（1福建省泉州市儿童医院放射科 福建泉州 362000）
（2武汉市妇女儿童医疗保健中心医学影像中心 湖北武汉 430016)
【摘要】目的 探讨自适应统计迭代重建（ASiR）技术对儿童胸部MSCT扫描图像噪声和质量的影响，评价其在儿童胸部低剂量扫描中的应用价值。资料与方法 将100例经我院胸部MSCT扫描患儿按照每组50人随机分成研究组与对照组；其中，男58例，女42例，年龄1月～6岁，中位年龄：3.6岁；两组均采用GE Healthcare Optima CT660扫描仪。其中，研究组扫描参数为100kVp、自动毫安（范围20-400MA），NI:8，0.5s/r、床进速度为55mm，pitch 1.375:1、FOV ：small body ,层厚7.5-10.0mm，扫描图像进行薄层0.625mm，50%ASiR重建。从而得到MIP、MPR及3D图像。对照组采用常规参数扫描：100kVp，自动毫安（范围20-400MA），NI值:5，0.5s/ r，Pitch1.375:1，层厚7.5-10.0mm，薄层0.625mm重建，采用传统滤波反投影法（filtered back projection,FBP）进行图像重建；并分别用FBP及4个水平的（30%、50%、70%、90%）的ASiR重组图像，对图像噪声及质量进行主观评分，主观评分标准：①图像噪声，采用5分法：1分，噪声轻微；2分，噪声较轻；3分，中等噪声；4分，噪声较重，但尚可接受；5分，噪声过重，完全无法接受；②图像质量评估采用Likert 5分制（5分最好,1分最差，≧3分被认为临床可以接受）；同时，测量并客观比较两组患儿辐射剂量及图像噪声；扫描范围自胸廓入口至膈肌水平。所有图像传到GE AW4.5工作站进行后处理重组。结果 4种水平ASiR 评分，各组间差异不明显，无统计学意义（x2=4.019，p＞0.05）；但与FBP相比，各组间噪声明显降低，差异有统计学意义（x2=19.597， p<0.01）；图像质量评分，4种ASiR重建图像与FBP间无明显统计学差异（p值均＞0.05）；能完全满足诊断要求在50%ASiR是评分最佳，其诊断满意度不随ASiR比例增加而提高，研究组较对照组辐射剂量明显减低，其差异有显著统计学意义（p<0.01）；CTDI及 DLP分别减少 30% 和 50 %；ED减少52 %；图像噪声客观评分两组间差异有统计学意义（p<0.01）；结论 在保证同样图像质量的前提下，与噪声指数为5时的FBP重建算法比较，噪声指数为8时的50%ASiR重建技术可显著降低儿童胸部CT图像噪声，能够完全满足儿童胸部病变诊断要求，同时可以降低辐射剂量达52%，值得临床推广应用
随着CT的迅猛发展及临床广泛应用，对于儿童肺部疾病，如感染、肿瘤、先天性心、肺畸形及儿童气道病变等的正确诊断，越来越依赖于MSCT检查，其操作简单、成像速度快、图像质量高，对于患儿治疗方案制定和预后评估及时为临床提供有力依据，成为临床诊疗中不可或缺的重要辅助检查方法。但同时由于辐射剂量增加，对于正处于生长发育旺盛期的儿童所致的危害越来越受到社会密切关注，遵循使用最低剂量原则，在满足诊断要求的前提下尽可能减少辐射剂量，以最大限度确保降低对儿童辐射损害，是本文研究宗旨。笔者通过对自适应统计迭代重建 (Adaptive Statistical Iterative Reonstruction, ASiR)技术与传统的滤波反投影法（Filtered Back Projection ,FBP）扫描技术进行比较，探讨ASiR技术在儿童胸部低剂量MSCT扫描中的实际临床应用价值，以获得最佳的低剂量扫描方案。
1.材料与方法
1.1 一般资料：对于2013年1月-2013年5月间我院行胸部MSCT扫描的100例患儿，其中，男58例，女42例，年龄1月～6岁，中位年龄：3.6岁，按照每组50人随机分成研究组与对照组，研究组50例，男28例，女22例，年龄1月～6岁，中位年龄3.2岁；对照组50例，男30例，女20例，年龄3月～6岁，中位年龄3.8岁。
