迭代重建技術(shù)在育齡人群泌尿系結(jié)石CT檢查中的初步應(yīng)用

楊 蕾 相愛(ài)華 鄧 昆 楊瑞山泰山醫(yī)學(xué)院附屬聊城二院CT室，山東聊城252600

迭代重建技術(shù)在育齡人群泌尿系結(jié)石CT檢查中的初步應(yīng)用

楊 蕾 相愛(ài)華 鄧 昆 楊瑞山
泰山醫(yī)學(xué)院附屬聊城二院CT室，山東聊城252600

目的 探討自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)對(duì)泌尿系結(jié)石CT圖像噪聲和質(zhì)量的影響。方法 應(yīng)用寶石能譜CT對(duì)20例育齡人群尿路結(jié)石患者CT螺旋掃描。采用濾過(guò)反投影法和自適應(yīng)迭代重建算法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，ASIR組分為20%、40%、60%、80%、100% ASIR重建5組圖像。比較不同重建圖像在同一層面的圖像標(biāo)準(zhǔn)差（SD值）及平均CT值，并計(jì)算SNR和對(duì)比噪聲比（CNR），采用Liken5分制評(píng)估圖像質(zhì)量，通過(guò)Kappa方法評(píng)價(jià)觀察者間的一致性。 結(jié)果 客觀分析：（1）20%～100% ASIR圖像的SD值小于FBP組（P＜0.05）；（2）40%～100% ASIR各組圖像SNR、CNR值高于FBP組（P均＜0.05）。主觀分析：（1）圖像評(píng)定結(jié)果的觀察者間一致性中等（Kappa=0.412）；（2）40%～100% ASIR圖像評(píng)分值高于FBP組（P＜0.05）。其中60%～100% ASIR圖像評(píng)分較高。 結(jié)論 與FBP相比，ASIR技術(shù)可降低腎結(jié)石CT噪聲，有效改善圖像質(zhì)量；ASIR取值為60%～100%時(shí)可獲得最佳圖像質(zhì)量。

統(tǒng)計(jì)迭代；體層攝影術(shù)，螺旋計(jì)算機(jī)；尿路結(jié)石；噪聲；圖像質(zhì)量

大多CT所用重建算法是濾過(guò)反投影（FBP）技術(shù)，應(yīng)用這種技術(shù)在降低輻射劑量時(shí)，圖像噪聲就會(huì)增加，圖像清晰度降低，影響診斷結(jié)果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新的重建算法——自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建（ASIR）技術(shù)，通過(guò)迭代重建算法，降低了圖像中的噪聲，可以使高噪聲的圖像即偽影較明顯的圖像，偽影減少，圖像質(zhì)量得到提高。本研究應(yīng)用寶石能譜CT，對(duì)尿路結(jié)石CT掃描的圖像進(jìn)行迭代重建，并對(duì)不同百分比重建圖像進(jìn)行噪聲和圖像質(zhì)量分析，總結(jié)尿路結(jié)石最佳重建百分比。

1　資料與方法

1.1一般資料

我院因腰疼、血尿，臨床需行泌尿系CT平掃的患者20例，男18例，女2例，年齡16～40歲，平均（26.1±6.7）歲。

1.2儀器與方法

GE寶石能譜CT。掃描條件：管電壓80～120kV，自動(dòng)管電流，層厚及層間隔5mm。SFOV為large。對(duì)數(shù)據(jù)分別采用傳統(tǒng)FBP和ASIR算法進(jìn)行重建，ASIR算法組20%、40%、60%、80%、100%重建5組圖像。

1.3圖像分析

A客觀評(píng)價(jià)：在GEAW4.6工作站進(jìn)行CT圖像的評(píng)價(jià)和測(cè)量。六組圖像：FBP圖像和5組ASIR圖像，均選擇同一層面，在結(jié)石處取1處、鄰近腎實(shí)質(zhì)內(nèi)密度均勻處選取2處圓形ROI（面積約70mm2），測(cè)量平均標(biāo)準(zhǔn)差（SD）作為噪聲值，同時(shí)記錄平均CT值，計(jì)算SNR、對(duì)比噪聲比（CNR）。SNR=CTn/SDn，CNR=（結(jié)石CT值-腎實(shí)質(zhì)平均CT值）/SDn，其中CTn、SDn為結(jié)石CT值和腎實(shí)質(zhì)的平均CT值的SD值。

