迭代重建降噪算法在兒童及嬰幼兒低劑量螺旋CT檢查中的應用研究

朱 敏

（云南省曲靖市婦幼保健院醫學影像科 云南 曲靖 655000）

近年來，隨著CT設備及其圖像后處理技術的快速發展，尤其是多排螺旋CT機的出現，使得對臨床疾病的診斷水平及定位的精準度都有了顯著提高，與此同時多排螺旋CT機在兒童及嬰幼兒各種疾病診斷中的應用越來越廣泛[1]。目前廣泛認為CT檢查是造成醫源性輻射最重要的原因，因而如何在保障診斷要求和圖像質量的前提下減少受檢者的輻射劑量顯得尤為重要。研究表明通過低劑量檢查技術能有效減少輻射劑量，缺點是圖像噪聲顯著增加[2]。本文主要研究在低劑量檢查中，迭代重建降噪算法在確保圖像質量，降低噪聲中的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

步驟一：采用聯影uCT760 128層螺旋CT對體模進行容積掃描，選擇四種不同的管電壓（120、100、80、70）KV對體模進行掃描。具體參數為：KV（120、100、80、70），準直：20，螺距：1.3875，旋轉時間0.8s，最小層厚：0.625，mAS：192。步驟二：收集我院2018年12月—2019年2月醫學影像科CT室進行螺旋CT掃描的兒童60例，其中男性28例，女性32例，年齡1天～6歲，對60例患兒進行全肺低劑量（80KV）螺旋掃描。

1.2 檢查方法

步驟一：為保證實驗數據的可靠性，除修改KV值外，所有掃描參數均基本保持一致（對體模進行重復掃描）。步驟二：所有患者均采用聯影uCT760 128層螺旋CT對患兒進行全肺低劑量（80KV）螺旋掃描。將患兒分為A、B兩組，A組患兒未添加迭代重建算法，B組患兒添加迭代重建算法（3D KARL），3D KARL等級為九級。

2 結果

CT輻射劑量評價：輻射劑量評價包括CT掃描后系統自動生成的平均容積CT劑量指數[CT dose indexvolume，CTDI vol（mGy）]以及劑量長度乘積[dose length product DLP（mGy/cm）=CTDxL（掃描長度）]。其結果顯示為輻射劑量顯著降低。

表 輻射劑量比較

圖像質量評價：由兩位經驗豐富的副主任醫師采用雙盲法（在未提前告知掃描參數的情況下），分別對A組（常規組）、B組（添加迭代算法組）圖像進行圖像質量評價，具體內容包括：圖像對比度、密度分辨率、圖像層次、偽影、噪聲（測感興趣區的SD值）、畸變幾方面進行主觀評價。其結果一致認為B組圖像質量明顯優于A組，且迭代等級越高圖像質量越好。

綜合結果分析：在兒童低劑量螺旋CT檢查中，迭代重建算法可顯著改善低劑量掃描時產生的噪聲問題，證實低劑量掃描結合迭代重建算法在兒童及嬰幼兒CT檢查中的可行性。

3 討論

3.1 兒童低劑量CT檢查原則

與成人相比，兒童細胞分裂速度更快，對輻射更為敏感且受影響時間更長。因此，為了最大程度的降低兒童患者的輻射劑量，我們應嚴格遵循ALARA原則，即遵循“以盡可能低的劑量取得盡可能合理的結果（as low as reasonably achievable）”。使用低劑量檢查技術是最有效和最直接的減少兒童及嬰幼兒輻射劑量的方法。Naidich等在1990年首次提出低劑量的概念，原理是在不改變其他掃描參數的情況下，通過在一定范圍內降低管電流，以達到降低輻射劑量的目的。隨后，國內外醫學家們對CT低劑量掃描技術進行了更加深入的研究，主要方法包括降低管電壓、增大螺距和采用不同的后處理方法等。隨著研究的不斷深入，低劑量CT檢查技術的可行性越來越高，迭代重建技術就是在這個背景下成形的并在臨床實踐中得以充分利用。

3.2 兒童CT檢查安全防護措施

在進行必要的螺旋CT檢查的同時做好患兒的防護顯得尤為重要。我們通過多年的臨床實踐及研究，不斷總結將兒童CT檢查安全防護措施歸納為以下方面：不應將成人的掃描協議用于兒童；調整CT參數設置，以便在保持診斷圖像質量的同時減少輻射劑量；盡量使用劑量調制功能，在合理降低掃描劑量的前提下提高圖像質量和噪聲的一致性；僅執行必要的CT檢查及僅掃描目標器官或解剖區域；避免不必要的重復掃描；提升專業技術人員的業務水平；與患兒及家屬溝通，爭取得到配合以保障檢查的成功；對無法配合的患兒，在檢查前給以鎮靜，以減少重復檢查。

3.3 迭代重建算法（3D KARL）

近年來，隨著計算機技術和圖像重建算法的不斷發展、患者對低劑量成像的需求、迭代重建技術研究的不斷深入，迭代重建技術在CT領域越來越受到廣泛關注。多家公司推出了多種IR算法，按照迭代計算所利用的數據空間不同，可大致分為：僅在圖像數據空間進行IR，僅在投影數據空間進行IR，在圖像數據空間和投影數據空間中均進行IR三種[3]。迭代重建技術已經在CT檢查中的多個領域取得了廣泛的臨床應用，采用迭代算法的掃描方式相對于采用標準計量及濾波反投影（FBP）重建算法的CT檢查，其輻射劑量可明顯降低。兒童及嬰幼兒螺旋CT檢查在保障診斷要求及圖像質量的前提下，如何盡可能的降低輻射劑量成為了我們專科醫院放射科醫師及技師的首要任務。迭代重建技術的應用在降低輻射劑量的情況下，圖像質量依然清晰且能滿足診斷，為兒童及嬰幼兒CT檢查提供了技術支持[4]。

我院引進的聯影uCT760128排螺旋CT機采用雙域（投影域和圖像域）迭代技術，在大幅降低掃描劑量的同時，通過人體形態結構學修正，分別在投影域、圖像域進行廣義梯度收斂迭代降噪，達到常規劑量的圖像質量。該重建技術利用迭代算法對圖像噪聲加以抑制和校正，得到更加清晰的圖像，改善圖像質量的同時明顯降低輻射劑量。