1.2仪器与方法：两组均采用GE Healthcare Optima CT660扫描仪。其中，研究组扫描参数为100kVp、自动毫安（范围20-400MA），NI:8，0.5s/r、床进速度为55mm，pitch 1.375:1、FOV：small body ,层厚7.5-10.0mm，扫描图像进行薄层0.625mm，50%ASiR重建。从而得到MIP、MPR及3D图像。对照组采用常规参数扫描：100kVp，自动毫安（范围20-400MA），NI值:5，0.5s/ r，Pitch1.375:1，层厚7.5-10.0mm，薄层0.625mm，采用传统滤波反投影法（filtered back projection,FBP）进行图像重建；扫描范围自胸廓入口至膈肌水平，并对非检查器官进行辐射防护，所有患儿均在平静呼吸和或深度睡眠下进行快速成像扫描。对研究组扫描图像用30%ASiR、50ASiR%、70ASiR%、90%ASiR进行重建，对照组用FBP重建，重建层厚为0.625mm。
对于胸部病变需做增强患儿，则采用人工智能触发扫描技术，感兴趣区定在胸主动脉，造影剂浓度达到峰值后连续快速进行双期扫描。
扫描前准备：对于不合作患儿，检查前30分钟给予10%水合氯醛口服或保留灌肠镇静制动，剂量0.4-0.5ml/Kg。对于增强患儿使用20G-24G留置针穿刺外周静脉，扫描全部使用单筒高压注射器，对比剂为非离子型优维显300、剂量1.5-2.0ml/Kg，流率0.4-2.0 ml/s。
1.3 图像分析与评估：两组所有扫描图像均传至GE AW4.5工作站进行图像后处理；图像评估分为主观评估及客观评估。
1.3.1 主观评估 由2名经验丰富的影像医生采取双盲法对图像噪声及图像质量进行评估，图像质量包括解剖结构、病变显示及后处理重建图像；其中解剖结构包括肺组织、纵膈、胸壁、气管及支气管树等。每个患儿原始图像数据进行肺窗及纵膈窗重建，重建层厚＜3岁为7.5mm，＞3岁为10mm，肺窗窗宽1500HU：窗位-700HU；纵膈窗窗宽350HU：窗位：40HU；并进行薄层图像后处理重建包括：平面重建（Multip lanar Reformation,MPR），最小密度投影（Minimum Intensty Projection,Min IP）或容积再现（Volume Rendering,VR）重建；参考欧洲指南推荐的CT图像质量标准评估，指标包括①图像噪声，采用5分法：1分，噪声轻微；2分，噪声较轻；3分，中等噪声；4分，噪声较重，但尚可接受；5分，噪声过重，完全无法接受；②图像质量，采用Likert5分制：5分：解剖结构（肺组织、纵膈、胸壁、气管及支气管树等）及病灶显示清晰、对比度优、无伪影，能完全满足诊断要求；4分：对比良好，能满足诊断要求；3分：解剖结构及病灶显示比较清晰、对比一般；2分：对比较差，不能满足诊断要求；1分：解剖结构及病灶显示欠清晰，不能诊断；每例患儿的最后得分以2名评估者的平均分数作为结论。≧3分的图像能够满足诊断要求，可视为有效检查。
1.3.2 客观评估 将NI等于5时FBP重建图像与NI等于8时4种水平的ASiR重组图像的图像噪声进行比较，从两组图像中选取同一层面，测量升主动脉及背部肌肉CT值的标准差即图像噪声（SD值），研究组记录4种水平同一层面的平均SD值；并设定感兴趣区域（region of interest,ROI）为30mm2，比较两组图像噪声差异。
1.4 辐射剂量：记录2组相同年龄段患儿所接受的X线辐射剂量。剂量参数：容积CT剂量指数（CT dose index of volume,CTDIvol）、剂量长度乘积（dose length product,DLP）,由CT机扫描时自动计算获得。有效辐射剂量（effective dose，ED）计算公式：ED=DLPx0.039。将2组所接受的辐射剂量进行比较。
1.5 统计学分析： 使用SPSS16.0统计软件对两组图像质量评分，两组间差异性比较使用方差分析。使用卡方检验判断两组是否有统计学意义，P<0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 图像质量主观评分：对两组原始图像及后处理重组图像在工作站上进行分级，同时对于图像噪声、解剖结构（肺组织、纵膈、胸壁、气管及支气管树）及病灶显示进行分析评分；详见附表1。
附表1 不同重建方法图像噪声与图像质量主观评分情况表