B主觀評(píng)分：由2名CT診斷醫(yī)師（工作年限高于10年）分別對(duì)6組圖像進(jìn)行盲法評(píng)分，評(píng)估內(nèi)容包括圖像偽影、結(jié)石清晰度、顯示腎實(shí)質(zhì)的清晰度。采用5分制。5分：結(jié)石顯示清晰、對(duì)比良好、周?chē)鸁o(wú)偽影；4分：結(jié)石顯示清晰，對(duì)比基本良好，周?chē)鷤斡安幻黠@；3分：病變顯示比較清晰、對(duì)比一般、周?chē)p度偽影；2分：偽影較明顯，對(duì)比差，結(jié)石顯示模糊；1分：結(jié)構(gòu)顯欠清晰。以2名醫(yī)師評(píng)分的平均分為最后評(píng)分。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2　結(jié)果

2.1圖像客觀評(píng)價(jià)

隨著ASIR值升高，圖像平滑，噪聲下降，圖像CT值無(wú)明顯變化。FBP、20%、40%、60%、80%、100% ASIR各組結(jié)石與腎實(shí)質(zhì)SD值與FBP差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。隨著ASIR百分比增大，SD值逐漸減小，圖像噪聲降低，100% ASIR圖像噪聲降低最多。40%～100% ASIR圖像SNR值CNR值逐漸增大高于FBP組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。隨ASIR取值增大，SNR值、CNR值高于FBP組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。見(jiàn)表1。

表1　不同重建圖像質(zhì)量評(píng)比

表1　不同重建圖像質(zhì)量評(píng)比

重建　CT（Hu）　SD（Hu）　SNR　CNR　Likert評(píng)分FBP　186.34±40.84　36.30±3.76　7.65±2.23　8.81±2.20　1.3±0.58 20%　185.84±42.83　34.63±2.60　8.03±2.35　9.25±2.55　1.9±0.52 40%　185.01±43.78　33.82±2.25　8.89±2.66　10.54±2.93　2.2±0.63 60%　185.43±43.72　31.41±3.27　10.41±3.27　11.96±3.96　3.2±0.41 80%　184.96±43.65　29.32±1.56　12.50±3.87　13.01±3.96　4.0±0.52 100%　185.42±43.58　27.42±2.83　13.34±4.72　14.39±5.53　4.2±0.33 P＞0.05　　＜0.05　　＜0.05　　＜0.05　　＜0.05

2.2圖像主觀評(píng)分

2名醫(yī)師的評(píng)分結(jié)果具有中等一致性（Kappa=0.412）。通過(guò)評(píng)分，各組間評(píng)分值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05），其中60%～100% ASIR圖像評(píng)分高。見(jiàn)表1，圖1。

圖1　重建圖像

3　討論

泌尿系結(jié)石的篩查以B超為首選，但B超的聲像要依賴(lài)于結(jié)石的大小，比較小的結(jié)石，漏診較多，CT檢查的特異性、敏感性均明顯高于B超[1]。CT檢查在泌尿系結(jié)石的診斷、治療、療效評(píng)價(jià)等方面發(fā)揮著重要的作用，由于新技術(shù)的迅速發(fā)展，清晰地圖像和病變的直觀顯示加劇了臨床對(duì)CT診斷的依賴(lài)，同時(shí)導(dǎo)致患者所受的輻射劑量增加。如何降低輻射劑量一直是醫(yī)務(wù)工作者所關(guān)注的內(nèi)容。使選擇合適的CT掃描方案，以最小的輻射劑量獲得最佳圖像質(zhì)量[2]變得非常重要。

目前CT圖像重建的兩種基本方法是解析重建和迭代重建（IR）。使用解析重建不能大幅降低輻射劑量，因?yàn)楫?dāng)輻射劑量降低時(shí)，圖像噪聲增加，圖像質(zhì)量差[3]。近年來(lái)，新一代ASIR技術(shù)克服了傳統(tǒng)FBP重建技術(shù)的不足，用迭代重建算法能降低圖像噪聲，可解決FBP因劑量降低產(chǎn)生的噪聲及偽影問(wèn)題[4]；Winklehner報(bào)道，不同部位檢查，迭代重建算法可以降低7%～50%的輻射劑量[5]。在Hara的臨床研究中，采用自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)（ASiR）輻射劑量較以往降低32%～65%。朱全東等在頭頸部CT血管成像中研究，在保證圖像質(zhì)量的前提下，應(yīng)用迭代重建技術(shù)輻射劑量明顯降低56%[6]。

