低剂量迭代重建技术（精选5篇）
低剂量迭代重建技术 篇1
尿石症是泌尿外科常见的疾病。CT扫描对泌尿系结石的诊断具有较高的敏感度及准确度,且在诊断的同时可区分结石的化学成分[1,2],是临床诊断结石的重要方法。但由于CT扫描的辐射剂量较大,对患者具有一定的危害,如何降低患者的辐射剂量成为CT临床应用的热点问题。目前在一些泌尿系低剂量CT研究[3,4,5]中,降低管电流是最常见的降低辐射剂量的方法,而既往研究多采用设定固定的管电流。本研究采用自动管电流调节技术(automatic tube current modulation,ATCM)降低辐射剂量,通过预设噪声指数调节辐射剂量,噪声指数升高,图像噪声水平升高,辐射剂量降低。在扫描过程中,管电流会根据受检者的体型在Z轴上自动调节,使得图像噪声保持在预设水平,同时降低辐射剂量[6]。低剂量CT扫描降低辐射剂量的同时,增加了图像的噪声,影响了图像质量,为临床诊断部分疾病(如肾囊肿、肾盂积水等)带来一定的困惑。自适应统计迭代重建(adaptive statistical iterative reconstruction,ASIR)技术是利用迭代的方法在原始数据空间对噪声加以抑制,在不损害空间分辨率的前提下降低图像噪声,获得清晰的图像[7]。本文结合使用ASIR技术及ATCM探讨ASIR技术对泌尿系结石低剂量CT图像质量的影响。
1 资料与方法
1.1 研究对象
选取2014年9月-2015年1月安徽医科大学第一附属医院因临床怀疑泌尿系结石行CT检查的56例患者,将其随机分为常规组和低剂量组,每组各28例。常规组男16例,女12例;年龄25~76岁,平均(53.6±12.1)岁;体重指数(BMI)19.1~33.2 kg/m2,平均(24.54±3.52)kg/m2。低剂量组男16例,女12例;年龄21~71岁,平均(49.5±13.4)岁;BMI 20.0~34.0 kg/m2,平均(24.22±3.47)kg/m2。根据2001年中国肥胖问题工作组推荐的中国成年人肥胖诊断标准[3],BMI<18.5 kg/m2为瘦体型,18.5 kg/m2≤BMI<24 kg/m2为中等体型,BMI≥24 kg/m2为肥胖体型,两组各有14例中等体型,14例肥胖体型。本研究经本院医学伦理委员会同意,所有患者均签署知情同意书。
1.2仪器与方法
采用Discovery CT750 HD(GE Healthcare,Milwaukee,WI,USA)能谱CT机, 患者扫描前0.5 h饮用300 ml饮用水。患者取仰卧位,扫描范围自T12水平至耻骨联合下缘,扫描过程中嘱患者屏住呼吸。扫描参数:常规组管电压120 k V,管电流范围10~400 m A,旋转时间0.5 s/r,螺距1.375∶1,噪声指数为13 ;低剂量组管电压120 k V,管电流范围10~400 m A,旋转时间0.5 s/r,螺距1.375∶1,噪声指数为25。
1.3图像后处理
采用滤过反投影技术(filtered backprojection,FBP)及ASIR技术对两组图像进行1.25 mm层厚重建,其中ASIR的权重依次设定为20%、40%、60%及80%,获得10组图像,并在GE ADW4.3工作站完成图像的测量工作。由2名具有5年以上腹部影像诊断经验的主治医师分别对各组图像进行观察,观察内容包括结石的数目、大小、部位及相关伴随病变、主观评分(图像质量、诊断可信度)及客观评价(噪声)等。
1.4图像主观评价
①图像质量:采用5分制评分,1分:图像噪声大,伪影重,结构显示不清,完全不能满足临床诊断;2分:图像噪声较大,大部分结构显示不清,不能满足临床诊断;3分:图像噪声一般,部分结构显示欠佳,基本满足诊断;4分:图像噪声尚可,组织结构显示清晰,可以满足诊断要求;5分:图像噪声小,结构显示清晰,完全满足临床诊断要求[8]。②诊断可信度:采用3分制评分,1分:无可信度;2分:基本可信;3分:完全可信[8]。
1.5噪声水平测定
选择肝右叶、体表脂肪层及腰大肌(L5水平)作为感兴趣区(ROI),大小约70~110 mm2,记录ROI CT值的标准差,作为图像的噪声水平。
1.6辐射剂量
分别记录两组患者的CT容积剂量指数(CT dose index of volume,CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length product,DLP),根据公式(1)计算有效剂量(effective dose,ED)。
其中W表示转换因子,根据欧洲CT质量标准指南规定,腹部的转换因子为0.015[9]。
1.7手术与临床治疗
临床根据结石的大小、数目、位置及成分选择合适的治疗方案,其中对于直径<5 mm的结石选择药物保守治疗,对于5 mm ≤直径<20 mm的结石选择体外冲击波碎石,对于直径≥20 mm的结石根据结石位置可选择经皮肾镜碎石取石术、输尿管镜取石术、腹腔镜输尿管取石术及开放性手术治疗等。以外科手术取石或临床治疗后经尿道排石作为参考标准。
1.8统计学方法
采用SPSS 16.0 软件,两组辐射剂量及噪声水平的比较采用t检验,两组主观评分(图像质量、诊断可信度)比较采用Mann-Whitney U秩和检验,对观察者间的一致性采用Kappa检验,Kappa ≤0.19为差,0.20≤ Kappa ≤0.39为较差,0.40≤ Kappa ≤0.59为中等,0.60≤ Kappa ≤0.79为较好,0.80≤ Kappa ≤1.00为好,P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 手术与临床结果
常规组中,18例行经皮肾镜碎石取石术,6例行输尿管镜取石术,1例行腹腔镜输尿管取石术,3例行保守药物治疗。低剂量组中,21例行经皮肾镜碎石取石术,5例行输尿管镜取石术,1例行单侧肾切除术(肾结石合并患肾无功能),1例行保守药物治疗。
2.2 CT诊断结果
常规组28 例患者共检出结石127 枚,大小约1.0~44.8 mm,平均(7.4±6.8)mm ;其中20例继发肾盂及输尿管扩张积水,3例伴肾囊肿,1例伴肾周脓肿,2例合并肾萎缩。低剂量组28例患者共检出结石103枚,大小约1.0~32.0 mm, 平均(8.5±6.5)mm ;其中22例继发肾盂及输尿管扩张积水,3 例伴肾囊肿,1 例合并肾萎缩。两组结石的数目、大小及位置见表1。低剂量组中1 例微小静脉石误诊为小结石,后经手术证实,低剂量组诊断的敏感度为100.0%,特异度为97.0% ;常规组诊断的敏感度与特异度均为100.0%。2名医师在结石数目及位置的检出率一致性较好(Kappa=0.68 ~ 0.73)。
