不同ASIR等級和重建層厚對泌尿系結(jié)石低劑量CT圖像質(zhì)量的影響

束宏敏，李小虎，胡 翀，劉 斌，宋 建，杜俊華，余永強(qiáng)

泌尿系結(jié)石是常見的臨床疾病之一，目前以CT掃描作為診斷泌尿系結(jié)石的主要方法。然而，CT掃描較尿路平片、超聲等檢查方法增加了患者的輻射劑量，部分患者在治療過程中往往需要接受多次CT檢查。如何有效降低患者的輻射劑量成為臨床關(guān)注的熱點(diǎn)問題。研究[1]表明，降低管電流可降低輻射劑量，但引起圖像噪聲的增加。自適應(yīng)統(tǒng)計(jì)迭代重建技術(shù)(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)能有效地降低圖像噪聲，改善圖像質(zhì)量[2]。圖像重建層厚的選擇亦會(huì)影響圖像噪聲。該研究結(jié)合使用自動(dòng)管電流調(diào)節(jié)技術(shù)(automatic tube current modulation，ATCM)，探討在低劑量CT診斷泌尿系結(jié)石中最佳的ASIR等級及重建層厚。

1 材料與方法

1.1 病例資料選取安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院2017年2～8月臨床懷疑泌尿系結(jié)石的66例患者，隨機(jī)分為低劑量組及常規(guī)劑量組，各33例。低劑量組男18例，女15例，年齡23～67(49.7±13.6)歲，體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)17.6～33.8(24.44±3.73) kg/m2；常規(guī)劑量組男20例，女13例，年齡27～74(51.0±11.1)歲，BMI 17.6～33.2(24.25±3.60) kg/m2。本研究經(jīng)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批號：PJ2011-08-09)。

1.2 設(shè)備與方法采用GE能譜CT掃描，掃描范圍自T12水平至恥骨聯(lián)合。掃描參數(shù)：120 kV，10～400 mA[3-4](使用ATCM技術(shù))，螺距1.375，噪聲指數(shù)(noise index，NI)設(shè)定NI低劑量組為25，NI常規(guī)劑量組為13。常規(guī)劑量組采用濾過反投影技術(shù)(filtered back projection，F(xiàn)BP)進(jìn)行圖像重建，低劑量組采用FBP及不同ASIR等級(20%、40%、60%、80%)技術(shù)進(jìn)行圖像重建，兩組圖像重建層厚為1.25 mm。對低劑量組圖像質(zhì)量最佳的ASIR等級進(jìn)行0.625 mm及2.5 mm層厚重建。

1.3 圖像質(zhì)量分析① 圖像質(zhì)量主觀評分：1分：圖像噪聲大，組織結(jié)構(gòu)模糊，無臨床診斷價(jià)值；2分：圖像噪聲較大，大部分組織結(jié)構(gòu)模糊，臨床診斷價(jià)值較小；3分：圖像噪聲一般，部分組織結(jié)構(gòu)模糊，臨床診斷價(jià)值一般；4分：圖像噪聲較小，組織結(jié)構(gòu)清晰，臨床診斷價(jià)值較大；5分：圖像噪聲小，組織結(jié)構(gòu)清晰，臨床診斷價(jià)值大[5-6]。② 圖像噪聲的測定：選取3個(gè)感興趣區(qū)(region of interest，ROI)(肝右葉、體表脂肪層及L5水平腰大肌)，測定ROI區(qū)CT值的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)作為圖像噪聲值。由兩名具有5年以上腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師分別對以上圖像進(jìn)行評估、觀察，意見不一致時(shí)，由兩名醫(yī)師協(xié)商達(dá)成一致。

1.4 輻射劑量記錄兩組的CT容積劑量指數(shù)(CT dose index volumes，CTDIvol)及劑量長度乘積(dose length product，DLP)，并根據(jù)公式(ED=DLP×0.015[7])計(jì)算有效劑量(effective dose，ED)。

2 結(jié)果

2.1 輻射劑量低劑量組CTDIvol、DLP、ED較常規(guī)劑量組分別下降約63.91%、63.28%及63.24%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 兩組的劑量比較

2.2 圖像質(zhì)量主觀評分及圖像噪聲低劑量組80%ASIR圖像質(zhì)量評分與常規(guī)劑量組FBP圖像比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-0.702，P>0.05)。低劑量組80%ASIR圖像噪聲(肝右葉、脂肪、腰大肌)與常規(guī)劑量組FBP圖像比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t肝右葉=1.099，t脂肪=1.603，t腰大肌=1.617，P>0.05)。見表2、圖1。

