低剂量CT检查泌尿系统结石中迭代重建技术对CT图像的影响

陈识 宋曼

泌尿系统结石也称为尿石症，是临床常见的泌尿系统疾病。肾、膀胱、输尿管、尿道的任何部位均可见结石，不同部位结石患者临床症状也不同，肾、输尿管结石以肾绞痛和血尿为主要临床表现，而膀胱结石主要以排尿困难和排尿疼痛为主要表现[1]。快速正确的诊断是泌尿系统结石治疗的前提[2-3]。CT是临床常用的诊断手段，具有较高的敏感度和准确度，但是CT具有辐射较大的缺陷，多次的CT辐射会对人体产生一定的伤害，而降低辐射剂量又会影响影响的清晰程度[4]。因此如何在降低CT辐射剂量的同时确保所得影像的准确度就成为研究的重点课题之一。近年来厦门大学附属第一医院在泌尿系统结石的CT检查中采用了迭代重建技术（ASIR），为了观察低剂量CT检查中采用ASIR对CT图像质量等的影响，本院进行了本次研究，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2019年1-12月本院进行泌尿系统结石诊断治疗的400例患者。纳入标准：（1）随后经手术治疗确定泌尿系统结石部位、数量；（2）年龄18～80岁[5]。排除标准：（1）只在本院检查，但未进行后续治疗；（2）神志不清，或者有精神经疾病病史，无法配合进行CT检查；（3）有其他CT检查禁忌证；（4）不同意参与本次研究[6]。使用随机数字法将其分为观察组和对照组，各200例。观察组男112例，女88例；年龄24～77岁，平均（52.14±7.33）岁；平均体质量指数（BMI）为（19.51±2.13）kg/m2。对照组男127例，女73例；年龄25～79岁，平均（53.22±7.81）岁；平均BMI为（19.33±2.79）kg/m2。两组基线资料比较差异无统计学意义（P>0.05），有可比性。本次研究报请医院伦理委员会研究并予以批准，患者对本次研究知情同意。

1.2 方法

所有患者均使用Discovery CT750 HD型能谱CT机（美国GE公司）进行检查。患者扫描前30 min使用300 ml饮用水，检查时取仰卧位，扫描范围从T12水平至耻骨联合下缘，扫描过程中嘱患者屏住呼吸。对照组：患者使用常规剂量进行扫描。管电压为120 kV，管电流范围10～400 mA，旋转时间为0.5 s/r，螺距为1.375︰1，噪声指数13。观察组：患者使用低剂量进行扫描。管电压为120 kV，管电流范围10～400 mA，旋转时间为0.5 s/r，螺距为1.375︰1，噪声指数25。所有取得图像采用滤过反投影技术（FBP）及ASIR技术进行处理，重建的层厚为1.25 mm，ASIR权重分别设定为20%、40%、60%、80%，在GE ADW4.3工作站完成所有图像测量工作。由2名资深医师分别对图像进行阅片，观察结石的数量、大小、部位，并对图像质量进行评分。

1.3 观察指标及评价标准

1.3.1 两组图像质量比较 比较两组图像在FBP及20%、40%、60%、80% ASIR处理下的质量，评分标准采用图像质量4级评分方法：图像显示清晰，无伪影和错层的图像评1分；出现轻度伪影或者错层的图像评2分；有中度伪影和错层的图像评3分；有严重伪影和错层的图像评4分。1～3分图像能够用来临床诊断，4分图像不能用于临床诊断[7]。

1.3.2 两组诊断准确率比较 以手术诊断结果为最终诊断结果，比较两组图像在80% ASIR处理下结石位置（肾脏，输尿管上、中、下段，膀胱）和结石大小（<3 mm、≥3 mm且<5 mm、≥5 mm且<10 mm、≥10 mm）的诊断准确率。

1.3.3 两组辐射剂量比较 比较两组CT剂量指数（CTDI）、CT剂量长度乘积（DLP）及有效辐射剂量（ED）情况。ED=DLP×W，其中W为转换因子，根据欧洲CT质量标准指南规定，腹部转换因子为0.015。

1.3.4 两组图像噪声水平比较 比较两组图像在FBP及20%、40%、60%、80% ASIR权重设定处理下的图像噪声水平，选择肝右叶、体表脂肪及腰大肌（L5水平）作为感兴趣区，大小70～110 mm2，记录ROI CT值的标准差，作为图像的噪声水平进行比较。

1.4 统计学处理

用SPSS 19.0统计学数据处理软件处理研究中所有相关数据，计量资料以（±s）表示，采用t检验，计数资料以率（%）表示，采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组图像噪声比较

在 FBP、20% ASIR、40% ASIR、60% ASIR、80% ASIR处理方法下，观察组脂肪、肝右叶、腰大肌的噪声均高于对照组（P<0.05），且噪声随处理方法均呈现依次降低的状态。但观察组80% ASIR条件下的脂肪、肝右叶、腰大肌的噪声与对照组FBP条件下的噪声比较差异无统计学意义（P>0.05），见表1。

表1 两组图像噪声比较[HU，（±s）]

表1 两组图像噪声比较[HU，（±s）]

*与相同处理下对照组相同部位比较，P<0.05。#与对照组FBP处理下相同部位比较，P>0.05。

组别 部位 FBP 20% ASIR 40% ASIR 60% ASIR 80% ASIR对照组（n=200） 脂肪 24.02±3.15 21.44±2.88 18.29±2.54 15.22±2.76 13.71±1.77肝右叶 30.03±3.61 26.77±2.51 22.31±2.57 19.20±2.42 15.33±2.77腰大肌 28.55±3.73 25.13±3.02 21.06±2.91 17.51±2.54 15.30±2.31观察组（n=200） 脂肪 43.27±8.19* 38.31±7.55* 33.53±6.22* 29.15±5.53* 24.04±4.22*#肝右叶 54.32±8.71* 47.88±7.55* 41.09±7.24* 34.52±5.09* 30.03±3.61*#腰大肌 53.27±8.97* 43.18±7.90* 38.66±6.52* 33.15±6.02* 27.77±4.29*#

