低劑量CT檢查泌尿系統結石中迭代重建技術對CT圖像的影響

陳識 宋曼

泌尿系統結石也稱為尿石癥，是臨床常見的泌尿系統疾病。腎、膀胱、輸尿管、尿道的任何部位均可見結石，不同部位結石患者臨床癥狀也不同，腎、輸尿管結石以腎絞痛和血尿為主要臨床表現，而膀胱結石主要以排尿困難和排尿疼痛為主要表現[1]。快速正確的診斷是泌尿系統結石治療的前提[2-3]。CT是臨床常用的診斷手段，具有較高的敏感度和準確度，但是CT具有輻射較大的缺陷，多次的CT輻射會對人體產生一定的傷害，而降低輻射劑量又會影響影響的清晰程度[4]。因此如何在降低CT輻射劑量的同時確保所得影像的準確度就成為研究的重點課題之一。近年來廈門大學附屬第一醫院在泌尿系統結石的CT檢查中采用了迭代重建技術（ASIR），為了觀察低劑量CT檢查中采用ASIR對CT圖像質量等的影響，本院進行了本次研究，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2019年1-12月本院進行泌尿系統結石診斷治療的400例患者。納入標準：（1）隨后經手術治療確定泌尿系統結石部位、數量；（2）年齡18～80歲[5]。排除標準：（1）只在本院檢查，但未進行后續治療；（2）神志不清，或者有精神經疾病病史，無法配合進行CT檢查；（3）有其他CT檢查禁忌證；（4）不同意參與本次研究[6]。使用隨機數字法將其分為觀察組和對照組，各200例。觀察組男112例，女88例；年齡24～77歲，平均（52.14±7.33）歲；平均體質量指數（BMI）為（19.51±2.13）kg/m2。對照組男127例，女73例；年齡25～79歲，平均（53.22±7.81）歲；平均BMI為（19.33±2.79）kg/m2。兩組基線資料比較差異無統計學意義（P>0.05），有可比性。本次研究報請醫院倫理委員會研究并予以批準，患者對本次研究知情同意。

1.2 方法

所有患者均使用Discovery CT750 HD型能譜CT機（美國GE公司）進行檢查。患者掃描前30 min使用300 ml飲用水，檢查時取仰臥位，掃描范圍從T12水平至恥骨聯合下緣，掃描過程中囑患者屏住呼吸。對照組：患者使用常規劑量進行掃描。管電壓為120 kV，管電流范圍10～400 mA，旋轉時間為0.5 s/r，螺距為1.375︰1，噪聲指數13。觀察組：患者使用低劑量進行掃描。管電壓為120 kV，管電流范圍10～400 mA，旋轉時間為0.5 s/r，螺距為1.375︰1，噪聲指數25。所有取得圖像采用濾過反投影技術（FBP）及ASIR技術進行處理，重建的層厚為1.25 mm，ASIR權重分別設定為20%、40%、60%、80%，在GE ADW4.3工作站完成所有圖像測量工作。由2名資深醫師分別對圖像進行閱片，觀察結石的數量、大小、部位，并對圖像質量進行評分。

1.3 觀察指標及評價標準

1.3.1 兩組圖像質量比較 比較兩組圖像在FBP及20%、40%、60%、80% ASIR處理下的質量，評分標準采用圖像質量4級評分方法：圖像顯示清晰，無偽影和錯層的圖像評1分；出現輕度偽影或者錯層的圖像評2分；有中度偽影和錯層的圖像評3分；有嚴重偽影和錯層的圖像評4分。1～3分圖像能夠用來臨床診斷，4分圖像不能用于臨床診斷[7]。

1.3.2 兩組診斷準確率比較 以手術診斷結果為最終診斷結果，比較兩組圖像在80% ASIR處理下結石位置（腎臟，輸尿管上、中、下段，膀胱）和結石大小（<3 mm、≥3 mm且<5 mm、≥5 mm且<10 mm、≥10 mm）的診斷準確率。