2.3 不同層厚重建圖像比較對低劑量組80% ASIR圖像進(jìn)行0.625、1.25及2.5 mm層厚重建，比較三組圖像的主觀評分及圖像噪聲，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。三組圖像檢出結(jié)石分別為167、171、169枚。見表3、圖2。

表2 兩組圖像質(zhì)量主觀評分及圖像噪聲比較(n=33)

與對照組FBP比較：*P<0.05

表3 三種不同層厚重建圖像質(zhì)量及噪聲比較(n=33)

圖1 兩組掃描圖像質(zhì)量比較

A：常規(guī)劑量、FBP重建；B～F：低劑量，依次FBP、20%ASIR、40%ASIR、60%ASIR、80%ASIR重建

圖2 三種層厚重建圖像對小結(jié)石的顯示情況

A：0.625 mm層厚、橫切面；B：1.25 mm層厚、橫切面；C：2.5 mm層厚、橫切面；D：1.25 mm層厚、冠狀面

3 討論

隨著CT檢查在泌尿系結(jié)石診斷中的逐步應(yīng)用，患者接受的輻射劑量也隨之增加，輻射引起的危害也逐漸受到人們的關(guān)注。低劑量CT成為研究熱點(diǎn)。

本研究通過采用控制管電流調(diào)節(jié)降低輻射劑量。管電流調(diào)節(jié)技術(shù)是通過設(shè)定NI值調(diào)節(jié)劑量，NI值越高，輻射劑量越低。結(jié)果顯示，低劑量組的ED(2.25 mSv)較常規(guī)劑量組(6.12 mSv)明顯減低，劑量降低約63.2%。既往研究[5,8-9]顯示，使用低劑量CT掃描，患者的輻射劑量下降約50%～76%。本研究的劑量降低程度較以往研究[5,8-9]相似，輻射劑量降低的程度可能與掃描條件(管電壓、NI)的設(shè)定有關(guān)。

研究[10]顯示，劑量降低的同時(shí)會(huì)引起圖像噪聲的增加，導(dǎo)致圖像質(zhì)量下降。FBP和迭代重建算法為常用的降低圖像噪聲的重建技術(shù)。FBP技術(shù)簡單快速，但易受X線量波動(dòng)的影響。ASIR作為降低圖像噪聲的重建算法之一，通過迭代的方式在原始數(shù)據(jù)空間上抑制噪聲，可在不影響空間分辨率的前提下，降低圖像噪聲，明顯改善圖像質(zhì)量[11]。本研究中，低劑量組掃描圖像噪聲較大，使用不同等級的ASIR進(jìn)行圖像重建后，圖像噪聲均有不同程度的減低。研究采用圖像質(zhì)量主觀評分及噪聲測定雙指標(biāo)評定圖像質(zhì)量，結(jié)果顯示，隨著ASIR權(quán)重的增加，圖像噪聲逐步減低，圖像質(zhì)量評分逐步增加，以80% ASIR圖像質(zhì)量最佳，與Mclaughlin et al[12]研究結(jié)果類似。

圖像噪聲的大小與圖像重建層厚呈負(fù)相關(guān)性，層厚越厚，圖像噪聲越小，且層厚越厚，重建的數(shù)量明顯減少，重建速度提高，可以提高工作效率。但隨著圖像層厚的增加，對于小結(jié)石的診斷會(huì)受到影響，造成小結(jié)石的漏診。本研究中，選擇了0.625、1.25、2.5 mm三種層厚重建圖像，三組圖像中結(jié)石的檢出分別為167、171、169枚。0.625 mm層厚重建圖像噪聲明顯高于1.25 mm及2.5 mm兩組圖像，圖像偽影大，對于部分小于2 mm的結(jié)石，顯示欠佳，診斷有一定的困難，本研究中有4枚結(jié)石(直徑≤2 mm)未檢出，如圖2所示。2.5 mm層厚重建圖像噪聲明顯減低，圖像質(zhì)量優(yōu)于1.25 mm，但層厚增加，易造成小結(jié)石的漏診，本研究中有2枚小結(jié)石(直徑1～2 mm)未檢出。1.25 mm層厚重建圖像噪聲適中，可滿足臨床診斷需求，對結(jié)石的檢出率較高，為最優(yōu)重建層厚。李麗超 等[13]研究顯示，在低劑量掃描中，以1.5 mm層厚為最優(yōu)的重建層厚。本研究結(jié)果與之相似。本研究尚有待改進(jìn)之處：掃描條件(管電壓、NI)設(shè)定的較為單一，在后續(xù)的研究中，將進(jìn)一步優(yōu)化掃描參數(shù)，進(jìn)一步降低輻射劑量。