童CT发展的核心发展方向。现在急需解决的一个问题便是降低辐射剂量的同时保证能满足诊断需要的图像质量。目前临床上在肺部CT的检查中降低辐射剂量的主要方法是扫在描过程中减少扫描次数、增大扫描螺距以及降低管电流、管电压，然而这些传统的降低剂量的方法存在很大的缺陷，噪声值往往会升高，进而影响成像的质量［6］。儿童处在生长发育阶段，对射线更为敏感。

图1 对照组(A组)和实验组（B、C、D）CT图像；a）A组前置ASIR-V权重为0%肺窗图，b）纵隔窗图；c）B组前置ASIR-V权重为70%肺窗图；d）纵隔窗图；e）B组前置ASIR-V权重为80%肺窗图；f）纵隔窗图；g）B组前置ASIR-V权重为90%进行后置ASIR-V重组肺窗图；h）纵隔窗图。随着权重的增加，剂量逐渐减低，噪声先降低后升高，相应纵膈窗噪声值亦先降低后升高，而图像质量及主观评分图c、d最高

在迭代重组算法出现之前，临床上主流的算法是滤波反投影FBP技 术，但其对原始数据处理设计过于简单［3］，尽管运算时间比较短，但FBP重组算法已不能满足低辐射剂量、高图像质量的要求［4］。迭代重组技术选择性地识别并去除噪声，解决了FBP重组因条件下降而降低图像质量的问题，以达到提高成像质量的目 的［5］。迭代重组算法所需的投影数据少，可在低辐射剂量条件下重组较高质量的图像。目前ASIR-V是新一代迭代平台，Revolution-CT具有宽探测器、扫描速度快和图像清晰的优势，结合了ASIR的实时重组优势和VEO的多模型迭代优势，采用噪声模型、物体模型和物理模型，用于降低噪声，提高低密度对比度。其优势在于克服了传统迭代重组技术只能对图像进行后处理的缺点，在CT扫描前对权重进行设置，可更加主观、简便的减低辐射剂量［7,8］。

以往文献报道对前置ASIRV进行的权重设置一般是等间距［9,10］。儿童肺部疾病的高发，使得笔者加大权重的设置，通过对本组病例研究发现，随着前置ASIR-V权重的增加，有效剂量ED有所下降，这表明前置ASIRV技术可以有效降低辐射剂量。但当达到最佳权重范围，影像主观质量评价得分会随着ASIR重组技术权重的增加而降低。研究发现随着ASIR权重比例逐步提高，患儿图像锐利度逐渐下降，图像逐渐变得模糊，图像边缘处特别明显，使图像看上去很不自然，因此笔者在90%前置ASIR-V技术的基础上应用后置ASIR-V技术，进行后置ASIR-V设置后，有效克服了前置ASIR-V的缺点，同时还提高了低密度对比度。对其进行优化补充，从而筛选最优扫描方案，以达到降低胸部剂量的效果，又保证图像质量。

表1 前置ASIR-V技术不同权重下各组织的噪声值和信噪比、主观评分

在图像质量评价方面，理论上ASIR-V为100%，图像噪声最低，信噪比最好，图像最为光滑细腻［11］。本研究的儿童肺窗及纵隔窗上，结果举例分析如下：图1a、1c、1e、1g分 别 为A、B、C及应用后置ASIR-V的D组气管隆突层面的肺窗图像，可 见 随 着ASIR-V权重的提高，图像噪声逐渐减低，肺窗与胸壁之间的模糊效应逐渐增高；图1b、1d、1f、1h为A、B、C及应用后置ASIR-V的D组气管隆突层面的纵隔窗图像，而纵隔与肺交界层面的噪声在下降。B组像具有较好的图像质量，显示图像细节方面更优，其皮下脂肪个竖脊肌的SD值明显低于A、C、D组相应SD值，SNR值明显高于其余各组的相应SNR值，同时，B组图像在肺窗及纵隔窗的主观评分亦最优，这说明ASIR-V权重并非越高越好，有研究表明表明ASIR-V权重增加到一定程度后，图像会出现蜡像状伪影，过高的权重降低了图像质量，影响临床诊断［12］。70%前置ASIR-V总体评价高于其他组的数据，但是当本研究中前置ASIR-V为90%的时候，图像周边相对出现模糊边缘，这时在原有的数据基础上进行后置ASIR-V的重组，重组出的图像不仅剂量降了很多，图像质量刚刚满足临床的诊断要求。所以ASIR-V权重可以降低噪声，并不是越高越好。

本研究的不足：（1）入组病人的标准需要细化；（2）迭代重组的权重分组相对局限；（3）全部应用后置迭代重组，ASIR-V技术对图像噪声和影响还有待研究。

综上，ASIR-V重组技术可以有效的降低图像噪声，需要选取合适的ASIR-V权重的级别才能获得合适的儿童胸部平扫图像。