迭代重建技术在256层CT腰椎低剂量扫描中的应用.pdf

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物理技术MAGlNGTECHNIQUE195一迭代重建技术在256层CT腰椎低剂量扫描中的应用郑余泽唐颖汤伟军祝瑞江洪泳朱全东杨艳梅【摘要】目的：探讨迭代重建技术在256层CT腰椎扫描中降低辐射剂量的作用。方法：将60例临床要求行腰椎CT扫描的患者随机分为4组，分别采用常规参数(120kV、管电流自动调节：平均值为237mAs)、保持管电压／降低管电流(120kV、150mAs)、降低管电压／保持管电流(80kV、300mAs)、降低管电压／降低管电流的(80kV、150mAs)的扫描方法，原始数据分别经FBP(滤波反投影重建)和迭代技术进行图像重建，划定兴趣区测量图像噪声值，同时由3名经验丰富的放射科医生进行图像质量评分，运用CTDIv评估辐射剂量，将各数据进行统计学分析。结果：当扫描剂量降低时，图像质量下降、噪声增加；但相同扫描剂量两种重建技术比较，应用迭代重建技术能够提高图像质量、降低图像噪声(P<0．05)。结论：应用256层CT扫描中降低腰椎扫描剂量具有可操作性，迭代重建技术有助于在保证图像质量前提下，通过调整管电流和(或)管电压降低辐射剂量。【关键词】腰椎；CT；迭代重建；辐射剂量中图分类号：R814．4文献标志码：A文章编号：1006．5741(2014)．02—0195—05ApplicationofIterativeReconstructionTechniquein256一sliceCTLowDoseExaminationofLumbarVertebraeZHENGYu—ze，TANGYing，TANGWei-jun，ZHURui-jiang，HongYongZHUQuan-dong，YANGYan-mei【Abstract】Purpose：Toevaluatetheexaminationoflumbarvertebraeat256一sliceCTwithiterativereconstructiontechniquetoreduceradiationdoseandpreserveimagequality．Methods：SixtypatientswhoSUfferedfromlumbardiseaseswererandomlyexaminedbyCTusingdifferentscanparameters，whichincluding120kVwithautomatictubecurrentmodulation(averagevaluewas237mAs)。120kVwithtubecurrentreducedto150mAs，tubevoltagereducedto80kVwith300mAs，orbothreductionoftubevoltageto80kVandtubecurrentto150mAs．TheoriginalimageswerereconstructedbyFBPanditerativetechnique．Thenoiseofimageswasmeasuredineachgroup．Meanwhilethreeexperiencedradiologistsevaluatedthequalityofimages．CTDIvwasusedtomeasurethescandoseineachgroup．ThedatawasanalyzedinSPSS．Results：WhenscanparameterswerechangedandCTDIvwasreduced，theimagequalitiesweredecreasedandthenoiseswereincreasedinbothFBPanditerativereconstructiontechnique．Comparingbothreconstructiontechniqueswiththesamescanningdose，theimagequalityofiterativereconstructiontechniquewashigherandthenoisewaslessf尸<0．05)．Conclusion：Theiterativereconstructiontechniquein256一sliceCTmayallowdosereductionwithoutcompromisingimagequality．【Keywords】Lumbar；CT；Iterativereconstruction；Radiationdose随着各种影像学技术的飞速发展，腰椎疾病的诊疗水平有了很大的提高，尤其是多层螺旋CT具有扫描中国医学计算机成像杂志，2014，20：195—199ChinComputMedIrnag．2014，20：195-199作者单位：复旦附属华山医院放射科DepartmentofRadiology，HuashanHospital，FudanUniversity通信地址：上海市乌鲁木齐中路12号，上海200040Address：12MiddleWulumuqiRd．，Shanghai200040，P．R．C．通信作者：杨艳梅(电子邮箱：yym98765@yahoo．