Force CT 高級建模迭代重建算法對門靜脈圖像質量的影響

陳 洋，周子茜，呂俊紅，陳柳娟

（中山大學附屬第八醫院放射科 廣東 深圳 515800）

CT 具有檢查速度快、密度分辨力高等優勢，是目前肝臟疾病影像學檢查的主要方式為了更準確地對疾病進行診斷，CT 增強檢查也常規用于血管、占位等病變的臨床診治[1]。高級建模迭代重建算法（ADMIRE）MBIR由西門子Healthineers 于2014 年推出，有5 種強度，其中降噪比例隨著強度的增加而增加，重建過程中將噪聲與實際解剖結構分離，從而保持自然的解剖紋理外觀，另外ADMIRE 的重建時間幾乎相當于濾波反投影算法（FBP）的重建時間，這有助于其在臨床實踐中的實施。Force CT 是西門子公司近年來研發的超高端CT，其ADMIRE 可以在降低輻射劑量的同時，提高圖像質量。本研究探討了Force CT ADMIRE對門靜脈圖像質量影響，報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2022 年1—4 月于中山大學附屬第八醫院行上腹部CT 平掃及增強的40 例患者影像資料。40 例研究對象中，男22 例，女18 例；年齡為28 ～71 歲，平均（42.6±12.5）歲。所有患者均簽署知情同意書。

納入標準：（1）門靜脈顯示良好；（2）圖像完整，無明顯偽影。排除標準：（1）腎小球濾過率＜60 mL/min；（2）碘對比劑過敏者以及呼吸配合不佳；（3）肝臟彌漫性病變。

1.2 設備與方法

使用Force 雙源CT 進行上腹部平掃及增強檢查，掃描范圍為膈頂至肝右葉下緣，脾大者掃全整個脾臟?；颊卟扇⊙雠P位，足先進的方式掃描，由護士在血管狀態良好的肘靜脈上穿刺留置針，隨后連接高壓注射器。增強掃描時造影劑注射速率為3.5 mL/s，用量為1.2 ～1.5 kg/mL。掃描方案如下：動脈期掃描采用團注跟蹤法，監測點放置在主動脈弓或升主動脈上，閾值設置為150 HU，監測點觸發后延時8 s 進行掃描，延遲30 s 掃描門靜脈期。掃描參數如下管電壓為120 kV，開啟自動管電流調節，旋轉時間0.5 s，開啟CARE Dose4D[2-3]。

1.3 數據處理

入選病例數據于西門子syngo.via 后處理工作站重建，采用門脈期原始數據重建出FBP、ADMIRE1、ADMIRE3、ADMIRE5 4 組不同重建算法的圖像，層厚為1 mm、層間距為1 mm。

1.4 圖像質量評價

1.4.1 客觀評價 在FBP、ADMIRE1、ADMIRE3、ADMIRE5 4組不同重建算法的圖像放置感興趣區（ROI），ROI 放置于門靜脈干中心位置、肝實質及同層豎脊肌上，測量ROI 的CT 值和噪聲值（SD）并保持4 組圖像ROI位置一致，見圖1。計算4 組圖像的信噪比（SNR）并比較噪聲比（CNR），SNR 門靜脈=CT 門靜脈干/SD 門靜脈，CNR=（CT 門靜脈干-CT 豎脊?。?SD 豎脊??；SNR 肝臟=CT 肝實質/SD 肝臟，CNR 肝臟=（CT 肝實質-CT豎脊?。?SD 豎脊肌[4-5]。

圖1 4 組不同重建算法的圖像

1.4.2 主觀評價 圖像的主觀評價：由2 名醫生在4 組圖像上進行評分，評分采用5 分制。根據圖像上門靜脈與周圍組織的對比、顯示分支多少進行綜合評分：5 分表示與周圍組織對比非常好，門靜脈5 級分支顯示良好；4 分表示與周圍組織對比良好，門靜脈4 級分支顯示良好；3 分表示與周圍組織對比一般，門靜脈3 級分支顯示良好；2 分表示與周圍組織對比較差，門靜脈2 級分支顯示良好；1 分表示與周圍組織對比極差，僅肝內門靜脈1 級分支顯示良好[6]。

1.5 統計學方法

本研究使用SPSS 19.0 統計軟件進行數據分析，符合正態分布的計量資料采用均數±標準差（± s）表示，行t檢驗，多組間比較采用方差分析；計數資料采用頻數和百分率[n（%）]表示，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05 表示差異有統計學意義。采用Kappa檢驗評估2 名醫生對4 組圖像評分的主觀一致性，Kappa值為0 ～＜0.40 表示一致性較差，0.40 ～＜0.60 表示一致性中等，0.60 ～＜0.80 表示一致性好，0.80 ～1 表示一致性非常好[7-8]。