1.3.3 兩組輻射劑量比較 比較兩組CT劑量指數（CTDI）、CT劑量長度乘積（DLP）及有效輻射劑量（ED）情況。ED=DLP×W，其中W為轉換因子，根據歐洲CT質量標準指南規定，腹部轉換因子為0.015。

1.3.4 兩組圖像噪聲水平比較 比較兩組圖像在FBP及20%、40%、60%、80% ASIR權重設定處理下的圖像噪聲水平，選擇肝右葉、體表脂肪及腰大肌（L5水平）作為感興趣區，大小70～110 mm2，記錄ROI CT值的標準差，作為圖像的噪聲水平進行比較。

1.4 統計學處理

用SPSS 19.0統計學數據處理軟件處理研究中所有相關數據，計量資料以（±s）表示，采用t檢驗，計數資料以率（%）表示，采用χ2檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組圖像噪聲比較

在 FBP、20% ASIR、40% ASIR、60% ASIR、80% ASIR處理方法下，觀察組脂肪、肝右葉、腰大肌的噪聲均高于對照組（P<0.05），且噪聲隨處理方法均呈現依次降低的狀態。但觀察組80% ASIR條件下的脂肪、肝右葉、腰大肌的噪聲與對照組FBP條件下的噪聲比較差異無統計學意義（P>0.05），見表1。

表1 兩組圖像噪聲比較[HU，（±s）]

表1 兩組圖像噪聲比較[HU，（±s）]

*與相同處理下對照組相同部位比較，P<0.05。#與對照組FBP處理下相同部位比較，P>0.05。

組別 部位 FBP 20% ASIR 40% ASIR 60% ASIR 80% ASIR對照組（n=200） 脂肪 24.02±3.15 21.44±2.88 18.29±2.54 15.22±2.76 13.71±1.77肝右葉 30.03±3.61 26.77±2.51 22.31±2.57 19.20±2.42 15.33±2.77腰大肌 28.55±3.73 25.13±3.02 21.06±2.91 17.51±2.54 15.30±2.31觀察組（n=200） 脂肪 43.27±8.19* 38.31±7.55* 33.53±6.22* 29.15±5.53* 24.04±4.22*#肝右葉 54.32±8.71* 47.88±7.55* 41.09±7.24* 34.52±5.09* 30.03±3.61*#腰大肌 53.27±8.97* 43.18±7.90* 38.66±6.52* 33.15±6.02* 27.77±4.29*#

2.2 兩組診斷準確率比較

兩組圖像在80% ASIR處理下結石位置和大小診斷準確率比較差異均無統計學意義（P>0.05），見表2。觀察組患者CT重建圖像見圖1，對照組患者CT重建圖像見圖2。

表2 兩組診斷準確率比較（%）

表2（續）

注：患者女，65歲，左腎及輸尿管上段結石，噪聲指數=13，圖A為FBP重建圖像，圖B為40% ASIR重建圖像，圖C為60%ASIR重建圖像，圖D為80% ASIR重建圖像。

2.3 兩組輻射劑量比較

觀察組CTDI、DLP、ED均明顯低于對照組（P<0.05），見表3。

表3 兩組輻射劑量比較（±s）

表3 兩組輻射劑量比較（±s）

組別 CTDI DLP（mGy·cm） ED（mSv）觀察組（n=200） 23.41±5.82 224.61±85.44 3.37±1.28對照組（n=200） 34.09±6.77 382.93±94.28 5.74±1.41 t值 11.963 12.443 12.443 P值 0.000 0.000 0.000

2.4 兩組圖像質量比較

觀察組圖像在FBP及20%、40%、60%、80%ASIR權重設定處理下質量評分分別為（1.82±0.39）、（1.57±0.24）、（1.46±0.13）、（1.22±0.08） 分，均高于對照組（P<0.05），見表4。

表4 兩組圖像質量比較[分，（±s）]

表4 兩組圖像質量比較[分，（±s）]

