申凱浩,王淑梅
(1.承德醫(yī)學(xué)院,河北 承德 067000;2.保定市第一中心醫(yī)院,河北 保定 071000)
多層螺旋CT是目前醫(yī)學(xué)影像檢查使用頻率最高的檢查手段之一,對(duì)疾病的診斷提供了許多強(qiáng)有力的支持和幫助[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,影像技術(shù)水平的不斷提高,對(duì)影像圖像的要求也越來(lái)越高,影像技術(shù)的發(fā)展也越來(lái)越多元化,如在某個(gè)特定部位采用哪種重建方式更好,如何更好的降低病人檢查的輻射劑量,如何在影像圖像中展現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)[2,3],這些都是目前我們?cè)诓粩嗵剿髫酱鉀Q的問(wèn)題。而隨著迭代技術(shù)的不斷發(fā)展,困擾我們的問(wèn)題也在逐步的解決,從最初的濾波反投影法(FBP)到混合迭代重建(iDose4或ASIR)再到現(xiàn)在的全模型迭代重建技術(shù)(IMR),不斷的對(duì)CT的圖像質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),尤其是在減少病患所受輻射的劑量,以及改善圖像的質(zhì)量從而達(dá)到提高影像診斷醫(yī)師的疾病診斷準(zhǔn)確率。本文就IMR技術(shù)的原理及其在各部位CT成像的臨床應(yīng)用進(jìn)展及與其聯(lián)合技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。
全模型迭代重建技術(shù)(iterative model reconstruction, IMR)是2012年由飛利浦公司推出的一項(xiàng)全新的迭代重建技術(shù)[4],區(qū)別與以往的重建技術(shù),IMR是利用構(gòu)架三維立體微平板探測(cè)器及其所需要的平臺(tái),并通過(guò)非線性的完全迭代重建技術(shù)來(lái)完成圖像的重建。IMR是一種基于知識(shí)模型的方法,結(jié)合其他CT系統(tǒng)特性的模型,通過(guò)反復(fù)迭代來(lái)獲得更加精簡(jiǎn)的原始數(shù)據(jù),使其無(wú)限接近于理想化的模型,從而降低圖像噪聲使圖像質(zhì)量得到優(yōu)化。這種完全迭代的算法和傳統(tǒng)的算法有很大區(qū)別,且算法更為復(fù)雜和準(zhǔn)確,使其與當(dāng)前常規(guī)的重建技術(shù)相比,如濾波反投影法,混合迭代重建(iDose4)擁有更好的潛力與探究?jī)r(jià)值[5-7],現(xiàn)在已應(yīng)用于全身各個(gè)系統(tǒng)的檢查中。
IMR技術(shù)在頭頸部的CT圖像中可以在減少人體所受輻射劑量的同時(shí)降低噪聲,提高圖像的質(zhì)量。R.N Southard等[8]利用IMR和濾波反投影法(FBP)在無(wú)對(duì)比兒童急診頭部CT圖像中,采用優(yōu)化的低劑量頭顱CT方案結(jié)合IMR,相對(duì)劑量減少了12%-27%,在最年輕的患者組中節(jié)省的劑量最大,SNR和CNR改善了2倍,主觀圖像得到了統(tǒng)計(jì)學(xué)上的改善質(zhì)量;結(jié)果表明,使用IMR可以在保持圖像質(zhì)量的前提下進(jìn)一步節(jié)省劑量。J.MNiesten等[9]利用濾波反投影法、混合迭代重建和IMR技術(shù)分別對(duì)34個(gè)原始數(shù)據(jù)的重建,得到了頭頸部CT血管造影(CTA)的圖像,對(duì)比結(jié)果顯示IMR顯著改善了整體圖像質(zhì)量,降低了圖像噪聲,并提高了血管的自動(dòng)識(shí)別度。
