適應性統計迭代重建在頭顱CT 檢查中的應用研究

曹新鳴，郭小超，王霄英，劉建新，趙凱

近年來隨著CT 檢查的不斷增加，CT 檢查的輻射劑量也越來越受到人們的關注［1-2］。降低CT 檢查輻射劑量受制于目前使用的傳統重建算法-濾過反投影法（filtered back projection，FBP），當掃描條件降低時會增加圖像的噪聲，進而影響診斷［3］。適應性統計迭代重建（adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR）技術通過噪聲模型對圖像進行迭代重建，降低圖像噪聲［4-6］。本研究通過與傳統FBP 法比較，探索ASIR聯合自動管電流技術降低頭顱CT 掃描輻射劑量的價值。

材料與方法

1.一般資料

搜集2012年3月-2012年6月在我院接受頭顱CT 檢查的患者100例，其中男50例，平均年齡61.3歲。

2.掃描參數

檢查設備采用GE Discovery CT750 HD（Ge Healthcare，Milwaukee，USA）掃描儀。將100例患者隨機分為兩組，A 組50例采用常規劑量掃描（管電壓120kVp，管電流350mA，轉速1s／r），采用傳統FBP重建；B 組50 例采用自動管電流技術掃描（管電壓120kVp，管電流100～400mA，噪聲指數為4，轉速1s／r），ASIR 重建比例設定為30%。

記錄兩組患者頭顱檢查的CT 劑量指數（CT dose index，CTDI）與劑量長度乘積（dose lenth product，DLP），并計算體型特異性劑量評估（size specific dose estimates，SSDE）值［7］。

3.圖像分析

由一位高年資影像診斷醫師對兩組圖像進行盲法閱片，根據圖像空間分辨力、噪聲水平及偽影程度對圖像質量進行主觀評價，分為三級：1級，圖像質量好，灰白質分界清晰，無偽影，可進行診斷；2級，圖像質量中等，灰白質分界可以分辨，存在少量偽影，不影響診斷；3級，圖像質量差，灰白質難以分辨，偽影明顯，影響診斷。

全部受檢者選取基底節層面圖像，采用頭顱標準重建算法，層厚5mm，窗寬80HU，窗位40HU，分別測量側腦室前腳旁腦白質、豆狀核及側腦室內腦脊液CT 值，ROI面積10～20mm2，注意避開腦梗死及鈣化區域（圖1）。

4.統計學分析

統計學處理采用SPSS 13.0統計軟件，采用獨立樣本t檢驗比較兩組圖像腦白質、腦灰質及腦脊液CT值及輻射劑量；采用非參數檢驗Wilcoxon法比較兩組圖像質量是否存在差異。以P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

A 組平均CTDI為（65.76±2.32）mGy，DLP 為（827.28±38.30）mGy·cm，SSDE 為（64.86±4.90）mGy；B組平均CTDI為（32.72±2.97）mGy，DLP 為（414.63±42.35）mGy·cm，SSDE 為（31.78±2.29）mGy，B 組 的CTDI、DLP 及SSDE 值均較A 組顯著降低，兩組比較t值分別為62.013、51.105和43.190，P值均＜0.01。

兩組圖像全部符合診斷要求，沒有3級圖像，兩組比較Z值為-0.838，P值為0.402（表1）。

表1 兩組圖像質量比較 （例）

A 組患者腦白質、腦灰質及腦脊液CT 值分別為（27.22±1.50）、（34.46±1.35）及（5.19±1.22）HU；B組患者腦白質、腦灰質及腦脊液CT 值分別為（27.62±1.40）、（34.66±1.51）及（5.55±1.36）HU，兩組腦白質、腦灰質及腦脊液CT 值比較差異均無統計學意義（t值分別為-1.394、-0.704、-1.391，P值均＞0.05）。

討 論

近十年來CT 檢查在臨床中的應用范圍日益擴大，據有關文獻報道，1990年美國約有130萬人次接受CT 檢查，2000年時達460萬人次，2007 年達680萬人次。統計顯示CT 檢查數量只占放射學檢查的11%～13%，但輻射劑量卻占到放射學檢查的2／3［2］。因此，CT 輻射日益受到人們的關注。

圖1 兩組圖像腦白質、腦灰質及腦脊液的CT 值測量。a）FBP重建算法；b）30% ASIR 算法。

傳統的FBP算法是基于解析重建方式，每組投影數據都要經過校準、濾波、反投影、加權，當最后一組采集的投影數據處理完成，整個重建過程結束產生最終的重建圖像，它要求每組投影數據是精確定量而且完整的，X 射線光子的統計波動對它有很大影響。當掃描劑量降低時，圖像噪聲增大，因此使用FBP 算法無法大幅降低輻射劑量［3］。ASIR 是一種利用噪聲模型的迭代算法，首先在估計的物體圖像上通過“前后投影”計算一個綜合投影，然后與實際測量的投影相比較，兩者間的差異就是需要校正的量，在校正過程中基于噪聲所導致的測量波動也被考慮了。經過多次校正后，當重建圖像和原始投影數據一致時迭代就會終止，最終得到低噪聲的圖像［8-9］。

本研究證實利用ASIR 聯合自動管電流調節技術可有效降低頭顱CT 檢查中患者接受的輻射劑量，ASIR 對于顱內正常結構，如腦白質、腦灰質及腦脊液CT 值的測量并未產生影響。有研究報道，ASIR 可以降低圖像噪聲，但對圖像對比分辨力無影響［10］，本研究也證實了這一結論。另外，本研究采用的是臨床常規推薦的ASIR 重建方案，即30% ASIR 重建，如使用更高比例ASIR 重建（80%～100%），可能會出現蠟像狀偽影［11］，其臨床應用價值還有待進一步研究。

本研究存在一些不足，首先在選取ROI方面，只選擇了雙側基底節區相應區域的一個位置進行測量，并未采用選取多個ROI取平均值的方法，可能會對測量結果產生影響。另外本研究僅涉及30% ASIR 對輻射劑量及圖像質量的影響，對于不同噪聲指數、不同ASIR 權重比例對圖像噪聲的影響以及與輻射劑量的關系仍需進一步研究。

綜上所述，在頭顱CT 檢查中，與常規FBP相比，ASIR聯合自動管電流調制技術對CT 值的測量無影響，在不降低圖像質量的同時，可降低受檢者的輻射劑量。

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