自適應性統計迭代重建在頸動脈CTA中的應用研究

夏偉委　薛蘊菁　劉元芬　江少凡　段青

[摘要] 目的 探討自適應統計迭代重建算法在頸動脈CTA的可行性，比較權重50% ASIR重建算法相對于常規濾波反投影重建算法對圖像質量的影響。 方法 隨機選取64例受檢者在能譜CT上行頸動脈CTA檢查。采用管電壓120kVp，管電流480mA，320mgI/mL碘佛醇5mL/s團注。將所得原始數據傳輸至GE AW4.5工作站，行影像重建分析。每組原始數據運用兩類重建方法重建，分別獲得對應兩組數據，A組采用常規FBP重建算法對原始數據重建分析；B組運用權重50% ASIR重建算法對原始數據進行影像重建分析。分別記錄兩組影像頸部血管各分支CT值，噪聲值及背景CT值，計算和比較圖像對比噪聲比（CNR），信噪比（SNR），行統計學分析。 結果 B組血管噪聲值（11.5±2.38）低于A組（16.70±2.98）（P<0.01）；B組CNR（61.14±22.38）高于A組（38.19±11.57）（P<0.01）；B組SNR（48.16±18.26）也高于A組（30.03±9.49）（P<0.01）。兩組血管CT值和背景CT值均無統計學意義。 結論 頸動脈CTA結合權重50% ASIR重建算法不僅可以很好保證影像質量，還能有效降低影像噪聲，提高影像信噪比和對比噪聲比。

[關鍵詞] 體層攝影術；X線計算機；頸動脈CTA；自適應性統計迭代重建；信噪比

[中圖分類號] R816.1 [文獻標識碼] B [文章編號] 2095-0616（2016）09-151-04

[Abstract] Objective To explore and discuss the feasibility of adaptive statistical iterative reconstruction algorithm in the carotid artery CTA.To compare the image quality effectS between weight 50% ASIR reconstruction algorithm and conventional filter back projection reconstruction algorithm. Methods 64 patients were randomly selected for carotid artery CTA examination in the CT spectrum，which utilized 120kVp tube voltage，480mA tube current and 320mgI/mL ioversol in 5mL/s bolus injection.The original data were transferred to the GE AW4.5 workstation for image reconstruction analysis. The original data of each group utilized two reconstruction algorithms to obtain two sets of data correspondingly.The group A adopted routine FBP reconstruction algorithm for reconstruction analysis of the original data，while the group B utilized weight 50% ASIR reconstruction algorithm for image reconstruction analysis of the original data.The CT value of image neck vessels branches，noise value and background CT value of the two groups were recorded respectively，the image contrast noise ratio （CNR） and signal to noise ratio （SNR） were calculated and compared，which had statistical analysis. Results The vascular noise value of the group B was （11.5±2.38），which was lower than the （16.70±2.98） of the group A （P<0.01）.The CNR of the group B was （61.14±22.38），which was higher than the （38.19±11.57） of the group A （P<0.01）.The SNR of the group B was （48.16±18.26），which was also higher than the （30.03±9.49） of the group A （P<0.01）.There were no statistical differences between two groups vascular CT value and background CT value. Conclusion The carotid artery CTA combined weight 50% ASIR reconstruction algorithm could not only ensure the image quality，but also effectively reduce the image noise and improve the image signal to noise ratio and contrast to noise ratio.

[Key words] Tomography；X-ray computer；Carotid artery CTA；Adaptive statistical iterative reconstruction；Signal-to-noise ratio

隨著物質水平的提高和精神壓力的增加，心腦血管疾病已成為常見病，多發病，越來越為人類所關注[1-2]。CT技術迅猛發展，頸動脈CTA也以其強大優勢獲得廣泛認可。為獲得較好影像質量，頸動脈CTA往往需要較大的輻射劑量[3]。因此，在降低輻射劑量的同時，如何保證圖像質量，這是放射醫學工作者一直關注的問題[4-5]。常規降低輻射劑量的方法有降低管電流，管電壓，這些處理方式往往伴隨影像噪聲的提高。較少有運用影像重建技術降低輻射劑量的報道。隨著能譜CT的應用和普及，自適應性統計迭代重建算法（adaptive statistical iterative reconstruction，ASiR）逐漸被人們認識。通過同組原始數據運用兩種不同影像學方法重建分析，進而探討權重50%ASIR重建相對于常規FBP重建算法的優勢是此次研究的目的。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2014年6月～2015年6月期間，在美國GE能譜CT（GE Discovery CT 750 HD）上行頸動脈CTA檢查的受檢者共64例。其中，男36例，女28例。所得原始數據分別采用兩種不同重建方法進行重建分析：A組采用常規FBP重建算法對原始數據重建分析；B組采用權重50%ASIR重建算法對同一原始數據進行影像重建分析。

1.2 儀器與方法

采用能譜CT（GE Discovery CT 750 HD），常規檢查前準備，所有受檢者均被告知相關檢查風險并簽署知情同意書?；颊呷⊙雠P位，頭稍后仰，下頜支與床臺面垂直，兩外耳孔與臺面等距，矢狀面與臺面垂直。雙手平行放置于身體兩側，固定患者頭部并告知其制動重要性。掃描范圍自主動脈弓下水平至顱內海綿竇水平。掃描參數；管電壓120kVp，管電流480mA，旋轉時間0.5S，螺距1.375：1，重建層厚及間隔0.625mm，采用Medrad雙筒高壓注射器，320mgI/mL碘伏醇（江蘇恒瑞醫藥股份有限公司，15122346），生理鹽水，對比劑團注流速5mL/s。

