低管電壓聯(lián)合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量的影響

胡曉萍

低管電壓聯(lián)合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量的影響

胡曉萍

（遼寧省鞍山市靈山醫(yī)院CT室，遼寧 鞍山 114000）

目的 探討低管電壓聯(lián)合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量產(chǎn)生的影響。方法 配置碘水混合對比劑，灌入輸液管，置入成年人男性仿真人模型的胸部，模擬胸部血管，采用螺旋CT機對不同管電壓和迭代重建等級進行掃描，記錄輻射劑量，比較不同方案下測量的輸液管CT、縱膈CT、SD、SNR和CNR參數(shù)。結果 管電壓越低，輻射劑量越低，而且在忽略迭代重建算法的基礎下，不同管電壓的輸液管CT、SD、SNR和CNR參數(shù)差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；在忽略管電壓的條件下，SD、SNR和CNR參數(shù)差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。結論 采用80 kV低管電壓以及標準的迭代重建算法，可以有效提高胸部CT血管造影的圖像質量，減少輻射質量，具有良好的臨床應用價值。

低管電壓；迭代重建算法；胸部CT；血管造影成像；圖像質量；輻射劑量

近幾年來，隨著我國影像學技術的不斷進步，多層螺旋CT開始在臨床中被廣泛應用。CT檢查過程中的電離輻射會增加致癌風險，其放射防護已經(jīng)引起了廣泛關注。目前，有專家建議[1]，在引進低劑量胸部掃描技術的同時，還可以在不影響診斷結果的基礎上，在心臟和肺部的血管成像中，也應該盡量降低劑量。低管電壓一直是降低CT血管造影輻射劑量的焦點，具有顯著的效果，但是圖像噪聲也會隨之增加，對圖像質量產(chǎn)生影響。有關迭代重建算法研究發(fā)現(xiàn)[2]，在成人胸部CT血管造影中，運用該方法可以有效減少圖像噪聲，提高圖像質量。為探討低管電壓聯(lián)合迭代重建算法對胸部CT血管造影成像圖像質量及輻射劑量產(chǎn)生的影響，本文進行了如下研究報道。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取成年男性仿真人（美國CIRS，ATOM 701-D型），其內部組織齊全，且吸收系數(shù)與真人相同。身高174 cm，體質量74 kg，肺組織以及縱膈軟組織材料的物理密度分別為0.22 g/cm3和1.06 g/cm3，電子密度則分別為0.68×1 023 g/cm3和3.43×1 023 g/cm3。心臟和肺部共38個空洞，直徑均為5 mm，能取出等效的填充物。

1.2 研究方法

1.2.1 模擬血管 取350 mg/mL碘海醇注射液（歐乃派克；GE Heal thcare Ireland；批準文號：進口藥品注冊證號H20090811），按照一定的比例和生理鹽水混合，使該混合液在120 kV條件下掃描時，CT值達到350 HU，對胸部血管成像中的高對比狀態(tài)進行模擬。其中碘水混合液的配置方法具體為：取10 mL試管，在其中按照1/9的比例混合碘水，灌入直徑為4.5 mm的醫(yī)用輸液管中，兩端密封。將仿真人胸部縱膈組織以及兩側下肺動脈孔洞中的等效填充物取出，然后經(jīng)孔洞將3根包含碘水混合物的輸液管置入胸部。

1.2.2 采集數(shù)據(jù) 使用容積為320排的螺旋CT掃描機（日本東芝，Aqui l ion型），行螺旋掃描，相關參數(shù)設置為：矩陣：160×0.5 mm；螺距：0.87；單圈旋轉時間：0.5 s；重建層厚和間隔均為3 mm，視野：35 cm；管電流：250 mA。分別采用80、100、120 kV的管電壓，和迭代降劑量技術，對關閉、輕、標準和強4個等級予以迭代重建，采集不同方案下，仿真人的胸部數(shù)據(jù)。

1.3 觀察指標 將不同掃描和重建方案下獲取的圖像置于第二控制臺，選取心臟上下中線水平層面，感興趣參數(shù)固定為2.4 mm2，測量輸液管的CT值、縱膈軟組織均勻部位的CT值、SD（輸液管噪聲標準差）、SNR（信噪比）和CNR（對比噪聲比）。輸液管CT值、縱膈CT值和SD值均測量3次，取其平均值。其中SNR=輸液管CT值/縱膈CT值，CNR=輸液管CT值-縱膈CT值。掃描完成后，自動生成劑量報告單，其中包括CTDIvol（容積CT劑量指數(shù)）和DLP（量長度乘積），據(jù)此計算有效劑量。

1.4 統(tǒng)計學方法 本研究數(shù)據(jù)均用SPSS17.0統(tǒng)計軟件處理，計量資料采用“x±s”表示，管電壓和重建算法作為固定變量，對測量數(shù)據(jù)給予單因素方差分析，以α=0.05為校驗標準，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 輻射劑量比較 管電壓越低，輻射劑量越低。見表1。

