1、中国医学影像技术 2017,11(33),1711-1715 DOI:10.13929/j.1003-3289.201705046 迭代模型重建技术参数设置对肝脏低剂量增强 CT 扫描图像质量的影响 樊荣荣 施晓雷 张天然 钱懿 陈如谭 范丽 萧毅 第二军医大学长征医院影像科 导出/参考文献 关注 分享 收藏 打印 摘 要： 目的 探讨全模型迭代重建 (IMR) 技术不同参数设置对肝脏低剂量增强 CT 扫描图像质量的影响。方法 收集需要接受肝脏增强 CT 检查的患者 40 例, 分别行上腹部平扫和 3 期动态增强扫描, 其中延迟期采用低剂量扫描, 管电压 80kV, 管电流 150mAs。对原
2、始数据进行滤波反投射 (FBP) 重建和 IMR 技术重建, IMR 采用不同参数, 以获得不同水平 (Level 1 3) 的常规和软组织重建图像, 分别记为 R1、R2、R3 亚组和 S1、S2、S3 亚组。对各组图像进行主观和客观评价并比较, 主观评价包括低对比分辨率 (LCD) 、图像失真 (ID) 和诊断信心 (DC) 评分, 客观评价包括肝脏噪声、信噪比 (SNR) 和对比噪声比 (CNR) 。结果 不同参数组图像的 LCD、ID 和 DC 评分差异均有统计学意义 (P 均0.05) 外, 余两两比较差异均有统计学意义 (P 均0.05) , the other multiple
3、comparisons showed significant differences (all P28kg/m 者。本研究经我院伦理委员会批准, 所有入选者检查前均签署知情同意书。1.2 仪器与方法1.2.1 仪器采用 Philips iCT 256 层 CT 扫描仪行上腹部平扫和肝脏 3 期增强扫描。患者取仰卧位行屏气扫描, 范围从膈顶至肝下缘。扫描参数:所有患者上腹部平扫、动脉期和门静脉期增强扫描均为常规剂量扫描, 管电压 120kV, 管电流根据患者BMI 自动生成;延迟期采用低剂量扫描, 管电压 80kV, 管电流 150mAs;准直1280.625 mm, 螺距 0.914, 机架旋
4、转时间 0.4s/rot, 矩阵 512512, FOV 32cm32cm, 重建层厚和间隔均为 1mm。增强扫描采用高压注射器经前臂静脉以 3ml/s 的流率注射对比剂 (350mgI/ml) 80ml, 注射后 30、60、100s 分别行动脉期、门静脉期和延迟期扫描。1.2.2 图像后处理方法将延迟期原始数据进行 FBP (FBP 组) 和 IMR (IMR 组) 重建, IMR 组根据不同参数, 得到不同水平的 (Level 13) 的常规 (分别记为 R1、R2、R3 亚组) 和软组织重建图像 (分别记为 S1、S2、S3 亚组) 。1.3 图像分析采用 Philips 星云工作站对
5、图像质量进行主观、客观评价。1.3.1 主观评价由从事腹部 CT 诊断工作的 1 名主治医师和 1 名住院医师首先采用盲法对图像进行评分;再由 2 名医师共同评分, 意见不一致时邀请第 3 名医师共同讨论, 以得到一致意见。评价过程中可适当调节窗宽、窗位。评分标准: (1) 低对比分辨率 (low contrast detectability, LCD) , 1 分, 很差或较差;2 分, 可接受;3分, 显示较好;4 分, 显示很好; (2) 图像失真 (image distortion, ID) , 1分, 失真严重, 无法诊断;2 分, 失真较严重, 影响主要器官观察, 但仍能诊断;3分
6、, 轻度失真;4 分, 无失真; (3) 诊断信心 (diagnosis confidence, DC) , 1 分, 完全不能诊断;2 分, 仅提示病变;3 分, 可诊断;4 分, 有信心。1.3.2 客观评价由 1 名从事腹部 CT 诊断的主治医师在门静脉主干水平层面, 避开血管、胆管及病灶, 于肝左叶及肝右叶后段、前段分别放置 ROI (面积 200mm) , 并在同层面前腹壁中央区域空气及右侧竖脊肌内放置相同大小的 ROI, 记录各 ROI 的平均CT 值及其标准差 (standard deviation, SD) , 以肝实质平均 CT 值的 SD 肝脏 作为图像噪声。计算信噪比 (
