浙江大学医学院附属第一医院放疗中心 310003
【摘 要】目的 探讨滤波反投影法（FBP）和迭代算法（IR）对肺部CT图像质量的影响。方法 选取100例健康患者，要求图像质量优良，能完全符合诊断要求，采用Philips Brilliance 256层螺旋CT（iCT）对肺部图像分别行FBP和IR重建，使用FBP方法重建图像为A组，使用IR方法重建图像为B组。使用配对样本t检验对2组图像CT值、噪声（SD）、信噪比（SNR）、对比信噪比（CNR）进行统计学分析，p＜0.05为差异有统计学意义。结果 A组与B组CT值差异（p≥0.05）没有统计学意义，SD、SNR、CNR差异（p＜0.05）均有统计学意义。结论 使用迭代重建方法能有效的减少图像的噪声，改善图像质量。
【关键词】体层摄影术；X线计算机；滤波反投影；迭代算法
1972年第一台CT机问世以来，CT技术给医学诊断带来革命性的影响。计算机断层扫描成像（Computerized Tomography简称CT）是利用一定能量的射线穿过人体时，不同厚度和原子序数的物质对射线衰减不同这一特性成像的。也就是说，当射线穿过人体时，可以测量投射出后的投影，通过对不同方向得到的多个投影进行图像重建，来获取人体截面的图像。CT图像重建常用的算法主要有解析法和迭代算法，解析算法中以滤波反投影算法（FBP）最具代表性，PHILIPS 256层螺旋CT iDose4技术为第四代迭代重建（IR）技术，去除各种低光子伪影，从而最有效地抑制低剂量伪影，去除噪音。作者主要研究iDose4重建算法与FBP重建算法比较，对肺部图像质量的影响。
1.资料与方法
1.1 一般资料
选取我院2013年5月--2014年5月100例行肺部CT检查的患者，要求肺部纹理清晰，边缘锐利，没有明显的呼吸运动伪影及金属伪影，能完全满足诊断要求。其中男43例，女57例，年龄范围40–85岁，平均68.5岁。对同一患者分别用FBP和iDose4方法重建，使用FBP方法重建图像为A组，使用iDose4方法重建图像为B组。
1.2 检查方法
1.2.1 扫描前准备
扫描前去除患者身上金属物品，防止金属伪影，并指导患者屏气训练，减少呼吸伪影以便得到高质量的图像。
1.2.2 扫描技术及参数
使用Philips Brilliance 256层螺旋CT（iCT），采用肺部扫描模式，范围从肺尖到肺底，机架转速0.27s/r，探测器128*0.625mm，层厚5mm，层间距5mm，螺距0.75，矩阵512*512，视野（FOV）330mm，管电流50mAs，管电压120kv，窗宽1500，窗位-400，分别行FBP和iDose4重建。
1.2.3图像数据测量
将数据传输至工作站，分别在相同层面（肺尖区，主气管分叉水平，心脏四腔心）相同位置标注圆形ROI（面积约100m㎡）测量其相应肺组织的CT值，SD值，应避开肺内血管，支气管，及病灶区域，多次测量选取SD值最小的数值，并测量邻近脂肪组织的CT值，计算SNR SNR=肺部CT值/SD值；CNR CNR=（肺部CT值-脂肪CT值）/SD。
1.2.4统计学处理
应用SPSS16.0统计学软件，采用配对样本t检验，比较图像的CT值、SD值、SNR、CNR，p＜0.05为差异有统计学意义。
2结果
从表（1），A组CT值与B组CT值在肺尖区、主气管分叉处、心脏四腔心位置差异（p＞0.05）均没有统计学意义，说明FBP与iDose4重建算法并不影响图像的CT值，也就是说肺部组织的CT值并不会因为重建算法的不同而发生改变。但A组图像噪声却明显高于B组同层面图像的噪声，（p＜0.05）差异有统计学意义。说明iDose4迭代重建算法在减少图像噪声方面明显优于FBP。SNR，CNR是评价图像质量的重要指标，从表（2）可以看出B组图像的SNR，CNR均低于A组，且差异有统计学意义，说明B组图像质量优于A组。
3 讨论
自CT应用以来，FBP算法一直都是CT重建算法的基础和〝金标准〞［1］。FBP具有分辨率高，成像速度快等优点，但它对数据的完备性要求较高，也就意味着较高的剂量和较长的检测时间，对数据的获取要付出较多的成本。辐射剂量日益引起公众的重视，在保证图像质量下，如何降低辐射剂量成为研究的热点。我们传统上采用降低管电压，管电流来减少辐射，两者在降低辐射剂量的同时，超过一定范围，不仅会影响图像质量，而且还会改变对组织和病变的CT值测量，进而影响CT检查结果的分析，从而影响临床诊断，则CT扫描失去了意义。所以单纯靠降低管电压，管电流来减少电离辐射辐射有一定的局限性。重建算法作为影响图像质量重要因素之一，已经超越图像重建功能。有文献表明，迭代重建算法具备了在相同辐射剂量下提高图像质量的功能［2］。
