迭代重建降噪算法在儿童及婴幼儿低剂量螺旋CT检查中的应用研究

朱 敏

（云南省曲靖市妇幼保健院医学影像科 云南 曲靖 655000）

近年来，随着CT设备及其图像后处理技术的快速发展，尤其是多排螺旋CT机的出现，使得对临床疾病的诊断水平及定位的精准度都有了显著提高，与此同时多排螺旋CT机在儿童及婴幼儿各种疾病诊断中的应用越来越广泛[1]。目前广泛认为CT检查是造成医源性辐射最重要的原因，因而如何在保障诊断要求和图像质量的前提下减少受检者的辐射剂量显得尤为重要。研究表明通过低剂量检查技术能有效减少辐射剂量，缺点是图像噪声显著增加[2]。本文主要研究在低剂量检查中，迭代重建降噪算法在确保图像质量，降低噪声中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

步骤一：采用联影uCT760 128层螺旋CT对体模进行容积扫描，选择四种不同的管电压（120、100、80、70）KV对体模进行扫描。具体参数为：KV（120、100、80、70），准直：20，螺距：1.3875，旋转时间0.8s，最小层厚：0.625，mAS：192。步骤二：收集我院2018年12月—2019年2月医学影像科CT室进行螺旋CT扫描的儿童60例，其中男性28例，女性32例，年龄1天～6岁，对60例患儿进行全肺低剂量（80KV）螺旋扫描。

1.2 检查方法

步骤一：为保证实验数据的可靠性，除修改KV值外，所有扫描参数均基本保持一致（对体模进行重复扫描）。步骤二：所有患者均采用联影uCT760 128层螺旋CT对患儿进行全肺低剂量（80KV）螺旋扫描。将患儿分为A、B两组，A组患儿未添加迭代重建算法，B组患儿添加迭代重建算法（3D KARL），3D KARL等级为九级。

2 结果

CT辐射剂量评价：辐射剂量评价包括CT扫描后系统自动生成的平均容积CT剂量指数[CT dose indexvolume，CTDI vol（mGy）]以及剂量长度乘积[dose length product DLP（mGy/cm）=CTDxL（扫描长度）]。其结果显示为辐射剂量显著降低。

表 辐射剂量比较

图像质量评价：由两位经验丰富的副主任医师采用双盲法（在未提前告知扫描参数的情况下），分别对A组（常规组）、B组（添加迭代算法组）图像进行图像质量评价，具体内容包括：图像对比度、密度分辨率、图像层次、伪影、噪声（测感兴趣区的SD值）、畸变几方面进行主观评价。其结果一致认为B组图像质量明显优于A组，且迭代等级越高图像质量越好。

综合结果分析：在儿童低剂量螺旋CT检查中，迭代重建算法可显著改善低剂量扫描时产生的噪声问题，证实低剂量扫描结合迭代重建算法在儿童及婴幼儿CT检查中的可行性。

3 讨论

3.1 儿童低剂量CT检查原则

与成人相比，儿童细胞分裂速度更快，对辐射更为敏感且受影响时间更长。因此，为了最大程度的降低儿童患者的辐射剂量，我们应严格遵循ALARA原则，即遵循“以尽可能低的剂量取得尽可能合理的结果（as low as reasonably achievable）”。使用低剂量检查技术是最有效和最直接的减少儿童及婴幼儿辐射剂量的方法。Naidich等在1990年首次提出低剂量的概念，原理是在不改变其他扫描参数的情况下，通过在一定范围内降低管电流，以达到降低辐射剂量的目的。随后，国内外医学家们对CT低剂量扫描技术进行了更加深入的研究，主要方法包括降低管电压、增大螺距和采用不同的后处理方法等。随着研究的不断深入，低剂量CT检查技术的可行性越来越高，迭代重建技术就是在这个背景下成形的并在临床实践中得以充分利用。

3.2 儿童CT检查安全防护措施

在进行必要的螺旋CT检查的同时做好患儿的防护显得尤为重要。我们通过多年的临床实践及研究，不断总结将儿童CT检查安全防护措施归纳为以下方面：不应将成人的扫描协议用于儿童；调整CT参数设置，以便在保持诊断图像质量的同时减少辐射剂量；尽量使用剂量调制功能，在合理降低扫描剂量的前提下提高图像质量和噪声的一致性；仅执行必要的CT检查及仅扫描目标器官或解剖区域；避免不必要的重复扫描；提升专业技术人员的业务水平；与患儿及家属沟通，争取得到配合以保障检查的成功；对无法配合的患儿，在检查前给以镇静，以减少重复检查。

3.3 迭代重建算法（3D KARL）

近年来，随着计算机技术和图像重建算法的不断发展、患者对低剂量成像的需求、迭代重建技术研究的不断深入，迭代重建技术在CT领域越来越受到广泛关注。多家公司推出了多种IR算法，按照迭代计算所利用的数据空间不同，可大致分为：仅在图像数据空间进行IR，仅在投影数据空间进行IR，在图像数据空间和投影数据空间中均进行IR三种[3]。迭代重建技术已经在CT检查中的多个领域取得了广泛的临床应用，采用迭代算法的扫描方式相对于采用标准计量及滤波反投影（FBP）重建算法的CT检查，其辐射剂量可明显降低。儿童及婴幼儿螺旋CT检查在保障诊断要求及图像质量的前提下，如何尽可能的降低辐射剂量成为了我们专科医院放射科医师及技师的首要任务。迭代重建技术的应用在降低辐射剂量的情况下，图像质量依然清晰且能满足诊断，为儿童及婴幼儿CT检查提供了技术支持[4]。

我院引进的联影uCT760128排螺旋CT机采用双域（投影域和图像域）迭代技术，在大幅降低扫描剂量的同时，通过人体形态结构学修正，分别在投影域、图像域进行广义梯度收敛迭代降噪，达到常规剂量的图像质量。该重建技术利用迭代算法对图像噪声加以抑制和校正，得到更加清晰的图像，改善图像质量的同时明显降低辐射剂量。