還有研究[10]采用超低劑量對(duì)兒童鼻竇CT圖像質(zhì)量進(jìn)行了應(yīng)用價(jià)值的研究,研究結(jié)果表明在更低劑量的情況下,相對(duì)于ASIR重建,IMR重建可以提供相等甚至更好的圖像質(zhì)量。Park等[11]評(píng)估了低劑量及標(biāo)準(zhǔn)劑量CT與IMR重建在腮腺腫瘤中的診斷作用,結(jié)果表明低劑量與標(biāo)準(zhǔn)劑量IMR重建,相較于標(biāo)準(zhǔn)劑量的FBP及iDose4重建,能夠顯著降低背景噪聲,提高SNR和CNR,使圖像質(zhì)量更好,病灶輪廓顯示的更清晰;但是低劑量與標(biāo)準(zhǔn)劑量IMR重建在主觀圖像質(zhì)量評(píng)分上并沒(méi)有顯著的差異。Masamoto等[12]對(duì)頸椎分別進(jìn)行了六分之一標(biāo)準(zhǔn)劑量的IMR重建和標(biāo)準(zhǔn)劑量的iDose4的重建,研究表明低劑量IMR重建可以為臨床提供滿意的圖像質(zhì)量,從而避免患者尤其是需要多次CT檢查的患者接受過(guò)多的放射線照射。
IMR技術(shù)在冠脈CTA的檢查中依然具有巨大優(yōu)勢(shì)。Cha等[13]研究顯示,80kv管電壓下,IMR重建的圖像較FBP或iDose4重建圖像的SNR及CNR有明顯的提高;同時(shí)與100kv管電壓下的iDose4重建圖像相比仍具有更高的圖像質(zhì)量,且輻射暴露的更少。Yuki等[14]通過(guò)對(duì)21名患者在100kv管電壓下的所得到的冠脈CTA原始數(shù)據(jù)利用IMR重建、iDose4重建、FBP重建,得到3組圖像,對(duì)比結(jié)果顯示通過(guò)IMR重建得到的圖像質(zhì)量較其他兩組圖像質(zhì)量更好,而且可以提高冠狀動(dòng)脈和心臟系統(tǒng)的CRN和圖像質(zhì)量,甚至在一定程度上還為心臟系統(tǒng)(即心肌和心臟瓣膜)提供了最佳的可視化效果。
劉鑫等[15]通過(guò)對(duì)100kv管電壓、IMR重建的冠脈CTA與導(dǎo)管法冠狀動(dòng)脈造影的80例疑似冠心病的患者比較,表明IMR技術(shù)在低劑量冠脈CTA上獲得的圖像質(zhì)量令人滿意,且對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄具有較高的診斷準(zhǔn)確性。Oda等[16]研究表明,利用IMR技術(shù)重建圖像的CNR明顯提高,平均噪聲顯著減小,明顯優(yōu)于FBP重建和混合迭代重建;且IMR重建在低電壓的條件下,圖像質(zhì)量仍有明顯的提升,對(duì)遠(yuǎn)端血管的顯示也更為清晰。Halpern等[17]對(duì)45例患者進(jìn)行研究,基于BMI的分層分析表明,在FBP圖像中噪聲較高的肥胖患者中,IMR對(duì)圖像質(zhì)量的改善最為明顯,小血管的圖像質(zhì)量也得到了改善,這是CCTA過(guò)程中最難實(shí)現(xiàn)的;IMR使CCTA的血管內(nèi)噪聲降低了86%~88%,能夠清晰顯示較小的冠狀動(dòng)脈,提高冠狀動(dòng)脈內(nèi)鈣化斑塊的識(shí)別,從而提升診斷醫(yī)師對(duì)冠狀動(dòng)脈狹窄的診斷信心和準(zhǔn)確性。
因胸部組織密度跨度大,各組織與器官之間的對(duì)比度差異顯著,所以胸部在CT檢查方面,直是獲益最多的部位。胸部CT的檢查在我國(guó)檢查中占據(jù)很大的比重,IMR重建在胸部的應(yīng)用具有巨大價(jià)值,值得我們?nèi)ヌ剿?。Laqmani等[18]的研究結(jié)果顯示,在肺動(dòng)脈CTA應(yīng)用中,在使用IMR的同時(shí)降低管電壓及減少造影劑劑量的情況下,可以改善主肺動(dòng)脈和分支肺動(dòng)脈的圖像質(zhì)量和清楚顯示血管的栓塞情況。