两组图像噪声与质量进行主观评分比较，NI值等于5时，图像噪声较高； NI值等于8时，随着ASiR增加，图像噪声降低，ASiR 评分相应改变，各组间差异不明显，无统计学意义（x2=4.019，p＞0.05），与FBP相比，各组间噪声明显降低，差异有统计学意义（x2=19.597， p<0.01）；解剖结构与病变显示，4种ASiR重建图像与FBP间无明显统计学差异（p值均＞0.05）；在30%ASiR时图像显示较好；完全满足诊断要求在50%ASiR是评分最佳，70%ASiR和90%ASiR图像噪声进一步降低，空间分辨率较30%ASiR和50%ASiR时下降，其诊断满意度不随ASiR比例增加而提高；例如2例气管性支气管患儿，将两组不同重建方法的MPR及MIP图像进行比较，研究组选择50%ASiR重建，两组成像效果基本一致（附图1a-b及图2a-b）。
2.2 辐射剂量比较：将两组患儿的CTDIvol值、DLP值、ED值进行比较，两组比较发现，研究组较对照组辐射剂量明显减低，其差异有显著统计学意义（p<0.01）；CTDI及 DLP分别减少 30% 和 50 %；ED减少52 %。详见附表2。
2.3 两组图像质量客观噪声比较：NI值等于8时，，4种水平ASiR平均SD值较NI等于5时FBP图像噪声降低，两组间差异有统计学意义（p<0.01）。详见附表2。
附表2 两组患儿的CTDIvol值、DLP值、ED值及SD值比较
3. 讨论
对于辐射剂量，有文献指出，对于正处于生长发育期的儿童，由于辐射曝光引起的癌症风险比成人高2～3倍，Eric的研究指出，采用与成人相同的扫描方案进行CT检查，1岁儿童在未来生活中发生肿瘤致死的几率是成人的10～15倍，如果今后继续接受x线检查，将产生严重的剂量积累效应；故此，在满足临床正确诊断的前提下降低辐射剂量，优化扫描方案，是当前急待解决首要问题，笔者认为以往单纯追求高清晰、高质量的CT图像，忽视辐射剂量的观念必须彻底根除，必须科学合理地应用低剂量扫描技术，尤其是在儿童群体。
本院采用GE Healthcare Optima CT660扫描机，实施儿童胸部低剂量扫描方案，其推出ASiR重建算法；大家熟知，一般螺旋CT采用的是传统FBP重组算法，其成像原理是对投影数据进行滤波，再反投影得到重组断层图像，投影数据精确定量完全，但当辐射剂量降低或投影数据采集不足时，重组图像质量不理想，图像噪声增大，因此无法满意降低辐射剂量。而ASiR技术是一种全新的图像重建技术，是一种利用噪声模型的迭代算法，其将理论投影值同实测投影在最优化准则指导下寻找最优化扫描方案，所需投影数据比较少，可在投影数减少和低信噪比条件下成像，但对图像对比分辨率无影响，是一种可以显著降低CT扫描剂量和噪声的新算法。
本文两组不同重建算法的图像噪声与质量进行主观评分比较，NI值等于5时，图像噪声较高； NI值等于8时，随着ASiR增加，图像噪声随之减低，ASiR 评分相应改变，各组间差异不明显，无统计学意义（x2=4.019，p＞0.05）；与FBP相比，各组间噪声明显降低，差异有统计学意义（x2=19.597， p<0.01）；图像质量相比，4种ASiR重建图像与FBP间无明显统计学差异（p值均＞0.05）；随着噪声降低，图像质量并未下降，本研究与以往文献研究结果一致[11-13]；笔者发现在30%ASiR时图像显示较好；完全满足诊断要求在50%ASiR是评分最佳，70%ASiR和90%ASiR图像噪声进一步降低，空间分辨率较30%ASiR和50%ASiR时下降，其诊断满意度不随ASiR比例增加而提高；事实证明并非ASiR重建比例越高则图像质量越好，而是根据扫描不同部位选择适当重建比例；而且，两组在辐射剂量上存在显著性差异（p<0.01）；对照组50例中，扫描的最低剂量为1.65mSv，最高剂量为7.08 mSv，平均4.25 mSv；而研究组扫描的剂量范围为0.11-3.63 mSv，平均1.36mSv，较对照组辐射剂量下降52%，由此可见，自适应统计迭代重建（ASiR）技术可降低患儿胸部病变扫描辐射剂量且保证图像质量，扫描方案以100KV，自动毫安（范围设定为20-400MA），噪声指数（NI）：8，50%ASIR重组比例为佳，值得在临床推荐应用。
参考文献
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论文作者:王强1, 王芳
论文发表刊物:《中外健康文摘》2013年第34期供稿
论文发表时间:2014-1-22
标签：图像论文; 噪声论文; 剂量论文; 两组论文; 统计学论文; 质量论文; 患儿论文; 《中外健康文摘》2013年第34期供稿论文;