2.3两组图像质量主观评分与噪声比较
2名医师对两组图像质量评分的一致性较好(Kappa=0.622、0.741)。常规组FBP图像质量评分、诊断可信度评分高于低剂量组,差异有统计学意义(Z=-6.124、-5.631,P<0.05)。低剂量组20%ASIR、40%ASIR图像质量评分、诊断可信度评分与常规组FBP图像比较,差异均有统计学意义(Z20%=-5.622、-3.371,P<0.05 ;Z40%=-4.879、-2.322,P<0.05);低剂量组60%ASIR、80%ASIR图像质量评分、诊断可信度评分与常规组FBP图像比较,差异均无统计学意义(Z60%=-0.912、-1.427,P>0.05 ;Z80%=-0.575、-1.000,P>0.05)。见表2 及图1~3。
低剂量组FBP图像脂肪、肝右叶及腰大肌噪声明显高于常规组,差异均有统计学意义(t脂肪=-11.462,P<0.05 ;t肝右叶=-14.310,P<0.05 ;t腰大肌=-12.548,P<0.05)。低剂量组80%ASIR图像脂肪、肝右叶及腰大肌噪声与常规组FBP图像比较,差异无统计学意义(t脂肪=0.069,P>0.05 ;t肝右叶=1.291,P>0.05 ;t腰大肌=1.568,P>0.05)。见表2。
注:与低剂量组FBP比较,*P<0.05 ;与常规组FBP比较,▲ P<0.05 ;FBP :滤过反投影技术;ASIR :自适应统计迭代重建
图 1 女，62 岁， 右 肾 囊 肿（箭）， 低 剂 量 扫 描（噪 声 指数 =25）图像。FBP 重建图像颗粒感较粗，结构显示欠佳，病灶边界不清（箭，A）；当使用60%ASIR（B）及 80%ASIR（C）处理时，病灶结构清晰，能较好地满足临床诊断（箭）
图 2 男，24 岁， 左 肾 结 石（箭），低剂量扫描图像（噪声指数 =25）。FBP 重建图像示结石边缘稍毛糙，周围软组织结构显示欠佳，边界不清（箭，A）；60%ASIR 重建（B）及 80%ASIR重建（C）图像示结石边界清晰，周围软组织结构显示分明（箭）
2.4辐射剂量
低剂量组CTDIvol、DLP、ED较常规组分别降低了69.29%、69.00%、68.96%,两组比较差异均有统计学意义(t=13.83、12.81、12.81,P<0.05)。常规组BMI <24 kg/m2患者的CTDIvol、DLP、ED与本组BMI ≥24 kg/m2患者比较,差异均有统计学意义(t=3.24、3.27、3.26,P<0.05);低剂量组BMI <24 kg/m2患者的CTDIvol、DLP、ED与本组BMI ≥24 kg/m2患者比较,差异均有统计学意义(t=3.02、2.94、2.94,P<0.05)。见表3。
图3 女，65岁，左肾及左输尿管上段结石，常规剂量扫描（噪声指数 =13）。FBP 重建图像示结构显示清晰，边缘光整（A）；40%ASIR 重建（B）、60%ASIR 重建（C）及 80% ASIR 重建（D）图像示结构更加清晰，能很好地满足临床诊断
3 讨论
3.1 自动管电流调节技术降低辐射剂量
随着CT技术的发展,低剂量CT扫描成为可能。常用降低辐射剂量的方法有增大螺距或降低管电流,增大螺距可降低辐射剂量,但造成图像在Z轴上的空间分辨力下降,遗漏小病灶的几率增大[10],减低管电流成为降低ED的最常用手段[11]。本研究采用ATCM技术进行剂量调控,低剂量组患者接受的辐射剂量为(2.03±1.26)m Sv,较常规组的(6.54±1.37)m Sv下降约68.96%。既往研究[4,5]表明使用低剂量扫描辐射剂量下降76%~77%,与以往研究相比,本研究的辐射剂量下降程度稍低。研究中,对于BMI <24 kg/m2的患者,ED下降约75.8%,与以往研究结果相似;而对于BMI ≥24 kg/m2的患者,ED下降约63.5%,这是因为BMI较大的患者,扫描过程中管电流往往达到预设最大值,患者接受辐射剂量较多,提示辐射剂量的降低程度可能与管电压、噪声指数值及BMI有一定的关系。
注:与常规组所有患者比较,*P<0.05 ;与本组BMI≥24 kg/m2患者比较,▲P<0.05 ;CTDIvol :CT容积剂量指数;DLP :剂量长度乘积;ED :有效剂量;BMI :体重指数
3.2 ASIR技术改善图像质量
降低辐射剂量的同时,会增加图像噪声,导致图像质量明显下降。常用的降低图像噪声的重建方法有FBP及ASIR技术。FBP法由于其重建速度快,成为CT图像重建的“金标准”[12],但易产生各种噪声及伪影,不能较大幅度地降低辐射剂量。本研究采用ASIR技术降低图像噪声,研究结果发现ASIR技术对降低图像噪声、改善图像质量有显著效果。贾楠等[13]在ASIR的初步临床研究中发现,与传统重建方法相比,ASIR算法可以使剂量减低50%以上,而图像噪声无明显提高。低剂量图像对大多数结石均能清晰显示,但对软组织结构的显示有不同程度的影响。本研究低剂量组中有22例继发肾盂及输尿管扩张积水,3例合并肾囊肿,在低剂量扫描FBP处理时结构显示欠佳,病变边界模糊不清,随着ASIR权重的增加,图像质量提高,当ASIR权重设定为80%时,标准差值降至最低,图像质量评分最高,可较好地满足临床诊断需求。Mclaughlin等[14]在使用不同权重ASIR(40%、70%、90%)对腹部图像进行处理时,认为ASIR可明显改善图像质量,70%ASIR时图像质量最好,本研究结果与之相似。
3.3本研究的局限性
本研究的局限性在于研究样本量较小,在今后的研究中将进一步扩大样本量;研究中设定的噪声指数及管电压较为单一,能否在满足临床诊断的前提下设定更佳的扫描参数,进一步降低辐射剂量,有待进一步研究及探索。
总之,结合使用ATCM技术,在泌尿系结石患者中行低剂量CT扫描,可使辐射剂量下降约70%,使用ASIR技术,可明显改善图像质量,具有较好的临床可行性。
低剂量迭代重建技术 篇2
Zhang等提出一种基于自适应非局部均值的低剂量CT统计迭代重建算法,该算法能够抑制条形伪影。Xu等把基于字典学习的先验模型应用到CT图像域重建算法中,能够保留图像更多的细节信息。Wang等使用惩罚加权最小二乘(Penalized Weighted Least Square,PWLS)算法进行统计迭代重建,获得预期的图像处理结果。Duan等提出一种基于全变分(Total Variation,TV)的CT重建算法,能够得到令人满意的降噪效果。Zhu等针对泊松噪声提出一种改进的TV模型,与传统的TV滤波方法相比有更好的降噪效果。在投影数据缺失的情况下,TV先验模型往往应用于统计迭代重建算法中,并且能够取得十分理想的重建效果。TV模型能够在降噪的同时保持图像的边缘信息,但在强噪声的情况下,容易使图像的平滑区域出现阶梯效应。基于梯度保真项的图像去噪算法考虑了去噪前后图像的相似性,这样就能够在保持图像边缘的同时得到分段光滑的效果,使视觉效果更加自然。