7、signal noise ratio, SNR) 和对比噪声比 (contrast noise ratio, CNR) :SNR=CT 肝脏/SD 空气, CNR= (CT 肝脏-CT 肌肉 ) /SD 空气 。其中 CT 肝脏 为 3 处肝实质 CT 值的平均值, CT 肌肉 为右侧竖脊肌 CT 值, SD 空气 为前腹壁中央区域空气标准差。1.4 统计学分析采用 SPSS 21.0 统计分析软件。2 名观察者对图像质量主观评分的一致性采用Kappa 检验, 其中 Kappa 值0.4 为一致性差, 0.40.05) , 其余组间两两比较 3 项指标差异均有统计学意义 (P 均0.01) 。
8、见表2。表 2 肝脏低剂量延迟期扫描不同迭代模型重建参数图像的客观评价比较 (s) 下载原表 3 讨论3.1 IMR 技术在肝脏低剂量增强扫描中的意义肝脏增强检查常需要动脉期、门静脉期及延迟期增强扫描才能诊断, 这将导致辐射剂量提高, 因此降低肝脏扫描剂量很有必要, 尤其对于需长期随访的患者。多数腹部病变需采用薄层图像观察, 但层厚越薄, 噪声越大, 密度分辨力会降低9, 特别是采用以往的算法进行低剂量扫描时薄层图像质量较差。延迟期肝脏实质强化较均匀, 故本研究以延迟期为代表, 探讨 IMR 技术对低剂量肝脏增强 CT 的影响, 结果表明采用 IMR 技术重建的各组图像较 FBP 组均可有效降
9、低噪声, 并较大程度地提升 CNR 及 SNR, 提高图像质量, 与 Patino 等10的研究结论相符。故可将 IMR 技术应用于肝脏增强其他期相扫描, 进而降低肝脏增强扫描时的辐射剂量。Suzuki 等11将管电压、管电流分别降至 120kV、203mAs;潘丹等12-13将管电压、管电流分别调至 80kV、500mAs, 并与常规剂量比较, 得出 IMR 能够在低剂量扫描时图像质量不受影响的结论。本研究将管电压、管电流分别降80kV、150 mAs, 平均有效剂量为 (1.250.01) mSv, 较以往研究采用的剂量更低, 并且采用 1mm 的层厚, 获得了良好的薄层图像质量。3.2
10、IMR 参数设置的意义腹部 IMR 参数设置分为软组织、常规模式, Level 13 水平。每个模式中, 随着 Level 13 水平递增, LCD 增高, 噪声降低, CNR 及 SNR 均提高。相同 Level水平时, 软组织模式较常规模式 LCD 增高, 噪声降低, CNR 及 SNR 均提高。当降噪程度提高时, 图像会出现失真情况。Yuki 等6研究表明, 迭代重建算法在大幅度降低图像噪声的同时, CT 图像会形成“蜡样”失真感, 从而影响图像的观察。本研究表明, 对于噪声水平最低的 S3 组, 其图像失真最重, 虽然降低噪声能力较高, 但也会影响图像质量。本研究目的是选择最优化的设置
11、, 使降噪和失真达到平衡, 最终获得最好的图像质量。Singh 等14认为 CT 图像诊断信心是衡量图像质量的综合标准, 用于图像质量的整体评价, 其不仅取决于图像固有噪声、病灶低密度对比度, 还受病灶边缘、图像失真感等因素影响。本研究表明, S1 及 R2 亚组图像噪声较 FBP组明显减低, CNR 及 SNR 较 FBP 组明显提高, 同时两者的诊断信心是最高的, 能够在低剂量 CT 前提下, 保证图像质量及诊断准确率。因此, 综合主观评价和客观评价得出 S1 及 R2 图像整体质量最好。总之, 全迭代重建 IMR 技术在肝脏低剂量增强 CT 扫描时可以在客观上明显降低图像噪声、提高 SN
12、R、CNR, 并且在主观上能够提高低对比分辨率, 加之合理选择参数可避免过大的图像失真, 最终提高诊断信心。故本研究认为在肝脏低剂量增强 CT 扫描中 IMR 推荐参数为软组织重建、Level 1 或常规重建、Level 2。参考文献1Das CJ, Paul SB, Madhusudhan KS, et al.Update in liver imaging.Trop Gastroenterol, 2007, 28 (4) :149-155. 2Hansmann J, Schoenberg GM, Brix G, et al.CT of urolithiasis:Comparison of i
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