組別 FBP 20% ASIR 40% ASIR 60% ASIR 80% ASIR對照組（n=200） 1.94±0.38 1.67±0.32 1.22±0.31 1.00±0.00 1.00±0.00觀察組（n=200） 2.11±0.39 1.82±0.39 1.57±0.24 1.46±0.13 1.22±0.08 t值 4.415 4.205 12.625 50.041 38.891 P值 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

3 討論

泌尿系統結石是由晶體物質在泌尿系統內堆積所導致的，在發病之前可以無任何臨床癥狀，發病后根據結石嵌頓的位置不同而出現不同表現，是導致尿路梗阻和尿路感染的主要原因之一[8-9]。泌尿系統結石的診斷是后續治療方案確定的重要依據。對于較小的結石，可以采用保守治療，而體積較大，或者患者癥狀嚴重的結石可以采用微創手術的方法進行取石[10]。超聲、CT、MRI等影像學檢查方法是泌尿系統結石診斷的重要依據。超聲檢查雖然沒有輻射，但是影響因素較多，準確率較低[11]。MRI雖然診斷的準確率高，但是價格昂貴，對患者的限制較多。CT具有準確率高，應用范圍廣，價格低廉的優勢，但是如何降低輻射劑量一直是臨床研究的重點課題。

隨著CT技術的發展，自動管電流技術的出現使患者接受的輻射劑量顯著降低。文獻[12]報道，自動管電流技術能夠降低患者輻射劑量的68.96%。但是輻射劑量降低的同時，也出現圖像噪聲增加，質量下降，進而影響診斷準確性的問題。FBP和ASIR技術是臨床常用的降噪技術，其中FBP由于重建速度快的特點，所以是CT圖像重建最常用的降噪技術。但是這一技術也有其局限性：降低輻射劑量較低[13]。ASIR算法的基本原理是基于某個重建視角而形成的，通過“前向投影”模擬一個綜合投影，但是這一技術存在較大的誤差。2008年GE公司首先推出了基于系統統計模型的自適應統計ASIR，首先建立噪聲性質和被掃描物體的模型，然后利用迭代分方法校正和抑制噪聲，進而得到更為清晰的圖像。有數據統計認為與FBP算法相比，ASIR技術降低了50%的掃描劑量[14]。

從本次研究來看，噪聲較高的觀察組，其FBP和不同等級的ASIR算法所得到圖像，和噪聲較低的對照組得到的圖像相比，圖像質量均比較差。從噪聲上看，兩組圖像噪聲比較，在FBP、20%ASIR、40% ASIR、60% ASIR、80% ASIR處理方法下，觀察組脂肪、肝右葉、腰大肌的噪聲均高于對照組（P<0.05），且噪聲隨處理方法均呈現依次降低的狀態。但觀察組80% ASIR條件下的脂肪、肝右葉、腰大肌的噪聲與對照組FBP條件下的噪聲比較差異無統計學意義（P>0.05）。說明觀察組相同條件下所得到的圖像噪聲要明顯高于對照組，表明圖像的質量要差。但是80% ASIR條件下所得到的圖像噪聲與對照組FBP相同，就是說這個條件下得到的圖像能夠正常應用于臨床。從圖像的診斷結果上來看，也印證了這一結論，兩組圖像在80% ASIR處理下結石位置和大小診斷準確率比較差異均無統計學意義（P>0.05）。說明80% ASIR處理條件下得到的圖像在臨床診斷中沒有降低準確率，且觀察組CTDI、DLP、ED均明顯低于對照組（P<0.05），顯著地降低了輻射劑量。因此，低劑量CT掃描80%ASIR處理下是對CT圖像質量影響最小，同時又能夠顯著降低患者輻射劑量的CT重建方式[15]。

綜上所述，低劑量CT檢查80% ASIR處理下診斷泌尿系統結石是對CT圖像質量影響最小的，保證診斷的準確度，同時降低患者所受輻射，是一種可行CT重建技術。