本文提出一种基于梯度保真项的低剂量CT统计迭代重建算法,首先把边缘指示函数和梯度保真约束项相结合应用到TV模型中,得到基于梯度保真项的自适应TV模型(Gradient Fidelity Total Variation,GFTV),然后新的TV模型与PWLS重建算法形成新的优化目标函数,最后使用交替迭代重建方法分步求解目标函数得到最终的图像。为简单起见,将本文提出算法简记为PWLS-GFTV。
1算法原理
1.1全变分模型
在图像降噪时,TV模型即为最小化如下的能量泛函:
1.2基于梯度保真项的自适应全变分模型
TV模型在去除噪声的同时会使图像的平滑区域产生阶梯效应,破坏图像的边缘细节纹理信息结构。梯度保真项可以在降噪保持图像细节信息的同时使处理后图像的梯度与原始图像的梯度保持一致,因此可以抑制TV模型产生的阶梯效应。边缘指示函数可以对图像的不同区域进行不同强度的去噪,从而达到保护图像边缘细节的效果。基于梯度保真项的自适应全变分模型表示为:
采用梯度下降流方法和欧拉-拉格朗日方程方法求得公式(2)的偏微分方程如下所示:
1.3基于梯度保真项的低剂量CT统计迭代重建算法
RGFTV表示基于梯度保真项的自适应全变分模型,则基于梯度保真项的低剂量CT统计迭代重建算法的目标函数为:
通过引入中间变量f,可以将(5)式转化为如下的约束优化问题:
利用Lagrange定理,将(6)式转化为如下的无约束优化问题[8]:
对于(7)式,采用交替迭代法进行优化,即转化为以下的两个问题进行求解:
首先,利用可分离抛物面替代算法[9]求解问题1,可得:
其次,利用公式(4)来求解问题2。
2实验结果
采用Shepp-Logan模型进行仿真实验来验证基于梯度保真项的低剂量CT统计迭代重建算法的有效性,同时与FBP算法、PWLS、PWLS的中值先验(PWLS-MP)以及PWLS的全变分(PWLS-TV)重建算法进行实验结果的比较。图1为Shepp-Logan模型,其大小为256 mm×256 mm。
由图2可知,PWLS算法重建图像的细节边缘信息不清晰。PWLS-MP重建图像的质量有较明显的改善,但边缘区域仍有少量的条形伪影。PWLS-TV重建算法在降噪的同时引起阶梯效应。PWLS-GFTV重建算法不仅去除阶梯伪影,还可以较好地保持图像的纹理和边缘信息。本文重建算法在降噪能力、伪影抑制以及分辨率保持等方面都明显优于其他四种重建算法。
为了更明晰地描述PWLS-GFTV重建算法与其他对比算法的各种质量评价参数,本文采用归一化均方距离和信噪比来进行定量地描述。它们定义分别如下所示:
1)归一化均方距离(Normalized Mean Square Distance,NMSD)
2)信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)
其中:M和N分别表示图像的行数和列数,r和q分别表示原始图像和重建图像;r珋和q珋分别表示原始图像和重建图像的均值。
表1为采用Shepp-Logan模型仿真实验时本文算法与其他对比重建算法的NMSD、SNR和重建时间的质量评价参数。由表1可知,本文重建算法的NMSD均比对比重建算法的值小,表明本文算法的重建图像与原始图像最为接近。本文算法的信噪比高于其他三种对比算法,信噪比越大表明重建图像的质量越好。因此无论在视觉效果方面还是在客观质量评价参数方面,均表明本文算法是切实可行有效的。
3结论
本文提出一种基于梯度保真项的低剂量CT统计迭代重建算法,该算法首先利用FBP解析重建算法获得低剂量CT图像,然后利用该图像作为初始化图像进行PWLS迭代重建,接着采用基于梯度保真项的自适应全变分模型对获取的图像进行滤波降噪,最后使用交替方向法得到所需要的重建结果图。在主观视觉效果和客观质量评价方面,本文算法不仅可以有效地去除条形伪影等噪声,而且保留了图像更多的细节信息,使得重建图像更加接近原始图像。
参考文献
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低剂量迭代重建技术 篇3
随着CT在临床诊断中的应用日益增加, 患者受到电离辐射损伤的风险越来越大, 这一问题已经受到了广大医生和患者的普遍关注[1]。肠道CT扫描范围大 (从膈顶至耻骨联合下) 、期相多 (至少包括动脉期和门静脉期) , 且部分疾病或术后患者需要反复多次扫描, 使其辐射剂量更大。因此, 进行肠道CT检查时采用低剂量扫描非常必要。传统的降低CT扫描辐射剂量的方法主要是调整扫描参数, 如自动调节管电流或管电压、增大螺距等[2,3]。但是当管电压或管电流降低时, 图像质量就会下降。迭代重建 (iterative reconstruction, IR) 算法因在图像重建中能选择性地识别并去除噪声, 因而能在降低扫描参数的情况下减少图像噪声, 改善图像质量, 已被广泛应用于多种CT。本研究旨在通过评价图像质量和辐射剂量, 探讨将IR应用于肠道低剂量CT增强扫描的可行性。
1 资料和方法
1.1 水模预实验确定最佳低剂量CT扫描参数
取一个直径25.2 cm的圆柱形CT水模, 先后用常规肠道CT扫描条件及多个低剂量CT扫描条件进行扫描。常规扫描参数:管电压120 k V, 参考管电量350 m As;图像重建算法:滤过反投影 (filtered back projection, FBP) , 重建核:B30f。低剂量扫描参数:管电压均为100k V, 参考管电量分别设为500、450、400、350、300、250、200 m As;图像重建算法:均采用正弦图确定迭代重建 (sinogram affirmed iterative reconstruction, SAFIRE) (Siemens Healthcare) , 重建核:I30f。2种扫描其余参数相同:螺距1.0, 扫描层厚0.6 cm, 重建层厚1.5 cm, 重建间隔1.2 cm。