2.2 两组诊断准确率比较

两组图像在80% ASIR处理下结石位置和大小诊断准确率比较差异均无统计学意义（P>0.05），见表2。观察组患者CT重建图像见图1，对照组患者CT重建图像见图2。

表2 两组诊断准确率比较（%）

表2（续）

注：患者女，65岁，左肾及输尿管上段结石，噪声指数=13，图A为FBP重建图像，图B为40% ASIR重建图像，图C为60%ASIR重建图像，图D为80% ASIR重建图像。

2.3 两组辐射剂量比较

观察组CTDI、DLP、ED均明显低于对照组（P<0.05），见表3。

表3 两组辐射剂量比较（±s）

表3 两组辐射剂量比较（±s）

组别 CTDI DLP（mGy·cm） ED（mSv）观察组（n=200） 23.41±5.82 224.61±85.44 3.37±1.28对照组（n=200） 34.09±6.77 382.93±94.28 5.74±1.41 t值 11.963 12.443 12.443 P值 0.000 0.000 0.000

2.4 两组图像质量比较

观察组图像在FBP及20%、40%、60%、80%ASIR权重设定处理下质量评分分别为（1.82±0.39）、（1.57±0.24）、（1.46±0.13）、（1.22±0.08） 分，均高于对照组（P<0.05），见表4。

表4 两组图像质量比较[分，（±s）]

表4 两组图像质量比较[分，（±s）]

组别 FBP 20% ASIR 40% ASIR 60% ASIR 80% ASIR对照组（n=200） 1.94±0.38 1.67±0.32 1.22±0.31 1.00±0.00 1.00±0.00观察组（n=200） 2.11±0.39 1.82±0.39 1.57±0.24 1.46±0.13 1.22±0.08 t值 4.415 4.205 12.625 50.041 38.891 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

3 讨论

泌尿系统结石是由晶体物质在泌尿系统内堆积所导致的，在发病之前可以无任何临床症状，发病后根据结石嵌顿的位置不同而出现不同表现，是导致尿路梗阻和尿路感染的主要原因之一[8-9]。泌尿系统结石的诊断是后续治疗方案确定的重要依据。对于较小的结石，可以采用保守治疗，而体积较大，或者患者症状严重的结石可以采用微创手术的方法进行取石[10]。超声、CT、MRI等影像学检查方法是泌尿系统结石诊断的重要依据。超声检查虽然没有辐射，但是影响因素较多，准确率较低[11]。MRI虽然诊断的准确率高，但是价格昂贵，对患者的限制较多。CT具有准确率高，应用范围广，价格低廉的优势，但是如何降低辐射剂量一直是临床研究的重点课题。

随着CT技术的发展，自动管电流技术的出现使患者接受的辐射剂量显著降低。文献[12]报道，自动管电流技术能够降低患者辐射剂量的68.96%。但是辐射剂量降低的同时，也出现图像噪声增加，质量下降，进而影响诊断准确性的问题。FBP和ASIR技术是临床常用的降噪技术，其中FBP由于重建速度快的特点，所以是CT图像重建最常用的降噪技术。但是这一技术也有其局限性：降低辐射剂量较低[13]。ASIR算法的基本原理是基于某个重建视角而形成的，通过“前向投影”模拟一个综合投影，但是这一技术存在较大的误差。2008年GE公司首先推出了基于系统统计模型的自适应统计ASIR，首先建立噪声性质和被扫描物体的模型，然后利用迭代分方法校正和抑制噪声，进而得到更为清晰的图像。有数据统计认为与FBP算法相比，ASIR技术降低了50%的扫描剂量[14]。

从本次研究来看，噪声较高的观察组，其FBP和不同等级的ASIR算法所得到图像，和噪声较低的对照组得到的图像相比，图像质量均比较差。从噪声上看，两组图像噪声比较，在FBP、20%ASIR、40% ASIR、60% ASIR、80% ASIR处理方法下，观察组脂肪、肝右叶、腰大肌的噪声均高于对照组（P<0.05），且噪声随处理方法均呈现依次降低的状态。但观察组80% ASIR条件下的脂肪、肝右叶、腰大肌的噪声与对照组FBP条件下的噪声比较差异无统计学意义（P>0.05）。说明观察组相同条件下所得到的图像噪声要明显高于对照组，表明图像的质量要差。但是80% ASIR条件下所得到的图像噪声与对照组FBP相同，就是说这个条件下得到的图像能够正常应用于临床。从图像的诊断结果上来看，也印证了这一结论，两组图像在80% ASIR处理下结石位置和大小诊断准确率比较差异均无统计学意义（P>0.05）。说明80% ASIR处理条件下得到的图像在临床诊断中没有降低准确率，且观察组CTDI、DLP、ED均明显低于对照组（P<0.05），显著地降低了辐射剂量。因此，低剂量CT扫描80%ASIR处理下是对CT图像质量影响最小，同时又能够显著降低患者辐射剂量的CT重建方式[15]。

综上所述，低剂量CT检查80% ASIR处理下诊断泌尿系统结石是对CT图像质量影响最小的，保证诊断的准确度，同时降低患者所受辐射，是一种可行CT重建技术。