tom．cn)AddressCorrespondencetoYANGYan-mei(E-mail：yym98765@yahoocom．cn) 生垦匡兰蔓盛堡墨查!生蔓鲞釜塑一196一ChinComPutMedImag，2014，2O(2)速度快、组织密度分辨率高、图像后处理技术丰富的像伪影严重，细节显示不清，不能诊断；2分为不能满足特点，广泛应用于腰椎疾病的诊断，与其他检查方法诊断要求：图像伪影较重，细节显示较差，诊断困难；3比较，对椎体外伤、骨质病变、椎间隙组织、椎间关节分为基本可以诊断：图像有少量伪影，细节显示尚可，的结构关系具有更加直观、精确的观察与评价。但同能给出诊断；4分为良好：图像有轻微伪影，显示较清，时辐射剂量成为另一个值得关注的问题，这就要求进能满足诊断要求；5分为优秀：图像无伪影，显示清，完行最优化扫描，即用较小的辐射剂量达到较好的图像全可以诊断。主观噪声评价也采用5分法，即1分噪声严质量，从而得到正确诊断的目的。众所周知，以往CT重，周围界限显示不清；2分超过接受程度的噪声；3分采用FBP重建(filteredbackprojection，滤波反投影可以接受的噪声；4分噪声较少；5分噪声极少。重建)，当降低管电压和(或)管电流时，虽然辐射剂2．2图像噪声值测量：所有患者在横断面L2椎体水量降低，但是随之而来的是图像噪声增加。那么如何平图像上进行噪声值(SD)测量，在软组窗选取腰部后在降低辐射剂量的同时，降低图像噪声，以保证图像方空气、肾实质及竖脊肌3个位置，感兴趣区大sb20mm质量达到诊断要求成为研究热点。近来iDose做为第测量左右对称2点，计算2点均值并记录。四代迭代重建技术，具有降低图像噪声、提高图像质3．CT辐射剂量量的优点。本文旨在探讨256层CT腰椎扫描剂量降低每位受检者扫描结束时工作站自动生成CT剂量时iDose重建技术对于提高图像质量的作用，为低剂指数表格(doseinfo)，记录管电流、管电压和cT剂量量扫描的进一步研究奠定基础。指数(CTdoseindexvolume，CTDIv)，采用CTDIv作为评价指标比较各组扫描参数的辐射剂量。方法4．统计学分析1．病例资料：~I：ICT检查方法对各组图像测量所得图像噪声值及图像质量评搜集2011年3月～11月在华山医院门诊或住院就分结果进行统计分析，采用SPSS15．0统计软件，运用t诊的、经临床病史及体检拟诊腰椎疾病的、骨科或运检验~HRidit等级检查，P<0．05有统计学意义。动医学科医生认为需要进行腰椎MDCT扫描的患者结果共60例，采用PhilipsBrillianceiCT256层螺旋CT机进行扫描。受检者被随机分为4组，每组各15例，扫1．受检者基本资料描管电压及管电流分别为120kV／管电流自动调节、60例被检查者中男性29例，女性3l例，年龄120kV／150mAs、80kV／300mAs、80kV／150mAs。其22-85岁，平均年龄48．3岁。各剂量组性别和体重指数他参数保持一致：准直器宽度0．625mm，螺距0．993，情况见表1。矩阵512X512，旋转时间0．75S，图像层厚1．5mm，层2．不同剂量组CTDIv值~,nFBP或迭代重建图像间距1．5mm。采用仰卧位进行扫描，扫描范围从第12主观评分的比较胸椎至第1骶椎。原始数据分别进行FBP(滤波反投如表2所示，调整扫描参数时CTDIv发生改变，影重建)及iDose(第四代迭代技术)level4重建，并常规扫描组CTDIv为15．74mGy，120kW150mAs组为同时重建软组织窗(窗宽360HU，窗位60HU)和骨窗10．1mGy，80kV／300mAs组CTDIv降低至5．86mGy，(窗宽1500HU，窗位500HU)，于ExtendedBrilliance80kV／150mAs组CTDIv降低至2．92mGy，后者与常规Workspace4．5工作站进行后处理，根据需要重建为矢扫描组相比下降了85％。当扫描参数改变、剂量下降状面MIP图像，用于诊断。(R[JCTDIv降低)时，FBP或迭代重建图像评分均逐2．图像分析渐减低，提示随着扫描剂量的下降，图像质量主观2．1图像质量主观评分：由经过培训的研究记录评分降低，主观噪声增加(表2)。人员指导三位有经验的放射科副主任医师阅片。采用FBP与迭代重建后各分析数据比较，除120kV／双盲法(即研究记录人员和阅片医师均不知扫描参数150mAs组骨窗主观噪声评估统计学上无明显差异外，及重建方法)对横断面、矢状面图像进行阅片，分别评其余均有统计学差异，即同一剂量扫描，迭代重建较价图像质量并做出诊断。图像质量从噪声、伪影、骨小FBP重建主观噪声值低，图像质量可接受度评分高，提梁及关节间隙显示、图像质量接受度方面进行评价。图示迭代重建可降低图像噪声，提高图像质量(图1)。像可接受度采用5分法评估，即1分为完全不能诊断：图3．不同剂量组图像噪声值定量测量比较(图2) ±垦匡堂盐蔓垫盛垡墨查!!生篁堂兰塑ChinComputMedImag，2014，20(2)一199一量的变量，真正的有效辐射剂量还与扫描范围(即长减低，噪声值逐渐增高。然而同一剂量的两种重建技度)、各种组织系数(k)有关。】。本研究由于患者身高术比较，使用迭代重建技术图像质量提高、噪声减少不同，扫描范围存在很大差异，故使用CTDIv来评价辐(P<0．