扫描后分别测量各组图像噪声, 测量时同一组图像内连续取5个层面, 每个层面内均匀分布5个大小约为1 cm2的兴趣区 (region of interest, ROI) 。结果发现2个低剂量组的图像噪声接近于常规剂量组, 2个低剂量组的图像噪声分别为100 k V、350 m As组: (12.97±2.40) HU, 100 k V、300 m As组: (14.28±2.47) HU;常规剂量组图像噪声为 (13.64±2.17) HU。经2个独立样本t检验统计分析, 2个低剂量组与常规剂量组相比, 差异均无统计学意义 (P>0.05) (如图1所示) 。其余各组图像噪声与常规剂量组相比差异均有统计学意义 (P<0.05) 。因此, 本研究选取其中辐射剂量较低的一组参数作为临床实验中低剂量组的扫描参数。
注:图内上部数值为图像噪声 (±s, HU) , 下部数值为主要扫描和重建参数
1.2 临床实验
1.2.1 患者资料
选择本院2013年6月至10月因某些临床指征拟行肠道CT增强扫描的患者80例, 其中男39例、女41例, 平均年龄51.0岁 (16~84岁) , 临床病症主要有腹痛、腹泻、腹胀、消化道出血等。所有患者随机纳入常规剂量组 (40例) 和低剂量组 (40例) 。患者入组标准为体质量指数 (BMI) <25 kg/m2, 对碘造影剂过敏、肾功能不全及无法配合闭气者被排除入组。所有患者均签署了知情同意书。
1.2.2 患者肠道准备、图像采集
检查前1 d嘱患者进流质饮食, 晚饭后用开水约1 500 m L泡服番泻叶6~10 g, 腹泻清肠。检查前约1.5 h内分5次口服2.5%等渗甘露醇2 000 m L, 使肠道充盈, 扫描前10 min肌注山莨菪碱10~20 mg, 以减少肠蠕动。所有检查均使用双源CT扫描仪 (SOMATOM Definition Flash;Siemens Medical Solutions, Forchheim, Germany) 。扫描时患者取仰卧位, 双臂上举, 头侧先进, 扫描范围均由膈顶至耻骨联合下缘水平。扫描参数详见表1。造影剂总量约65~75 m L, 均使用高压注射器以2.5~3.0 m L/s的流速经肘前静脉注入, 于开始注入对比剂后60~75 s行门静脉期扫描。
1.2.3 主观图像质量评价
所有2组图像的主观质量均由2位高年资放射科医师在不知道扫描参数和重建算法的前提下在工作站 (syngo MMWP VE 36A, Siemens Healthcare) 上盲法评估。观察的图像包括轴位图像、冠状位和矢状位重建图像, 观察的脏器包括胃、十二指肠、空回肠、结直肠等消化道, 以及腹主动脉、肠系膜上动静脉和门静脉等血管, 还有肝、胆、胰、脾和双肾等实质器官。所用窗宽均为300 HU, 窗位均为40 HU。主观图像质量计分根据图像清晰度、对比度、边缘锐利度等, 采用5分法进行评价[4]。计分标准:1分:噪声或伪影太大, 不能诊断;2分:噪声较大或伪影明显, 使图像质量较差, 无法明确诊断;3分:有轻度噪声或伪影, 但不影响诊断;4分:轻微的噪声或伪影, 可满足诊断;5分:没有任何伪影, 图像质量好。图像质量计分≥3分即认为是具诊断性图像质量。2位阅片者意见不一致时协商解决。
1.2.4 客观图像质量评价
将圆形兴趣区分别置于肝右叶、椎旁肌肉、膀胱、皮下脂肪、腹主动脉及门静脉 (主干) 进行测量。在门静脉和皮下脂肪ROI大小约为0.50 cm2, 其余测量点ROI大小均约为1.00 cm2。以所测兴趣区的CT值的标准差 (standard deviation, SD) 作为图像噪声。每次测量均进行3次, 取其平均值做记录。测量时尽量避开纤维、坏死、囊变、出血区域或伪影, 选择组织密度均匀部位作为测量点。信噪比 (signal-to-noise ratio, SNR) 计算方法为:SNR=兴趣区CT值/噪声;对比噪声比 (contrast-to-noise ratio, CNR) 计算方法为:CNR= (兴趣区CT值-椎旁肌肉CT值) /背景噪声。计算门静脉、腹主动脉的CNR时要求门静脉主干、腹主动脉、椎旁肌肉及腹部前方空气的ROI在同一层面, 并以后者作为背景噪声。肝脏ROI在右肾上极层面选择。
1.2.5 辐射剂量评估
分别记录每位患者的容积CT剂量指数 (volume CT dose index, CTDIvol) 、剂量长度乘积 (dose-length product, DLP) , 计算有效剂量 (effective dose, ED) , 比较常规剂量组与低剂量组CT扫描的辐射剂量。ED (m Sv) =DLP (m Gy·cm) ×κ, 其中κ值为剂量转换因子, 腹部及盆腔的κ值为0.015 m Sv·m Gy-1·cm-1[5]。
1.2.6 统计学分析
数据分析采用SPSS 19.0统计软件。比较常规剂量组和低剂量组主观图像质量评分采用MannWhitney U检验, 比较2组患者的年龄、BMI、图像噪声、SNR、CNR、CTDIvol、DLP和ED时, 均采用Levene方差分析和2个独立样本t检验。以P<0.05认为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 患者一般资料
所有患者均顺利完成扫描和测量。2组患者在年龄、BMI及扫描范围方面的差异均无统计学意义 (P>0.05) , 详见表1。
2.2 主观图像质量评价结果
常规组平均图像质量计分为 (4.7±0.5) 分, 其中5分的34例 (85%) , 4分的6例 (15%) ;低剂量组平均图像质量计分为 (4.6±0.6) 分, 其中5分的31例 (77.5%) , 4分的9例 (22.5%) 。2组图像质量主观评分差异无统计学意义 (P>0.05) (如图2所示) 。
如图2所示, 常规组与低剂量组胃壁、肠壁及各脏器均显示清晰, 图像质量无明显差别。
2.3 客观图像质量评价结果
低剂量组与常规组CT图像相比:肝右叶、椎旁肌肉、膀胱、皮下脂肪、腹主动脉及门静脉的SD和SNR、腹主动脉及门静脉的CNR均略有增加, 但差异均无统计学意义 (P>0.05) (见表2) 。
2.4 辐射剂量
2组辐射剂量对比, 差异有统计学意义 (P<0.001) , 低剂量组与常规剂量组相比, CTDIvol、DLP、ED分别减少约42.2%、43.0%、43.0% (见表3) 。
3 讨论
CT是肠道炎症性和肿瘤性病变最重要的影像学检查方法之一, 在疾病的诊断和疗效评估中均具有很大的价值, 但它却存在电离辐射这一固有的问题。研究和探索各种低剂量检查方法是CT进一步发展的必然趋势。
注:患者1, 男, 50岁, BMI 18.5 kg/m2, 常规扫描, FBP重建;患者2, 女, 40岁, BMI 20.76 kg/m2, 低剂量扫描, SAFIRE迭代重建
注:a表示2个独立样本t检验
注:a表示2个独立样本t检验