近年来，得益于计算机技术的飞速进步，迭代算法重新成为研究的热点［3］迭代算法是以估计理论为基础，它首先赋予重建区域每点一个初值，然后根据这个初值对结果根据一定的准则进行修正，再在新修正的结果上进行新的迭代运算，依次下去直到得到满意的结果。总的来说，在采集数据不完全，不一致或噪声较重时，迭代重建技术相对于FBP具有明显的优势［4］，研究人员为验证iDose4算法较FBP算法的优越性，故设计对两组重建算法重建出的肺部图像进行比较，其结果A组CT值与B组CT值在肺尖区、主气管分叉处、心脏四腔心位置差异（p＞0.05）均没有统计学意义，iDose4迭代算法与滤波反投影法（FBP）相比，CT值没有变化，迭代算法并不影响肺部疾病的临床诊断，但A组与B组图像的SD值，SNR，CNR差异有统计学意义（p＜0.05），从表1可以看出：用迭代算法重建出图像，噪声降低大概30%左右，B组图像质量优于A组图像。
目前，CT越来越多应用在临床检查之中，对于肺部疾病，尤其是藏匿于心脏后，膈穹窿内，纵膈内的病灶，CT显示有不可比拟的优势。图像的质量直接影响着临床疾病的诊断，评价CT图像质量的因素有噪声，空间分辨率，密度分辨率，伪影和容积效应，这些因素均与图像的重建算法有一定的相关性。通过对100例相同原始数据分别经过iDose4和FBP重建，可以发现iDose4较FBP有明显的降低图像噪声的效果，这样我们可以在保证图像质量，相同噪声前提下，进一步降低管电压或者管电流，从而降低患者接受的辐射剂量。现在已有很多文献证实：迭代重建技术是CT低剂量成像发展的一个重要方向，已应用于临床实践［5-8］。不足，由于样本量偏小，可能对结果造成一定的偏差。
参考文献：
[1]Mieille FA，Gudinchet F，Brunelle F，et al.Iterative reconstruction methods in two different MDCT scanners：Physical metrics and 4-alternative forced-choice detectability experiments-A phantom approach.［J］PhysMed，2013，29（1）：99-110.
[2]李琼，刘士远，于红，等辐射剂量和迭代重建算法对肺部HRCT图像CT值影响的体模研究［J］《实用放射学杂志》.2013，29（2）：283-285
[3]Marin D1，Nelson RC，Schindera ST et al，.Low-tube-voltage，high-tube-current multidetector abdominal CT：improved image quality and decreased radiation dose with adaptive statistical iterative reconstruction algorithm--initial clinical experience.［J］Radiology.2010，254（1）：145-53
[4]高宇，迭代重建算法的研究进展［J］《中国医疗设备》.2013，28（3）：23-25
[5]赵英明，邓克学，等迭代算法对腹部CT图像影响及降低剂量的研究［J］《中国医学计算机成像杂志》.2014，20（5）407-411
[6]贾楠，王新江，惠萍，等适应性统计迭代重建技术降低胸部CT扫描剂量的初步临床研究［J］《中国医学影像学杂志》.2010，18（6）：551-553
[7]胡敏霞 赵新，宋俊峰，等64层螺旋CT腹部扫描参数优化的初步研究［J］《中国放射学杂志》.2011，45（3）：264-269
[8]钟朝辉，贺文，陈疆红，迭代重建技术（iDosee4）在肺部低剂量筛查中的应用［J］《中国医学影像技术》.2012，28（12）：2248-2251
同一患者，于气管分叉层面，图像清晰，质量优良。图1 120kv，50mAs，FBP方法重建；
图2 120kv，50mAs，iDose（4）方法重建，可以看出两幅图像CT值近似，噪声有明显差异。
论文作者:郭彬
论文发表刊物:《航空军医》2016年第15期
论文发表时间:2016/9/7
标签：图像论文; 算法论文; 肺部论文; 迭代论文; 统计学论文; 质量论文; 噪声论文; 《航空军医》2016年第15期论文;