表1 不同管電壓下的CTDIvol、DLP和有效劑量變化（x±s）

2.2 圖像質量比較 在忽略迭代重建算法的基礎下，不同管電壓的輸液管CT、SD、SNR和CNR參數(shù)差異均存在統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；在忽略管電壓的條件下，SD、SNR和CNR參數(shù)差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 不同方案的胸部CT血管成像的圖像質量對比（x±s）

3 討論

臨床應用CT進行檢查時，需要遵循放射保護原則，即在確保圖像質量的基礎上，將輻射劑量控制在最低的范圍內，用最小的劑量負擔獲取最大的診斷效益[3]。通常，輻射劑量與管電壓的2～5次方呈正相關，管電壓的降低可以顯著減少輻射劑量，因為物質的CT值會隨著管電壓變化而改變。當管電壓下降后，在碘的K緣作用下，含碘血管的CT值會出現(xiàn)上升。在本次研究中，管電壓越低，輸液管CT值越高，SD也會升高。當管電壓為80 kV時，其CNR值顯著高于100 kV和120 kV。這一結果和其他研究報道中[4]，圖像噪聲會隨著管電壓的下降而增加，對比噪聲則會提高的結論具有一致性。同時，本次研究還顯示，當80 kV管電壓和強迭代重建水平聯(lián)合時，SNR和CNR的參數(shù)較高，但輻射劑量較低，僅為1.94 mSv和120 kV管電壓狀態(tài)相比，輻射劑量減少了約69%。該結果和其他相關的文獻資料基本相符[5]。上述結果充分說明，在低管電壓基礎上，可以顯著降低電離輻射產(chǎn)生的生物損害，是一種有效的CT成像方法。

但是當管電壓下降時，圖像噪聲會明顯加大，而圖像噪聲是影響圖像質量的主要因素。所以，如何在降低管電壓的同時，有效控制圖像噪聲增加是確保成像質量的關鍵。迭代重建算法是螺旋CT檢查中一種新型的降噪算法，基本原理為：先對CT信號的物理特點予以分析，獲取統(tǒng)計學模型，然后利用這一模型的投射空間，來識別電子噪聲和量子噪聲，再將其去除。通過這種方法獲取的原始數(shù)據(jù)，可以在重建圖像空間的基礎上，結合模型解剖，進行多次比較，在去除噪聲的同時，強化組織結構顯示。有學者指出[6]，在肺部疾病的低劑量掃描中，采用迭代重建算法可以顯著降低圖像的噪聲。由此可知，在確保圖像質量的基礎上，迭代重建算法可以對曝光量予以優(yōu)化，是解決實際應用中問題的有效途徑。

在本次研究中，管電壓越低，輻射劑量越低，而且在忽略迭代重建算法的基礎下，不同管電壓的輸液管CT、SD、SNR和CNR參數(shù)差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；在忽略管電壓的條件下，SD、SNR和CNR參數(shù)差異均有意義（P＜0.05）。這一結果充分說明，在胸部CT血管造影中，聯(lián)合應用低管電壓和迭代重建算法，既可以降低輻射劑量，又能確保圖像質量符合診斷需求。

綜上所述，采用80 kV低管電壓以及標準的迭代重建算法，可以有效提高胸部CT血管造影的圖像質量，減少輻射質量，具有良好的臨床應用價值。

[1] 彭盛坤，曾勇明，郁仁強，等.新雙源CT冠狀動脈CTA不同掃描參數(shù)與重建算法獲得圖像質量的體模研究[J].中國醫(yī)學影像技術，2013，29（4）：641-645.

[2] 羅天友，王杰，劉瀟，等.冠狀動脈CTA迭代重建算法圖像質量和輻射劑量的實驗研究[J].第三軍醫(yī)大學學報，2013，35（13）：1371-1375.

[3] 耿麗莉，李海波.低管電壓聯(lián)合低劑量、低流速對比劑掃描方法在256層CT冠狀動脈成像中的應用[J].中國臨床研究，2016，29（2）：217-220.

[4] 劉佩，劉洋，岳松偉，等.全模型迭代重建算法聯(lián)合膽道重建在膽管解剖顯影和病變顯示的應用[J].中華臨床醫(yī)師雜志（電子版），2016，10（17）：2629-2633.

[5] 顧浩，李嘉鵬，賈玉柱.雙源CT迭代重建算法聯(lián)合低管電壓及低濃度對比劑冠狀動脈成像的研究[J].中國醫(yī)藥導報，2015（25）：116-120.

[6] 曹國全，唐坤，潘克華.低管電壓聯(lián)合迭代重建技術在腦血管CT成像中的應用[J].溫州醫(yī)科大學學報，2014，44（10）：718-722.

10.3969/j.issn.1009-4393.2017.29.038