合理使用低剂量 (as low as reasonably achiev able, ALARA) 原则指出, CT低剂量技术的使用和研究要在保证获得良好的CT图像质量、满足临床诊断需要的前提下, 尽可能地降低受检者的辐射剂量[6], 即在降低辐射剂量与保证图像质量之间找到一个平衡点。因此, 本研究首先进行了水模预实验, 以选择最佳扫描条件。既避免了直接以患者作为试验对象时造成的额外辐射, 满足了医学研究的伦理要求, 也提高了临床实验效能。与多数文献[7,8]相同, 本研究也以BMI作为个体化扫描条件的参考指标。行肠道CT检查的多为体型一般或消瘦的患者, 体型肥胖者较少, 故本研究只以BMI<25 kg/m2的患者作为研究对象。
降低管电压和管电流是减少CT辐射剂量的常用方法, 当管电压和管电流降低时会使到达探测器的X线光子数减少, 导致图像噪声增加、质量下降, 严重时甚至会影响诊断。因此, 仅仅通过降低管电压和管电流来减少辐射剂量具有一定的限度。近年来, 人们研究的重点已经从单纯改变扫描条件转移到了改进图像重建技术方面。目前, 应用最广泛的CT图像重建方法是滤过反投影 (FBP) , 该方法假设所得到的投射数据内没有噪声, 这对于非超重患者和常规扫描条件的情况是适当的, 但对于用常规条件扫描过度肥胖患者或降低条件扫描普通患者的情况, FBP重建会产生多噪声、多伪影的图像。最新的迭代重建技术则利用矩阵代数, 通过一定的数学模型选择性地识别并去除图像噪声[9]和伪影[10], 可以在较低辐射剂量条件下获得与常规剂量FBP重建具有相似质量的CT图像[11,12,13]。与FBP相比, 迭代重建的速度一般较慢, 西门子二代双源CT配置的SAFIRE迭代重建能以20幅/s的速度重建图像, 可以在CT日常工作流程中使用[14]。SAFIRE设置了5个不同的强度值作为确定噪声模型的参数, 强度值为1时图像噪声最大, 强度值为5时图像噪声最小。本研究采用了厂商推荐的中等水平强度参数—3[15]。
本研究为国内较早将SAFIRE迭代重建应用于肠道低剂量CT增强扫描, 在辐射剂量与常规扫描条件相比减少约43%的情况下保证了图像质量, 为减少肠道CT增强扫描的辐射剂量探索了新的方法。对于患有克罗恩病和溃疡性结肠炎等慢性非特异性肠道炎性病变、需要多次复查的患者意义更大。本研究中低剂量组平均CTDIvol降低至7.76 m Gy, 平均ED降低至5.31 m Sv, 与Luís S Guimar觔es等[16]进行的半常规剂量80 k V、425 m As扫描, SAFIRE迭代重建的CT肠道造影检查研究中所达到的辐射剂量水平相近, 但图像质量相对更好。Ravi K Kaza[17]等用管电压80 k V、管电流200~575 m A加30%自适应统计迭代 (ASIR) 使CTDIvol和ED分别降至平均6.15 m Gy和4.6 m Sv, 虽然辐射剂量降低程度较本研究显著, 但是图像质量也较差。王艳等[18]应用管电压120 k V、固定管电量时150、100 m As加ASIR迭代重建, CTDIvol最低降至8.59 m Gy, 且图像噪声也较大。总体上, 本研究结果在降低辐射剂量和保证图像质量之间找到了较好的平衡, 研究结果在临床可行性较大。
本初步研究还存在一些局限性。首先, 仅用一个迭代重建参数 (3) 评估了SAFIRE对CT图像质量的影响, 没有与其他重建参数下的图像质量进行比较。其次, 本实验仅对图像质量本身进行了分析, 没有分析图像质量对临床诊断的影响。这些问题值得进一步研究。
4 结语
低剂量迭代重建技术 篇4
随着CT检查的广泛应用,儿童副鼻窦CT检查也在日益增加[1],但CT检查的辐射损伤问题[2],成为放射医师关注的焦点。自适应性统计迭代重建(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction,ASIR)是近年来开发的一种全新的CT图像重建算法,能够有效降低图像噪声[3],提高图像质量。很多学者[2,3,4,5,6]在CTA、CTU、肝脏、胸部、腹部等进行研究总结,罕见儿童副鼻窦的报道,本研究尝试用宝石能谱CT,对儿童副鼻窦扫描的图像进行不同比例重建,并进行图像质量分析,总结儿童副鼻窦CT成像时的最佳权重比例,应用这一比例对低剂量图像迭代重建和滤波反向投影算法重建,并对不同剂量重建图像进行噪声、辐射剂量和图像质量分析,总结儿童副鼻窦低剂量扫描的最佳参数搭配。
1 资料与方法
1.1 研究对象
收集我院2015年6月~2015年10月行CT检查的副鼻窦病例100例,男47例,女53例,年龄6个月~14岁,平均年龄(10±4)岁。
1.2 实验仪器
采用GE公司宝石能谱CT(Discovery HDCT 750),用AW4.6工作站(GE Health Care,USA)。
1.3 检查方法
扫描前嘱受检者去除头部金属异物,仰卧位头先进,平静呼吸,扫描侧位定位图及设定定位线,扫描参数为:Helical模式,旋转时间1.0 s/r,层厚5 mm,层间隔5 mm,螺距0.984∶1。对于小年龄组患儿和不能合作的患儿,镇静后进行扫描,应用宝石能谱CT对20例儿童副鼻窦进行扫描,扫描条件为100 k V、50 m A,使用10%~100%权重的ASIR技术对本扫描条件下图像进行重建并进行噪声值(图像标准差SD值)、对比度噪声比(CNR)评价,请3位影像学家对上述图像进行5分值主观评价,优选出最佳图像质量的权重(60%),然后以此权重为基础,所选中的病人进行常规剂量(A)组20例采用120 k V,90 m A扫描,使用滤波反向投影(Filtered Back Projection,FBP)对图像重建,做为对照组;低剂量(B1,B2,B3,B4)组各20例采用(100 k V,85 m A;100 k V,50 m A;80 k V,85 m A;80 k V,50 m A)扫描,对原始数据采用ASIR(60%)算法进行重建,其余条件不变。记录5组患者CT容积剂量指数(CT Dose Index of volume,CTDIvol)及剂量长度乘积(dose‐length product,DLP)。图像重建层厚为1.25 mm,重建层间距1.25 mm。并且该研究经过医院道德伦理委员会批准。
1.3.1 图像分析
(1)主观评分。采用Likert 5分制,以轴位观察,选用相同的窗宽窗位,依据窦口鼻道复合体显示情况对重组图像进行评价。5分∶解剖结构及(或)病变显示清晰、对比良好、无伪影;3分∶解剖结构及(或)病变显示比较清晰、对比一般、轻度伪影;1分∶结构显示欠清晰;介于3者之间评分为4分和2分。以3名医师观察者评分的均值作为最后评分。
