CT扫描技术获取原始数据行肺静脉3D建模技术的应用分析

李 强，李 正，吴清武，窦文广，岳军艳

肺静脉CT成像在我国临床上广泛应用，在肺静脉狭窄、肺静脉锁闭、肺静脉畸形等疾病诊断及心房颤动治疗中提供重大帮助。尤其是3D建模打印技术快速发展和改善，在诸多领域中显示出绝对优势，在众多心血管疾病诊疗中开创新途径，成为解剖学与传统影像学间的重要纽带。肺静脉3D建模打印是目前临床诊疗的新手段，提高术前病情、解剖结构的精准评估，指导手术方案制定，在临床教学和医患沟通中也占据重要地位[1-2]。因为肺静脉3D建模通过精准显示肺静脉与左心房解剖结构，模拟手术过程，从而使手术时间明显缩短，并提高成功率。但因为该技术建立在肺静脉CT扫描获得的原始数据上，数据的分辨率对后期建模有重要影响，临床通常通过提高CT扫描管电压和提高对比剂浓度达到提高分辨率的目的[3]。但根据合理应用低剂量原则，需要在确保获取最佳分辨率、保证优质3D建模效果的同时，尽可能减少病人辐射剂量；此外，目前许多研究者提出双低剂量能有效减少辐射剂量，但在处理原始图像时应该采取的权重自适应统计迭代重建(adapitive statistical iterative reconstruction，ASIR-V)尚不明确[4-5]。基于此开展本研究，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 纳入我院2018年2月—2018年12月拟行肺静脉3D建模的20例病人，随机抽取10例作为对照组，余10例作为观察组。纳入标准：体质指数(BMI)为20～25 kg/m2；签署知情同意书；年龄18～79岁。排除常规CT增强扫描禁忌证、精神病史、妊娠期和哺乳期女性。20例病人中，男11例，女9例；年龄29～58(43.17±9.43)岁。对照组，男6例，女4例；年龄29～55(43.23±8.93)岁。观察组，男5例，女5例；年龄32～58(42.90±8.78)岁。两组一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)。本研究获得我院伦理委员会批准(伦理批件编号：2017351)，另因不同权重ASIR-V重建中为同一组病人，故无须确认资料均衡性。

1.2 方法

1.2.1 CT扫描和后期处理 使用GE Revolution 256排(GE Health care，Milwaukee，USA)扫描仪。对照组使用350 mgI/mL高渗对比剂碘海醇，管电压为120 kVp。观察组使用320 mgI/mL低浓度等渗对比剂碘克沙醇，管电压为100 kVp。采用容积扫描，采集范围160 mm，视野25 cm，层间距0.625 mm，层厚0.625 mm，机架旋转速度为0.28 s/r，对比剂追踪手动激发，观察组对比剂以4.5 mL/s注射，共注射45 mL，迭代算法60%ASIR-V，管电流AUTO mA；对照组对比剂以5 mL/s注射，共注射50 mL，采用滤波反投影法(FBP)，管电流200 mA。对比剂追踪手动激发，感兴趣区设定在升主动脉水平，阈值100 HU，注射对比剂后8 s开始监测，监测间隔1 s，延时2 s扫描。均使用GE AW 4.7后处理工作站重建原始图像，观察组中不同权重ASIR-V除60%外，还包括20%、40%、50%和80%，层厚为0.625 mm。

1.2.2 数据测量与分析 肺静脉CT DICOM数据图像质量评估，客观指标：对比噪声比(CNR)、信号噪声比(SNR)、噪声。图像噪声采用左心房CT值标准差(SD)表示，SNR=左心房CT值/SD，CNR=(左心房CT值-脂肪CT值)/SD。肺静脉3D建模图像质量主观评价使用5分法，由好至坏评分为0～5分；3D模型质量非常好，血管锐利光滑，细节清晰无瑕，为5分；模型质量非常好或良好，血管平整性和光滑性佳，细节较清晰，无明显瑕疵为4分；模型质量良好，血管平整光滑，细节欠清晰，有轻度瑕疵，为3分；模型质量尚可，血光平整性和光滑性欠佳，细节模糊，有瑕疵为2例；模型质量差，血管不平整、不光滑，细节显示不清晰，瑕疵严重为1分。扫描剂量在扫描结束后测量，记录剂量长度乘积(DLP)和CT容积剂量指数(CTDIvol)，计算有效辐射剂量(ED)，ED=DLP×K，K即转换因子，根据欧盟委员会CT质量标准指南，K值取0.017 mSV/(mGy·cm)。

1.3 观察指标 比较观察组与对照组辐射剂量(ED、DLP、CTDIvol)。对比观察组与对照组3D图像质量主观评分。记录双低剂量下不同权重组(20%、40%、50%、60%、80%)3D图像质量客观指标(CNR、SNR、SD、图像CT值)和3D图像质量主观评分情况。