泌尿系CT掃描，掃描范圍較大，如果為使患者少受輻射劑量則要降低掃描劑量，但是圖像噪聲、偽影增加，圖像清晰度降低。本研究應(yīng)用寶石能譜CT迭代重建技術(shù)，在降低圖像噪聲時(shí)，圖像CT值無(wú)明顯改變，SD值降低，SNR及CNR升高，圖像質(zhì)量提高。ASIR百分比越高，圖像噪聲越低，在本組泌尿系結(jié)石圖像中，在主觀評(píng)分中得分較高，且三者差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，也就說(shuō)明，迭代重建圖像在降低噪聲偽影的同時(shí)，可獲得較高質(zhì)量的CT圖像。在此項(xiàng)研究中，泌尿系結(jié)石在60%～100% ASIR重建下，圖像噪聲低，在主觀評(píng)價(jià)中，分值最高。大部分研究認(rèn)為，在ASIR技術(shù)下，并非隨ASIR值的升高（0～100）就能獲得更加清晰并且滿(mǎn)足臨床影像診斷的圖像質(zhì)量，到一定的ASIR值后圖像質(zhì)量反而不能完全符合影像診斷的需求[7]，在于，迭代算法的比例過(guò)高所產(chǎn)生的平滑效果可能掩蓋部分病理改變，因此，在關(guān)注低劑量掃描各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置（尤其是ASIR值和噪聲指數(shù)）與保證圖像質(zhì)量間的平衡時(shí)，高噪聲指數(shù)使輻射劑量明顯減低，但會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)同時(shí)兼顧圖像實(shí)際效果和成像速度，通常采用的ASIR值建議在30%～50%[8-11]。與其他病變及部位不同，腎結(jié)石圖像因?yàn)殛?yáng)性結(jié)石與周?chē)M織CT值差別大，越平滑，結(jié)石顯示圖像愈清晰，因此，60%～100% ASIR重建圖像較好。

泌尿系結(jié)石中20～49歲育齡人群占所有發(fā)病人群83.52%[12]，在檢查中最大限度降低射線(xiàn)劑量尤為重要，低劑量掃描降低輻射劑量，起到了保護(hù)生殖系統(tǒng)、降低遺傳疾病發(fā)生的作用。ASIR技術(shù)能夠明顯降低圖像噪聲并提高圖像質(zhì)量，與傳統(tǒng)的解析重建算法比較，迭代重建具有明顯優(yōu)勢(shì)。迭代重建技術(shù)在減低輻射劑量時(shí)圖像質(zhì)量不變，可以在相同輻射劑量水平下減少圖像噪聲，在低劑量掃描中有著重要的意義。本研究不足之處在于病例人數(shù)較少，在今后的研究中，尚需大樣本病例證實(shí)。

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Application of CT iterative reconstruction of Urinary calculi

YANG Lei XIANG Aihua DENG Kun YANG Ruishan
The Second Affiliated Hospital of Liaocheng of Taishan Medical College, Liaocheng 252600, China

Objective To investigate the impact of adaptive statistical iterative reconstruction technique on image quality and image noise of Urinary calculi. Methods 20 patients in childbearing age underwent Urinary calculi CT scan using Gemstone Spectral CT (Discovery CT 750 HD). The raw data were reconstructed with filtered back projection and ASIR(20%～100% ASIR, step 20%), respectively. The standard deviation (SD value) and average CT value were measured on the same level of different reconstructed images. then the SNR and contrast to noise ratio were calculated. Image quality was evaluated using a 5-point scale. Kappa method was used to evaluate the consistency between the assessment res ults of two observers. The results of FBP and ASIR were analyzed by variance analysis, and correlation analysis was made between image noise and ASIR. Results Objective analysis: (1) SD values on 20%～100% ASIR images were smaller than on FBP images (P＜0.05). In comparison with FBP, SD values red uced ASIR images, respectively. (2) SNRand CNR values on 40%～100% ASIR images were larger than those on FBP images( all P＜0.05). (1) The assessment scores between two observers obtained medium consistency in subjective image evaluation(Kappa=0.412). (2) There were significant differences in assessment scores between 40%～100%ASIR and FBP, while 60%～100%ASIR images had higher scores. Conclusion Compared with FBP·ASIR technique can result in noise reduction and image quality improvement of Urinary calculi.Reconstruction using 60%～100% ASIR values can significantly improve t image quality.

Herative reconstruction; Tomography; Spiral computed; Urinary calculi;Noise; Image quality

R816.7

B

2095-0616（2015）11-147-03

（2015-02-14）