(2)客观评价。采用对图像噪声值(SD值)及CNR进行比较。图像噪声值(SD值)测量:选用同一层面分别将下鼻甲粘膜、鼻咽腔空气、颞下窝脂肪各选取3个圆形ROI(面积约10 mm2),测量其CT值的标准差(SD值)即代表噪声,作为噪声值。CNR的定量计算:CNR=(ROI甲粘膜-ROI脂肪)/SD背景,其中,ROI甲粘膜为测量的下鼻甲粘膜的CT值均值,ROI脂肪为测量的颞下窝脂肪的CT值均值,SD背景为鼻咽腔空气SD平均值。
1.3.2 辐射剂量
记录5组受检者接受辐射的剂量参数∶CTDIvol、剂量长度乘积(Dose Length Product,DLP)。
1.4 统计学方法
采用SPSS 17.0统计分析软件,对所得数据进行双因素方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。3名专家对所得图像评价的一致性程度评估采用Kappa检验。Kappa值>0.75为一致性较好;Kappa值在0.40~0.75之间为一致性一般;Kappa值<0.40为一致性较差。所有图像在工作站上进行,GE AW4.6工作站应用统一的窗宽和窗位进行CT图像的评价和测量。
2 结果
随着ASIR百分比增大,SD值逐渐减小,图像噪声降低,对比噪声升高,100%ASIR图像噪声降低最多,CNR升高最大。主观评分并未随着ASIR百分比增大而增加,图像主观质量(4.59);最佳权重为60%(表1)。
对于不同扫描参数和重建方式所得图像辐射剂量、质量、噪声值、CNR值(表2)。对表2中数据进行双因素方差分析,B1、B2、B3与A组产生的影像质量无统计学差异(F=4.565,P>0.05),但B3的CTDIvol、DLP较A组分别降低了66.01%、66.25%。3名专家对图像质量评价进行一致性检验,Kappa值为0.80,主观评价一致性好。B组60%ASIR与A组FBP辐射剂量比较明显减低,B1、B2、B3、B4较A组CTDIvol分别降低了38.92%、63.81%、66.01%、80.04%;DLP分别降低39.78%、64.83%、66.25%、80.23%;辐射剂量差异有统计学意义(P<0.05);图像质量评分,B4(4.34±0.64)较A组(4.57±0.22)明显低,差异有统计学意义(F=1.77,P<0.05)(见表2,图1~5);对于不同扫描参数和重建方式所得图像中,从A1组到B4组,下鼻甲区SD值呈现正线性增高,CNR呈现出随着剂量的降低而降低的趋势。具体噪声、CNR数值(见表2)。B1,B2,B3,B4较A组图像噪声升高,差异有统计学意义(P<0.05),B4噪声明显升高,图像不能满足临床诊断要求(见表2,图5)。所以总体比较得出,在儿童副鼻窦宝石能谱CT扫描时,ASIR权重比例为60%时,匹配最适宜的低剂量参数为:B3(80 k V,85 m A)。
图像噪声明显升高,点状颗粒影增加,图像质量下降。
注:a.(120 k V,90 m A,FBP重建方式)下鼻甲粘膜及上颌窦囊肿的显示;b.(100 k V,85m A;60%ASIR)下鼻甲粘膜及上颌窦炎的显示;c.(100 k V,50 m A;60%ASIR)下鼻甲粘膜及上颌窦粘膜的显示;d.(80 k V,85 m A;60%ASIR)下鼻甲粘膜的显示;e.(80 k V,50 m A;60%ASIR)下鼻甲粘膜及上颌窦炎的显示。
3 讨论
不同年龄段鼻窦病变的发病率较高,并且出现发病的低龄化趋势,儿童鼻窦CT检查逐年增加,统计我院资料2012年,副鼻窦1752例,15岁以下232例;2013年,副鼻窦1934例,15岁以下298例;2014年,副鼻窦2756例,15岁以下567例;2015年副鼻窦2731例,15岁以下595例。常规CT扫描检查对于病变的检出和诊断具有较高价值,但存在射线辐射偏高,尤其对于儿童群体存在损伤偏大的问题,这不符合辐射防护原则[1]。并且该检查范围内有对射线更为敏感的组织,如腺体、眼晶体和神经等。故此,在保证一定图像质量的前提下,最大限度降低检查的辐射剂量,保护射线敏感组织,是放射工作者的重要任务之一[2]。副鼻窦的解剖学结构特点为含气的骨性腔隙,骨质偏薄,自然对比度较好,存在低剂量扫描的生理基础;在病理学方面,该部位病变主要以黏膜增生、肥厚及囊肿形成等炎性病变及先天变异为主。因此,对于该部位病变的CT检查进行低剂量方案设计就有较大可能性[1]。
注:*与A组图像比较,P<0.05
扫描模式采用Helical模式,获得容积数据,将便于对图像进行冠状位、矢状位重组,既能很好地显示ROI病变,又免除了二次扫描的射线辐射。低剂量扫描包括降低管电压、管电流,随着剂量的降低,图像噪声会增加。ASIR可以在降低患者的辐射剂量的同时又不损失图像质量[4,5]。国内外很多研究者针对不同部位、不同器官、低管电流取值及ASIR值比例做过大量研究,但对儿童副鼻窦方面的研究报道很少。通常采用的ASIR值建议在30%~50%之间[6]。本研究通过图像ROI SD值的测量,随着ASIR权重比例(10%~100%)的增加,SD值逐渐降低,CNR升高(6.52~10.17),但图像质量并未随着ASIR的权重比例的增加而一直提高,而是在ASIR权重比例为60%时,图像质量达到最高(4.59±0.17)。应用该权重比例对不同管电压和管电流情况下所得低剂量图像进行分组,与常规剂量组使用FBP对图像重建,比较组比对照组呈现出了明显的剂量降低,并且随着管电压的降低而降低,也随着管电流的降低而降低,两者同时降低时剂量降低更多。ASIR算法下,通过分别对于降低管电压和管电流,实现了辐射剂量的降低,得出了有统计学意义的差异;图像质量评价方面,随着辐射剂量的降低,也结合统计学差异分析,得出了具有差异意义组,也就是说找到了兼顾降低辐射剂量和保证图像质量的平衡点组,并对于噪声明显偏高,图像不能满足临床诊断要求组做出舍弃。
4 结论
尽最大限度降低辐射剂量是CT检查应用的辐射防护应用原则。在儿童副鼻窦区域这一特殊部位进行CT扫描,应用ASIR算法,配合降低管电压、管电流方式的低剂量扫描技术,应用效果明显,值得推广。随着检查设备的软、硬件技术的进一步提高改进和科学应用的进一步开发,被检者所受的必要射线辐射剂量将逐渐降低。
参考文献
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[3]杨尚文,何健,杨献峰,等.ASi R算法结合自动管电流调制技术在胸部低剂量CT中的应用研究[J].医学影像学杂志,2012,22(1):58-61.