其研究指出,使用IMR技術(shù)可以減少縱隔、頭臂靜脈、上腔靜脈及心臟腔內(nèi)高度集中的造影劑引起的偽影,從而能更為清晰地顯示在主肺動(dòng)脈和分支肺動(dòng)脈中的充盈缺損。Xu等[19]對(duì)胸部磨玻璃結(jié)節(jié)(GGN)采用ASIR、IMR、iDose4三種重建方式的對(duì)比,得出在相同劑量的情況下,IMR重建的CT圖像質(zhì)量要優(yōu)于其他的重建方式。Sun等[20]采用低劑量對(duì)26例壞死性肺炎的兒童分別采用薄層0.625mm的IMR、ASIR以及FBP重建,結(jié)果顯示IMR重建方式在同患兒中圖像質(zhì)量更好,檢測(cè)出更多的壞死病灶。Moloney等[21]通過(guò)調(diào)節(jié)不同的管電流來(lái)比較IMR、FBP及ASIR三種重建在胸、腹部的CT圖像質(zhì)量,結(jié)論表明相較與FBP和ASIR重建,IMR重建具有更低的噪聲和更好的圖像質(zhì)量,輻射劑量越低,對(duì)比效果越顯著。Laurent等[22]比較了腹部的IMR重建、FBP及iDose4重建的客觀圖像質(zhì)量及放射醫(yī)師的主觀接受度,表明IMR重建可以呈現(xiàn)更高的圖像質(zhì)量以及更低的噪聲值,但放射醫(yī)師的主觀接受度更差。
Park等[23]對(duì)83例患者的進(jìn)行雙下肢CT靜脈造影,分別對(duì)原始數(shù)據(jù)行80kv的IMR重建和70kv的ASIP重建,結(jié)果顯示相同劑量下,70kv的ASIR的圖像質(zhì)量更好,重建時(shí)間更短。說(shuō)明在某些方面IMR重建并不是更好的選擇。
Oda等[24]對(duì)60例患者的外周動(dòng)脈行CTA造影,結(jié)果顯示采用小焦點(diǎn)的IMR重建可以提高腹部動(dòng)脈和下肢動(dòng)脈客觀圖像質(zhì)量,尤其是下肢小血管的圖像顯示效果更好。對(duì)雙上肢血管CTA的IMR應(yīng)用則少有報(bào)道,但結(jié)合其他方面的研究,我們可以預(yù)期雙上肢CTA的IMR重建可以取得一定的成果。
李建等[25]研究結(jié)果表明,靶重建聯(lián)合IMR重建技術(shù)在胰腺增強(qiáng)的CT圖像較常規(guī)FBP重建和靶重建聯(lián)合FBP可以顯著改善圖像的質(zhì)量,提高了病變的識(shí)別度和檢出率。姜文龍等[26]研究結(jié)果顯示,大矩陣IMR重建技術(shù)對(duì)肺結(jié)節(jié)圖像的質(zhì)量有明顯的提高,且在低劑量掃描條件下可以得到更高的圖像質(zhì)量。Nakamoto等[27]利用不同矩陣聯(lián)合IMR重建和iDose4重建進(jìn)行CT尿路造影,結(jié)果顯示大矩陣IMR重建可以最詳細(xì)的顯示泌尿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。Kubo等[28]研究了去金屬偽影算法聯(lián)合IMR重建在頸部CT圖像的應(yīng)用價(jià)值,結(jié)果顯示去金屬偽影算法聯(lián)合IMR重建可顯著減少偽影并提高頸部CT的圖像質(zhì)量。
綜上所述,IMR重建技術(shù)在全身各部位的應(yīng)用中,能夠在降低輻射劑量、降低圖像噪聲,保證CT圖像質(zhì)量,相較于FBP及混合迭代重建方法有著明顯的優(yōu)勢(shì)。尤其針對(duì)需要降低輻射劑量的兒童群體,正是目前所需要的。然而,在目前的日常工作中,IMR技術(shù)還沒(méi)有被普遍的應(yīng)用于臨床工作中,而且最為適宜的掃描方案、重建與傳輸時(shí)間及合適的窗寬窗位等問(wèn)題仍需我們?cè)谖磥?lái)的科學(xué)研究中進(jìn)一步探究??傊?,隨著科技的不斷發(fā)展及更多研究的發(fā)現(xiàn),在未來(lái)的臨床工作中,IMR技術(shù)將會(huì)有著廣闊的發(fā)展前景。