05)。其中120kV／150mAs迭代重建组噪声最射剂量。本次研究中，降低管电流至150mAs后CTDIv小，结合主观图像质量评分120kV／150mAs迭代重建降低至10．1mGy，降低管电压至80kV后CTDIv降低至组~80kV／300mAs迭代重建组能较好平衡图像质量5．86mGy，同时降低管电压及管电流后CTDIv降低至与辐射剂量。2．92mGy，与常规扫描组相比下降了85％。4．本研究的局限性2．腰椎扫描在低剂量扫描时，患者个体差异和部位差异较常腰椎退行性变、腰椎间盘突出、腰椎外伤和先天规剂量将更明显地影响图像质量。在临床工作中肥性脊柱侧弯畸形等腰椎疾病的发病率非常高，腰椎胖病人的检查应适当考虑增加剂量，这些特殊情况需CT检查在临床上应用十分广泛。而为了取得高质量图要进一步研究。像及完成二维、三维图像后处理，实际工作中经常需iDose重建技术根据迭代次数不同还有不同级别要进行大范围薄层扫描，使受检者接受的辐射剂量越(1~[1leve1)的重建，本研究只运用了其中一种，还可以来越多。因此腰椎多层CT扫描，图像质量和电离辐尝试不同级别的重建，比较图像质量，以找到腰椎最射剂量的平衡值得关注。适合的重建方式。3．迭代技术另外，在今后的工作中可尝试将CTDIv控制在一定FBP重建技术快速、简单，一直是CT扫描首选水平，如常规剂量的50％，调NkVl~(或)mAs，选择最佳的重建方法。模型假设x线焦点为一个点，每组数据的组合，以得到最佳图像质量，以广泛应用于临床工作。都经过校准、滤波、反投影、加权，当最后一组采集5．总结的投影数据处理完成后，整个重建过程结束并产生本研究显示，降低腰椎扫描剂量具有可操作性。最终的重建图像。虽然此重建技术速度快，但其简应用迭代重建技术可以在保证图像质量前提下，通过化的模式存在低剂量扫描时信噪比下降的缺点，影调整管电流和(或)管电压降低辐射剂量，同时也减响图像质量。迭代重建技术的本质特征是双空间多少CT球管的损耗、减少成本。模型迭代重建技术，模型假设的X线不是一个点，首参考文献先计算出预期图像投影，并与实际投影进行比较，计算校正系数并进行校正，对校正后的对象再进行迭[1】BrennerDJ，HallEJ．Computedtomography-anincreasingsourceofradiationexposure．NEnglJMed，2007,357：2277—2284．代，直至生成最后图像而结束迭代过程。因此计算速[2】McColloughCH，PrimakAN，BrauncN，eta1．StrategiesforReducing度慢，但可以在最终重建中改善噪声。J。当调整扫RadiationDoseinCT．RadiolClinNoahAm，2009，47：27—40．描参数为了到达减少辐射剂量的目的时，一定程度[3]HalliburtonSS，AbbaraS，ChenMeta1．SCCTguidelineson上会增加图像的噪声，导致伪影出现，最终降低图像radiationdoseanddose—optimizationstrategiesincardiovascularCT．质量。而迭代技术可以降低噪声，意味着应用此重建JournalofCardiovascularComputedTomography,2011，5：198-224．【4]洪国斌，陈凯，包仕亮，等．16层螺旋CT低剂量扫描在腰椎检查中技术，可以弥补调整扫描参数所增加的噪声、伪影，的初步应用．中华放射医学与防护杂志，2010，30：609—610．维持图像质量在可给出正确诊断的水平，从而达到【5】NiuYT，MehtaD，ZhangZR，eta1．RadiationDoseReduction减少辐射剂量的目的。近年各CT~I]造商推出了各自inTemporalBoneCTwithIterativeReconstructionTechnique．简化的迭代重建技术，根据迭代重建发生的空间层AJNR，2012，32：1783—1788．次不同分为影像空间(域)重建原始数据空间(域)[6]LeeTY,ChemRK．ImpactofnewtechnologiesondosereductioninCT．EuropeanJournalofRadiology,2010，76：28-35．重建或两者兼具(3~1]Philips的iDose、GE的ASIR、[7]贾楠，王新江，惠萍，等．适应性统计迭代重建技术降低胸部CT扫Siemens的IRIS、东芝的AIDR等)。迭代技术迅速描剂量的初步临床研究．中国医学影像学杂志，2010，18：551-553．在临床常规应用，使得图像成像质量提高，CT常规检[8]沈俊林，杜祥颖，李坤成．迭代重建技术的进展及其在冠状动脉CT查的辐射剂量降低。血管成像中的应用．国际医学放射学杂志，2012，35：562—565．[9]朱晓华，李士骏，薛永明．胸部CT低剂量扫描的图像质量与吸收剂本研究最低剂量只有常规剂量的15％，完全达到量关系分析．中华放射学杂志。2003，37：945-950。减低辐射剂量的目的。当参数改变、剂量降低时，不论(收稿时间：2012．05．J7；修回时间：2013．06．08)是应用FBP还是迭代重建方法，图像质量评分均逐渐