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[5]李泉,张莉,卞佳,等.不同级别迭代重建技术在颅脑CT扫描中的应用[J].滨州医学院学报,2015,38(1):43-46.
低剂量迭代重建技术 篇5
冠状动脉CTA (coronary CT angiography, CTA) 检查可以无创性观察冠状动脉并发现冠状动脉狭窄, 具有较高的诊断准确性。然而CTA检查的辐射剂量可能较高, 并受到争议。因此, 目前低剂量CTA成像的研究受到较多关注。宽探测器及快速旋转速度实现了数据采集新发展, 尤其是前瞻性心电门控大螺距扫描 (Flash spiral) 模式的应用, 可大幅度降低辐射剂量。该扫描技术的缺点在于没有心动周期中其余部分的可重建数据。同时, 降低管电压及管电流同样可以降低辐射剂量[1,2]。然而, 两种技术均会导致图像噪声增加, 进而可能影响图像质量[3,4,5,6]。目前图像噪声增加可以通过迭代重建 (iterative reconstruction, IR) 弥补。IR重建是基于原始数据的一种重建技术, 在保证相同图像质量的前提下, IR技术可降低辐射剂量, 研究已经证实迭代重建在胸部[7], 腹部[8]及冠状动脉CTA[9,10,11,12,13,14]成像中均具有降低辐射剂量的优势。
本研究采用以上几种技术联合进行CTA成像, 并评价该低辐射剂量获得具有诊断价值图像质量的可行性。
1 材料与方法
50例患者, 体质量指数 (body mass index BMI) 指数<30kg/m2, 体重 (66.5±12.2) kg, 心率 (50±6) 次/min, 药物控制后达到该标准也包括在内, 所有患者均行CTA检查排除冠状动脉狭窄。
1.1 CT扫描技术
采用第二代双源CT (Definition Flash, Siemens Healthcare, Forchheim, Germany) 进行数据采集。扫描范围:气管分叉下方10 mm至心脏膈面。球管旋转时间:280 ms;准直:2 mm×64 mm×0.6 mm;管电压100 k V, 采用实时动态曝光剂量调节 (CARE Dose4D) , 在管电压调节基础上根据BMI进一步调节管电流, 电流范围为350~410 m A;螺距为3.4。在主动脉根部层面选择兴趣区 (ROI) 检测CT值, >100HU时, 延迟5 s自动触发扫描, 采用前瞻性心电门控大螺距 (Flash spiral) 扫描模式, R-R间期55%扫描成像 (默认模式) , 肘前静脉注入60 m L非离子对比剂优维显 (Ultravist, Iopromide, 370 mg/m L) 及50 m L生理盐水, 应用对比剂示踪法 (bolus-tracking) , 速率均为6 m L/s。
1.2 图像重建
CCTA图像重建采用两种方法, 分别为传统的反投影滤过重建 (filtered back projection, FBP) 和IR重建, 两种重建均采用层厚0.6 mm, 重建间隔0.3 mm, 卷积核分别为B26f、I26f, 应用Circulation和3D软件进行图像后处理, 主要采用MPR, CPR及VR进行图像重建。
1.3 图像质量分析
由两位有经验的阅片医师独立评价图像质量。
1.3.1 主观图像质量评价
采用4分法评价[15]。1分:优秀, 血管显示清晰, 边界清晰, 无伪影;2分:良好, 对应血管有轻度管腔模糊, 轻度伪影;3分:中等, 血管中度管腔模糊, 中度伪影, 但仍可评价;4分:差, 对应血管显示不全, 无法评价。采用美国心脏学会 (AHA) 15段冠状动脉分段法, 共有728段可以分析。
1.3.2 客观图像质量评价
测量噪声 (image noise IN) 、信噪比 (signal-to-noise ratio, SNR) 及对比噪声比 (contrast-to-noise ratio, CNR) 。
冠状动脉左主干水平升主动脉CT值的标准差定义为图像噪声, 感兴趣区 (ROI) 平均面积为 (4.5±1.3) cm2 (图1) 。于冠状动脉近端获得SNR和CNR3, 16, 冠状动脉CT值 (CT1) 通过将ROI置于冠状动脉近端管腔内测量获得, ROI足够大, 但不包括管壁。周围组织的CT值 (CT2) 即血管周围组织约3~4 mm2处ROI (置于左主干开口水平的冠状动脉周围脂肪组织内) 的平均CT值, SNR=CT1/IN。CNR= (CT1-CT2) /IN。
A:IR重建;B:FBP重建。
记录机器自动测量剂量长度乘积 (dose length product, DLP) , 根据DLP计算有效剂量 (Effective Dose, ED) , ED=k×DLP, k值采用欧盟委员会推荐的胸部值0.014 m Sv/ (m Gy·cm) 。
1.4 统计学处理
所有统计学分析使用SPSS 16.0软件, 计量资料以均值±标准差 (±s) 描述, 分类变量采用百分比描述, 采用配对t检验对两种不同重建算法所得图像质量定量测量结果进行比较。对计数资料的比较采用χ2检验, P<0.05为差异有统计学意义。计算Cohen’s kappa值 (k) 评价两位阅片者评价图像质量间的差异:k=0代表一致性差;k=0.01~0.20代表少量一致性;k=0.21~0.40代表轻度一致性;k=0.41~0.60代表中度一致性;k=0.61~0.80代表一致性好;k=081~1.00代表一致性极佳。
2 结果
患者一般资料见表1。
2.1 图像质量
冠状动脉段平均质量评分FBP重建为2.2±1.0, IR重建为1.9±1.1, IR重建的图像质量较FBP重建好, 见图2。
右冠状动脉起始部局限性非钙化斑块 (箭头) 。A, B, C分别为右冠状动脉, 前降支及回旋支;1:为FBP重建, 2:为IR重建;D为VR图像。