2 结 果

2.1 观察组与对照组辐射剂量比较 观察组ED、DLP、CTDIvol低于对照组(P<0.05)。详见表1。

表1 观察组与对照组辐射剂量比较(±s)

2.2 观察组与对照组3D图像质量主观评分比较 观察组与对照组3D建模质量主观评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。详见表2。

表2 观察组与对照组3D图像质量主观评分比较 单位：例(%)

2.3 双低剂量下不同权重重建3D图像质量客观评估结果比较 随着ASIR重建权重比例升高，CNR、SNR逐渐升高，SD逐渐降低，呈线性关系(P<0.05)；不同权重ASIR-V下图像CT值比较差异无统计学意义(P>0.05)。详见表3。

表3 双低剂量下不同权重重建3D图像质量客观评估结果比较(±s)

2.4 双低剂量下不同权重重建3D图像质量主观评分比较 随着ASIR-V升高，图像质量主观评分升高，80%时评分达到最高(P<0.05)。详见表4。

表4 双低剂量下不同权重重建3D图像质量主观评分比较(n=10) 单位：例(%)

3 讨 论

数字化与影像学快速发展，医学不断朝着精准化和个体化发展。3D建模已打印技术是一种可真实打印三维物体的技术，建立在堆积和离散原理之上，由计算机辅助设计通过成形设备，用材料累加法制成实物模型技术[6]。3D建模已在国内外各种复杂手术术前评估以及手术操练中应用，能提高手术个性化，提高手术操作熟练程度，最终为提高手术救治率做出贡献，弥补了传统影像学的不足[7-8]。

但是目前医学领域的3D建模仍然离不开影像学辅助，影像学质量决定了3D模型的仿真高度和质量，提升影像学数据质量是提高3D模型反映真实解剖结构精确性的重要途径[9-10]。然而提高CT影像数据质量，难免需要加大辐射剂量，双低CT扫描成为近年来研究热点，但关于双低CT扫描联合3D医学建模的报道较少。

本研究结果显示，观察组ED、DLP、CTDIvol低于对照组(P<0.05)。观察组3D图像主观评分中1分、2分、3分、4分、5分占比分别为0.00%、0.00%、20.00%、30.00%、50.00%，对照组分别为0.00%、10.00%、20.00%、30.00%、40.00%，两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。提示双低剂量既降低了CT扫描辐射剂量，又确保不降低后期3D建模图像质量。相对而言，双低剂量优势较常规剂量更大。这与曾宁等[11]研究报道的观察组肺静脉3D建模辐射剂量指标(ED、DLP、CTDIvol)低于对照组(P<0.05)，而两组肺静脉3D建模质量主观评分(使用5分评分法)比较差异无统计学意义(P>0.05)的结果一致。

已有报道中普遍显示低辐射剂量和低浓度对比剂能提高碘CT值，ASIR能抑制图像噪声[12-13]。ASIR算法是图像重组技术，与既往滤波反投影重组成像比较，ASIR利用矩阵代数，使用一种数学模型选择性识别并消除图像噪声，并最大限度保留图像真实性，既保留良好的图像空间分辨度，又降低了辐射剂量[14-15]。本研究分别以ASIR 20%、40%、50%、60%、80%进行对比分析，结果显示，随着ASIR重建权重比例升高，CNR、SNR逐渐升高，SD逐渐降低(P<0.05)；不同权重ASIR下图像CT值差异无统计学意义(P>0.05)。Gill等[16]在研究双低条件下，相对于FBP重建算法，ASIR为20%、40%、60%、80%时，图像噪声下降程度逐渐增加，分别为9%、21%、30%、45%、52%，CNR和SNR均逐渐提高(P<0.05)。Polf等[17-18]研究对比双低剂量CT扫描下不同权重ASIR-V肺静脉CT DICOM数据图像质量，发现随着ASIR-V升高，SD降低，CNR和SNR-V升高(P<0.05)，CT值差异无统计学意义(P>0.05)。说明提高ASIR-V能有效降低图像噪声。本研究中随着ASIR-V升高，图像质量主观评分升高，80%时评分达到最高(P<0.05)，3分、4分、5分占比分别为10.00%、60.00%、30.00%。提示ASIR能提高图像质量主观评分。在ASIR达到60%以上时，能保证低辐射剂量和低对比剂浓度和低图像噪声，确保3D建模图像质量。有研究报道在ASIR达到40%和60%时对双低条件下数据进行重建和冠状动脉3D建模，具有最高的图像质量主观评分，获得最高的图像质量，同时减少病人承受的辐射剂量[19-20]。

综上所述，用于BMI 20～25 kg/m2病人中320 mgI/mL低浓度等渗对比剂碘克沙醇、管电压100 kVP下的双低CT扫描技术，获取的原始数据结合ASIR-V重建算法60%以上时进行3D建模，能获得满意的3D建模效果，可减少辐射剂量，达到临床诊断要求。