1.3 數據測量及分析

所得數據傳輸至AW4.5工作站，分別測量兩組影像頭臂干動脈，左頸總動脈，左鎖骨下動脈，頸動脈近、中、遠段及下頜部脂肪的CT值及噪聲值，每組測量3次，取均值。記錄每組背景CT值，背景噪聲值，SNR，CNR。由2位高年資的醫師對圖像進行雙盲法評分。采用5分法進行評分：5分，圖像顯示清晰，噪聲小，能很好滿足影像診斷要求；4分，圖像顯示較清楚，噪聲尚可。完全滿足影像診斷要求；3分，圖像顯示欠佳，噪聲較大，可以滿足影像診斷要求；2分，圖像顯示不清，噪聲大，不能滿足影像診斷要求；1分，圖像顯示不清，有較大偽影，噪聲大，完全無法達到影像診斷要求。

1.4 統計學分析

采用SPSS19.0統計軟件分析處理，采用t檢驗；采用Mann-Whitney U非參數檢驗；以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料

64例患者，其中男36例，占56.25%，女28例，平均（55.4±10.9）歲。見表1。

2.2 影像質量統計結果

采用權重50%ASIR重建算法的B組血管噪聲值低于常規FBP重建的A組，差異具有統計學意義；在SNR、CNR上，B組均高于A組，差異具有統計學意義。兩組影像主觀評分差異無統計學意義（P>0.05）。見表2。

圖1A～2D為同一受檢者，女性，63歲，管電壓120 kV，管電流480 mA。兩組對應圖像測量部位及測量范圍采用統一標準。

3 討論

隨著醫學影像學的迅猛發展，頸動脈CTA在臨床診療中發揮著越來越重要的作用。隨著人們對射線防護意識的逐步提高，頸動脈CTA所伴隨的醫療各血管CT值和噪聲值依次為：1a圖頭臂干動脈（405.14；17.06），左頸總動脈（432.51；20.6）左鎖骨下動脈（414.61；19.41）。1b圖右頸總動脈中段（527.41；4.57），左頸總動脈中段（530.82，；5.99），脂肪（-125.98；5.49）。1c圖右側頸內動脈中段（471.18；6.72），左側頸內動脈中段（468.69；6.47）脂肪（-95.27；7.01）各血管CT值和噪聲值依次為：2a圖頭臂干動脈（405.45；22.69），左頸總動脈（430.55；28.06）左鎖骨下動脈（414.27；27.76）。2b圖右頸總動脈中段（527.00；7.65），左頸總動脈中段（530.93，；8.53），脂肪（-125.95；7.72）。2c圖右側頸內動脈中段（473.41；9.26），左側頸內動脈中段（469.11；10.78）脂肪（-98.20；11.04）輻射危害也越來越多大眾所關注。有報道認為，頭頸部CTA輻射劑量大，有較高致癌性[6]。國際輻射防護委員會提出的ALARA（as low as reasonably achievable）原則的提出，要求醫療工作者盡可能運用較少的輻射量獲得較好的圖像質量。我國也于2002年提出了電離輻射防護及輻射源安全基本標準GB18871-2002新基本標準，并同步提出放射診斷與核醫學診斷醫療照射的最優化原則[7]。常規減少輻射劑量的方法有多種，常見的有優化光電匹配性，提高X線利用效率等。在已有的眾多報道中，多是針對此類方向進行的研究，從影像學重建角度進行的研究則報道較少。

FBP是目前CT血管重建中最常用到的方法。他是以一個點來設定射線源，進而優化采集所有的數據，用于重建所需圖像。他的缺點是未考慮到探測器外形與射線源的外形以及數據與量子噪聲等所產生的影響。ASIR是建立在被掃描物體模型和噪聲性質基礎上，運用迭代重建技術對噪聲加以優化，能較好處理常規FBP重建算法因為降低輻射劑量而引起的圖像噪聲提高[8]，從而獲得更為清晰的圖像，在臨床中具有很好的應用普及價值[9-10]。ASIR的權重范圍在10%～100%。有報道顯示，在ASIR重建算法中，權重大小與降低噪聲效果成正比，與圖像對比度成反比[11]，Morgan DE[12]認為ASIR權重40%～60%具有較好影像重建效果。薛蘊菁等[13]等認為，權重50%ASIR能獲得良好影像對比度，并且能有效降低背景噪聲。有研究認為ASIR重建算法相對于常規FBP重建算法更能改善圖像對比度及降低圖像噪聲[14-15]。甚至有文章認為，ASIR重建技術在能譜CT低劑量檢查具有重大作用[16]。

本研究通過同組頸動脈CTA原始數據分別運用權重50% ASIR重建及常規FBP重建，通過對比兩組血管噪聲值、SNR、CNR及主觀圖像質量評分，全面分析兩者影像學重建算法的優劣。由于本研究只選取了64組原始頸動脈數據，只運用兩種影像學重建算法重建分析，還有較大研究空間。因此，這也是我們今后進一步研究的方向。

綜上，頸動脈CTA結合權重50% ASIR重建算法較傳統FBP重建算法，不僅可以很好保證影像質量，還可有效降低影像噪聲，提高影像信噪比及對比噪聲比。

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（收稿日期：2016-02-23）