728段血管, FBP重建组有61 (8.4%) 段无法评价, IR重建为38 (5.1%) 段, 两者无统计学差异 (P=0.07) 。
FBP重建, BMI<24 kg/m2 (28例) 的患者及BMI为24~30 kg/m2 (n=22) 的患者其可评价的血管段数分别为403/409 (98.5%) 及253/319 (79.3%) , 两者差异有统计学意义 (P=0.03) (见表2) 。
IR重建, BMI<24 kg/m2 (n=28) 的患者及BMI为24~30kg/m2 (n=22) 的患者, 可评价的血管段分别为404/409 (98.8%) 及291/319 (91.2%) ;两组间差异无统计学意义 (P=0.07) (见表2) 。
2.2 CT值, 噪声, SNR, CNR
两种重建所有的CT值均没有统计学差异 (表3) 。
FBP重建及IR重建的平均噪声分别为 (26.4±5.2) HU和 (20.6±4.1) HU, 两组间差异具有统计学意义 (P=0.02) 。IR重建的SNR及CNR与FBP重建之间的差异均有统计学意义 (表3) 。
注:P<0.05为有统计学差异, *表示为具有统计学差异。
BMI<24 kg/m2的患者图像噪声IR组较FBP组低, 有统计学差异, CT值两组之间无差异。然而IR组的图像噪声低, SNR和CNR高, 且具有统计学意义。BMI为24~30kg/m2的患者两组之间除各血管CT值外, 各血管的SNR及CNR两种重建之间均有统计学差异 (表4) 。
两位阅片者对FBP重建 (k=0.723) 及IR重建 (k=0.719) 冠状动脉图像质量评分的结果一致性良好 (表5) 。
3 讨论
随着对CTA检查所致辐射的不断关注, 已经有措施被采用来降低CTA成像的辐射剂量, 其中降低管电压及管电流是之前研究较多的技术, 辐射剂量与管电压的平方呈正比, 降低管电压可显著降低辐射剂量。降低管电压后, X线与被检体作用的光电效应增加, 能够提高冠状动脉血管腔内的CT值, 增加血管与周围组织结构的对比。第二代双源CT大螺距扫描的优势在于配备了2套球管及相应的128层探测器。双球管设置, 使得它具备了使用更大螺距扫描的可能, 可以明显降低辐射剂量及造影剂用量[17,18], 除了计算机硬件的发展和采集技术的改进, 目前计算机强大的后处理也可以降低图像噪声, 提高图像质量, 关于采用IR重建降低辐射剂量的研究比较多, 其在胸部[7]、腹部[8]及心脏[9,11,12]等部位的运用均有报道。
注:P<0.05为有统计学差异, *表示为具有统计学差异。
本研究IR重建能够显著降低图像噪声, 提高主观图像质量 (FBP重建:2.2±1.0, IR重建:1.9±1.1, P<0.0001) 。这与之前的研究结果相符[9,10,11,12,14]。然而, 本研究的优势在于采用了低千伏, 低电流大螺距扫描模式联合IR重建的进行研究。Utsunomiya等报道了关于256层CT前瞻性心电门控采用IR重建提高图像质量的研究[12]。Bittencourt等采用前瞻性心电门控大螺距扫描模式联合迭代重建降低图像噪声[9], 其结果与本研究结果相似。本研究结果提示两种重建方式, 主动脉及冠状动脉近端的血管强化没有差异, 这与其他研究结果一致[9,10,11,12]。BMI<24 kg/m2的患者SNR及CNR两种重建方式之间没有差异, BMI为24~30kg/m2的患者SNR及CNR值IR重建高, 噪声则是IR重建低。
尽管本研究证实了低剂量CCTA在特定人群 (心率≤60次/min, BMI<30) 中的可行性, 但本研究仍存在以下局限性。首先, 样本量较小, BMI≥30 kg/m2的患者没有包括在研究范围内。第二, 关于低剂量扫描诊断准确性还需要进一步研究, 比如与冠状动脉造影进行比较。第三, 本研究没有将Flash扫描模式与其他扫描模式提示进行比较。为了达到低剂量扫描, 本研究采用了前瞻性心电门控大螺距扫描模式, 该序列对运动比较敏感, 容易产生伪影, 尤其是心率不低或者不稳定的状态下[19]。另外, IR重建方式需要的时间较长。
总而言之, 本研究提示心率≤60次/min的患者, 不仅BMI<24 kg/m2的人群可以选择低千伏扫描, 对于BMI为24~30 kg/m2之间轻度肥胖的患者也可以采用前瞻性心电门控大螺距模式, 100 k V低千伏, CARE Dose4D联合IR重建技术进行CTA成像, 可以使患者受到低剂量辐射的条件下完成冠状动脉CTA成像。
摘要：目的 采用低千伏前瞻性心电门控大螺距 (Flash spiral) 扫描冠状动脉CTA成像, 原始数据采用迭代重建, 评价该扫描模式获得具有诊断价值图像质量的冠状动脉CTA的可行性。方法 50例患者, 体质量指数 (body mass index BMI) <30 kg/m2, 心率≤60次/min。冠状动脉CTA成像采用前瞻性心电门控Flash spiral模式采集。原始图像重建采用两种重建方式, 分别为反投影滤过重建及迭代重建。图像质量评分采用4分法。结果 平均有效辐射剂量为 (0.85±0.37) m Sv。迭代重建的图像噪声降低, 与反投影滤过重建比较具有统计学差异, 数值分别为 (26.4±5.2) 和 (20.6±4.1) HU。迭代重建的图像质量评分 (1.9±1.1) 降低, 与反投影滤过重建 (2.2±1.0) 比较差异具有统计学意义 (P<0.0001) 。728段冠状动脉段, 反投影滤过重建有61段, 迭代重建有38段被评为4分 (P=0.07) 。BMI指数为2430 kg/m2的患者, 迭代重建的可评价图像噪声低, 血管段SNR和CNR均比FBP重建高, 且具有统计学意义。结论 对于选择性人群, 前瞻性心电门控大螺距低千伏扫描模式联合原始数据迭代重建可以提供充足的冠状动脉CTA图像质量。