原始數據迭代重建技術與單能譜成像技術在結直腸癌CT圖像重建中聯合應用效果

王勇，雷靜，韓丹

(1漯河醫學高等專科學校第一附屬醫院，河南漯河462000；2昆明醫科大學第一附屬醫院)

原始數據迭代重建技術與單能譜成像技術在結直腸癌CT圖像重建中聯合應用效果

王勇1，雷靜2，韓丹2

(1漯河醫學高等專科學校第一附屬醫院，河南漯河462000；2昆明醫科大學第一附屬醫院)

目的觀察原始數據迭代重建技術(SAFIRE)與單能譜成像技術在結直腸癌雙源CT圖像重建中的聯合應用效果。方法術前行雙源CT雙能量靜脈期掃描并在術后經病理證實為結直腸癌的患者52例，根據靜脈期圖像重建方法不同分為A、B、C、D組。A組采用濾波反投影(FBP)進行圖像重建，B組采用FBP聯合單能譜成像技術，C組采用SAFIRE，D組采用SAFIRE聯合單能譜成像技術。分別測量4組圖像病灶顯示最佳的3個層面的病灶、腸周脂肪的CT值及噪聲并求得平均值。計算信噪比(SNR)和對比噪比(CNR)。由兩位高年資中級職稱CT醫師進行圖像主觀評分；根據CT圖像評估T分期并與術后結果進行對比，計算評估準確率。結果D組CT值高于其余三組，B組CT值高于A組和C組(P均<0.01)。A、B、C、D組噪聲依次降低，兩兩相比，P均<0.01。D組SNR、CNR及圖像主觀評分高于其余三組，B組和C組的SNR、CNR、圖像主觀評分高于A組(P均<0.01)。A組根據CT圖像評估T14例、T25例、T338例、T45例，評估準確率為82.69%；B組分別為3、2、41、6例和84.62%；C組分別為4、1、40、7例和82.69%；D組分別為3、4、38、7例和84.62%。各組T分期準確率差異無統計學意義。結論結直腸癌雙源CT圖像重建中采用SAFIRE和單能譜成像技術均可以提高靜脈期CT圖像質量，兩種技術聯用效果更好，但并不能提高對結直腸癌T分期的評估效能。

結直腸癌；原始數據迭代重建技術；單能譜成像技術

結直腸癌是臨床常見的消化道腫瘤。影像學檢查的主要作用是對結直腸癌進行分級及分期，為治療方式的選擇及預后評估提供參考。CT檢查是結直腸癌常用的檢查方法。CT檢查時間短，費用較少，但存在密度分辨率低、輻射劑量高的弊端。好的圖像質量是準確診斷的前提，如何在不增強輻射劑量的前提下提高圖像質量是亟待解決的問題。濾波反投影技術(FBP)是目前最常用的圖像重建技術之一，但是其噪聲與掃描條件相關，當掃描條件低時就會導致噪聲增大。原始數據迭代重建(SAFIRE)和單能譜成像技術是雙源CT重要的重建算法和后處理技術，兩者均可以減少圖像噪聲及偽影、改善圖像質量，在多種系統疾病檢查中均有應用[1～4]，但在胃腸道疾病特別是腫瘤分期評估中的應用報道較少，關于兩種技術聯合應用的研究也較少。因此，本研究觀察了SAFIRE與單能譜成像技術聯合應用在改善結直腸癌靜脈期CT圖像質量、T分期評估方面的效果，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2012年11月～2013年8月行腹盆部雙能量增強CT掃描并經術后病理證實為結直腸癌的患者52例，男28例、女24例，年齡30～82歲，T分期為T1期3例、T2期2例、T3期39例、T4期8例。根據同一患者圖像的重建方法不同分為A、B、C、D組。

1.2 CT檢查及圖像重建方法 采用Siemens雙源CT機，掃描范圍從膈頂至恥骨聯合層面。先行腹盆腔平掃，增強掃描觸發采用對比劑示蹤法，觸發點設置在腹主動脈，觸發閾值為100 HU，其中靜脈期為動脈期延遲25 s后掃描。采用雙筒高壓注器，對比劑為350 mgI/mL的碘海醇，劑量為1.4 mL/kg，注射速率3～4 mL/s，然后注射生理鹽水30 mL。雙能增強掃描參數：Care Dose4D on，視野332 mm，準直32×0.6 mm，A球管參考電壓100 kV、參考電流230 mAs，B球管參考電壓140 kV、參考電流190 mAs，融合系數0.5，重建層厚1 mm，層間距0.7 mm，螺距0.7。A組采用濾波反投影(FBP)算法進行圖像重建，B組采用FBP算法和單能譜成像技術，C組采用SAFIRE算法，D組采用SAFIRE算法和單能譜成像技術。

1.3 圖像質量評價方法 采用Siemens MMWP工作站，將靜脈期雙能量圖像調入雙能軟件Monochromatic程序，選擇病變最大層面并選取感興趣區，移動keV至CNR最大，保存此keV對應的單能譜序列，同時記錄相應的keV值(見圖1)。FBP重建的單能譜圖像最大CNR對應的keV為74.69±0.90，SAFIRE為74.67±0.86，兩者相比，P>0.05。分別測量4組圖像病灶顯示最佳的3個層面的病灶、腸周脂肪的CT值及噪聲并求得平均值。噪聲為病灶被測量感興趣區密度的標準差。計算信噪比(SNR)和對比噪比(CNR)。SNR=病灶CT值/噪聲；CNR=(病灶CT值-脂肪CT值)/噪聲。由兩位高年資中級職稱CT醫師進行圖像主觀評分。評分標準參考文獻[5,6],分為1～5分，圖像主觀評分在3分及以上者能夠符合診斷需要。