2 結果

2.1 各組圖像客觀比較

在FBP、ADMIRE1、ADMIRE3、ADMIRE5 4 組不同重建算法中肌肉CT 值、門脈CT 值和肝臟CT 值差異無統計學意義；肌肉SD 值、門脈SD 值、肝臟SD、門脈CNR、肝臟CNR、門脈SNR 和肝臟SNR 各組差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。隨著迭代等級的增高，圖像的CNR、SNR 呈現上升的趨勢，圖像的噪聲值呈現下降的趨勢，ADMIRE5 組圖像中門靜脈和肝臟CNR 和SNR 最高，噪聲值最低。

表1 各組圖像客觀評價結果（± s，n=40）

表1 各組圖像客觀評價結果（± s，n=40）

組別 FBP ADMIRE1 ADMIRE3 ADMIRE5 F P肌肉CT 值 60.86±8.33 60.92±8.30 60.97±8.29 60.98±8.21 0.002 1.000肌肉SD 值 21.57±4.30 19.65±4.09 15.94±3.77 11.31±3.60 52.474 ＜0.001門脈CT 值 138.98±12.35 138.93±12.34 138.89±12.34 138.70±12.31 0.004 1.000門脈SD 值 24.50±4.48 22.24±4.28 18.60±4.42 14.07±5.23 38.974 ＜0.001肝臟CT 值 103.14±12.22 103.14±12.22 103.15±12.18 102.28±12.95 0.049 0.986肝臟SD 值 20.89±3.46 18.71±3.34 14.89±2.58 9.91±2.01 109.781 ＜0.001門脈CNR 3.71±0.84 4.07±0.91 5.03±1.11 7.23±1.88 63.492 ＜0.001肝臟CNR 2.01±0.66 2.21±0.72 2.74±0.91 3.88±1.45 28.697 ＜0.001門脈SNR 5.88±1.30 6.47±1.39 7.82±1.75 10.86±3.21 46.569 ＜0.001肝臟SNR 5.11±1.20 5.75±1.54 7.18±1.74 10.76±2.69 72.331 ＜0.001

2.2 各組主觀評分比較

2 名醫生在FBP、ADMIRE1、ADMIRE3、ADMIRE5 4 組圖像主觀評分分別為（3.56±0.69）、（4.18±0.8）、（4.46±0.71）、（4.7±0.51）分，見表2。Kappa值為0.78，主觀評分一致性較好。入選病例中4 種圖像算法所重建的圖像均能滿足診斷需求，隨著迭代等級的提高，主觀評分呈增長的趨勢，當采用FBP 圖像重建算法時，由于圖像的噪聲影響，使得主觀評分最低，采用ADMIRE5重建算法時，門靜脈與周圍組織對比非常好，5 級分支顯示良好，主觀評分最高。

表2 各組圖像主觀評價結果（n=80）

3 討論

隨著各類CT 設備的飛速發展，在追求優質的圖像質量的同時降低輻射劑量以及優化圖像重建算法也是目前的研究熱點[9]。高級建模迭代重建算法采用“三域迭代”（即原始數據域、圖像域和模型域）的方式，在減少更多圖像噪聲及輻射劑量、消除螺旋掃描偽影的基礎上，對一些細微病變顯示更佳。與FBP 相比，ADMIRE 能在保持CT 值不變的情況下，顯著降低圖像噪聲、提高圖像SNR 和CNR[10]。

本研究結果發現，隨著迭代等級的提高圖像的CNR和SNR 的上升，圖像的噪聲值下降。其中，ADMIRE5 組圖像中門靜脈和肝臟的CNR 和SNR 最高，且噪聲值最低，在CT 值方面的變化無統計學意義。在主觀評分方面，ADMIRE5 組圖像取得了最高的主觀評分，該組圖像與周圍組織對比非常好，門靜脈5 級分支都顯示良好。Schaller 等[11]比較FBP 和ADMIRE 在腹部對比增強CT 中的圖像質量，研究了ADMIRE 對于不同重建切片厚度的降噪潛力，結果顯示ADMIRE 能夠降低圖像噪聲高達50%，而對視覺評估的病變描述無明顯的負面影響。陳春妙等[12]研究了高級建模迭代重建算法的管電壓掃描對上腹部圖像質量及劑量的影響，結果顯示在使用ADMIRE 重建算法的前提下，降低管電壓也能保證圖像質量。

綜上所述，高級建模迭代重建ADMIRE 算法相比于FBP 重建算法，降噪效果更好，門靜脈的顯示更加銳利，能提升門靜脈的圖像質量。由于本研究只進行了3 個迭代等級的比較，且只回顧性分析常規劑量下的圖像質量分析，未進行低劑量下不同算法的圖像質量對比，因此，本研究存在一定的局限性，后續將進行進一步的研究。