1.4 T分期評估方法 由兩位高年資中級職稱CT醫師采用雙盲法對4組圖像的T分期進行評定，意見不一致時，共同閱片后協商決定。T分期評估標準按照結直腸癌的CT分期標準[6]，以正確診斷數/總病例數計算T分期評估準確率。

注：左圖圓圈范圍內為選擇的ROI；右圖為keV值曲線。

圖1中高分化直腸腺癌患者CT圖像ROI選擇與keV值曲線

1.5 統計學方法 采用SPSS17.0軟件。計量資料多組間比較采用單因素方差分析，如果有統計學差異，采用SNK-q檢驗行兩兩比較；兩組間比較采用t檢驗。計數資料比較采用χ2檢驗。采用Kappa檢驗評價兩名醫師主觀評分及T分期的一致性，Kappa系數k<0.4為一致性差，k>0.7為一致性較好。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組圖像質量評價情況 D組CT值高于其余三組，B組CT值高于A組和C組(P均<0.01)。A、B、C、D組噪聲依次降低，兩兩相比，P均<0.01。D組SNR、CNR級圖像主觀評分高于其余三組，B組和C組的SNR、CNR、圖像主觀評分高于A組(P均<0.01)。兩名醫師圖像主觀評分的Kappa系數k為0.94，認為兩位醫師測量一致性良好。詳見表1、圖2。

2.2 各組T分期評估情況 兩名醫師的T分期Kappa系數k為0.83，認為兩位醫師對T分期評估的一致性良好。A組根據CT圖像評估T14例、T25例、T338例、T45例，評估準確率為82.69%；B組分別為3、2、41、6例和84.62%；C組分別為4、1、40、7例和82.69%；D組分別為3、4、38、7例和84.62%。各組T分期準確率差異無統計學意義。

3 討論

結直腸癌影像學檢查在術前評估中具有重要價值，而術前評估又影響著治療方式的選擇及預后。雖然腸鏡檢查可獲取病變組織并得到病理結果，但對腸道外的情況無法進行評估。MRI有較高的軟組織分辨率，常用于直腸癌的術前評估，但對于腸道準備較差、病變位于上段腸道及有MRI檢查禁忌證的患者不適用。CT檢查的簡便性及可靠性使其成為結直腸癌常用的影像學檢查手段，但CT軟組織分辨率相對較低、輻射量較高，限制了其臨床應用。在CT的眾多重建算法中，最常用到的是FBP，SAFIRE是西門子推出的第二代迭代重組算法，是圖像空間迭代重組技術的改進，單能譜成像是采用單能譜后處理軟件對雙能CT圖像進行計算后得到的連續多組單能量圖像。

表1 各組圖像CT值、噪聲、SNR、CNR及圖像主觀評分比較

注：與A組相比，*P<0.01；與B組相比，#P<0.01；與C組相比，△P<0.01。

注：A、B、C、D分別為A、B、C、D組重建的圖像。

圖2不同方法重建的直腸癌患者CT圖像

本研究結果顯示，采用SAFIRE重建較FBP重建圖像的CT值、CNR、SNR、圖像主觀評分均得到了提升，而且降低了噪聲，這與SAFIRE在其他組織器官檢查的應用相關研究結論一致[7～10]。SAFIRE提高圖像質量的原因是在重建過程中基于原始數據并通過與原始圖像反復進行對比，按照檢查類型的不同而反復重建，同時在重建過程中使用了噪聲模型，并且在整個重建過程中進行多次校正[11]。本研究中采用FBP聯合單能譜成像技術和SAFIRE技術重建圖像質量無明顯差異，說明兩種技術改善圖像質量的作用相當。

本研究中采用單能譜成像技術重建的圖像質量高于未采用此技術重建的圖像，說明單能譜成像技術同樣可以提高圖像質量。相關研究表明單能譜成像技術可用于提高腸系膜上動靜脈、顱內動脈瘤夾閉術后、膝關節置換術后的圖像質量[12～14]。單能成像技術提高圖像質量的原因在于其選取一個單能量值使對比度和噪聲之間達到較好平衡，此時病灶與鄰近臟器之間的對比可達到最佳且噪聲較低[15]。

本研究中同時采用SAFIRE和單能譜成像技術的D組在4組中圖像質量最高，說明聯合應用兩種技術，圖像質量進一步得到改善，與相關研究結果一致[16]。但我們發現各組的T分期評估準確率差異無統計學意義，主要是由于使用SAFIRE和單能譜成像技術獲得的CT圖像仍無法準確區分結直腸壁的三層結構，因此無法區分腫瘤的累及范圍。本研究中T3期患者較多，雖然較高的圖像質量能使某些間接征象如腸周脂肪間隙形態、密度、腸壁外緣光滑程度及腸壁厚度等顯示更加清晰，但由于CT檢查無法區分腫瘤侵犯與脂肪層內纖維變性、炎癥反應導致的脂肪密度增高，所以可能存在低估的情況。

結合上述研究結果，我們認為，雙源CT掃描中采用SAFIRE和單能譜成像技術均可以提高結直腸癌靜脈期的圖像質量，兩種技術聯用效果更好，但并不能提高對結直腸癌T分期的評估效能。本研究未對T分期各期的評估準確率進行分析，相關內容需在后續研究中加以完善。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.39.028

R735.3

B

1002-266X(2017)39-0088-03

韓丹(E-mail: kmhandan@sina.com)

2017-06-06)