不同ASIR等级和重建层厚对泌尿系结石低剂量CT图像质量的影响

束宏敏，李小虎，胡 翀，刘 斌，宋 建，杜俊华，余永强

泌尿系结石是常见的临床疾病之一，目前以CT扫描作为诊断泌尿系结石的主要方法。然而，CT扫描较尿路平片、超声等检查方法增加了患者的辐射剂量，部分患者在治疗过程中往往需要接受多次CT检查。如何有效降低患者的辐射剂量成为临床关注的热点问题。研究[1]表明，降低管电流可降低辐射剂量，但引起图像噪声的增加。自适应统计迭代重建技术(adaptive statistical iterative reconstruction，ASIR)能有效地降低图像噪声，改善图像质量[2]。图像重建层厚的选择亦会影响图像噪声。该研究结合使用自动管电流调节技术(automatic tube current modulation，ATCM)，探讨在低剂量CT诊断泌尿系结石中最佳的ASIR等级及重建层厚。

1 材料与方法

1.1 病例资料选取安徽医科大学第一附属医院2017年2～8月临床怀疑泌尿系结石的66例患者，随机分为低剂量组及常规剂量组，各33例。低剂量组男18例，女15例，年龄23～67(49.7±13.6)岁，体质量指数(body mass index，BMI)17.6～33.8(24.44±3.73) kg/m2；常规剂量组男20例，女13例，年龄27～74(51.0±11.1)岁，BMI 17.6～33.2(24.25±3.60) kg/m2。本研究经伦理委员会批准(批号：PJ2011-08-09)。

1.2 设备与方法采用GE能谱CT扫描，扫描范围自T12水平至耻骨联合。扫描参数：120 kV，10～400 mA[3-4](使用ATCM技术)，螺距1.375，噪声指数(noise index，NI)设定NI低剂量组为25，NI常规剂量组为13。常规剂量组采用滤过反投影技术(filtered back projection，FBP)进行图像重建，低剂量组采用FBP及不同ASIR等级(20%、40%、60%、80%)技术进行图像重建，两组图像重建层厚为1.25 mm。对低剂量组图像质量最佳的ASIR等级进行0.625 mm及2.5 mm层厚重建。

1.3 图像质量分析① 图像质量主观评分：1分：图像噪声大，组织结构模糊，无临床诊断价值；2分：图像噪声较大，大部分组织结构模糊，临床诊断价值较小；3分：图像噪声一般，部分组织结构模糊，临床诊断价值一般；4分：图像噪声较小，组织结构清晰，临床诊断价值较大；5分：图像噪声小，组织结构清晰，临床诊断价值大[5-6]。② 图像噪声的测定：选取3个感兴趣区(region of interest，ROI)(肝右叶、体表脂肪层及L5水平腰大肌)，测定ROI区CT值的标准差(SD)作为图像噪声值。由两名具有5年以上腹部影像诊断经验的医师分别对以上图像进行评估、观察，意见不一致时，由两名医师协商达成一致。

1.4 辐射剂量记录两组的CT容积剂量指数(CT dose index volumes，CTDIvol)及剂量长度乘积(dose length product，DLP)，并根据公式(ED=DLP×0.015[7])计算有效剂量(effective dose，ED)。

2 结果

2.1 辐射剂量低剂量组CTDIvol、DLP、ED较常规剂量组分别下降约63.91%、63.28%及63.24%，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组的剂量比较

2.2 图像质量主观评分及图像噪声低剂量组80%ASIR图像质量评分与常规剂量组FBP图像比较，差异无统计学意义(Z=-0.702，P>0.05)。低剂量组80%ASIR图像噪声(肝右叶、脂肪、腰大肌)与常规剂量组FBP图像比较，差异无统计学意义(t肝右叶=1.099，t脂肪=1.603，t腰大肌=1.617，P>0.05)。见表2、图1。

2.3 不同层厚重建图像比较对低剂量组80% ASIR图像进行0.625、1.25及2.5 mm层厚重建，比较三组图像的主观评分及图像噪声，差异有统计学意义(P<0.05)。三组图像检出结石分别为167、171、169枚。见表3、图2。

表2 两组图像质量主观评分及图像噪声比较(n=33)

与对照组FBP比较：*P<0.05

表3 三种不同层厚重建图像质量及噪声比较(n=33)

图1 两组扫描图像质量比较

A：常规剂量、FBP重建；B～F：低剂量，依次FBP、20%ASIR、40%ASIR、60%ASIR、80%ASIR重建

图2 三种层厚重建图像对小结石的显示情况

A：0.625 mm层厚、横切面；B：1.25 mm层厚、横切面；C：2.5 mm层厚、横切面；D：1.25 mm层厚、冠状面

3 讨论

随着CT检查在泌尿系结石诊断中的逐步应用，患者接受的辐射剂量也随之增加，辐射引起的危害也逐渐受到人们的关注。低剂量CT成为研究热点。

本研究通过采用控制管电流调节降低辐射剂量。管电流调节技术是通过设定NI值调节剂量，NI值越高，辐射剂量越低。结果显示，低剂量组的ED(2.25 mSv)较常规剂量组(6.12 mSv)明显减低，剂量降低约63.2%。既往研究[5,8-9]显示，使用低剂量CT扫描，患者的辐射剂量下降约50%～76%。本研究的剂量降低程度较以往研究[5,8-9]相似，辐射剂量降低的程度可能与扫描条件(管电压、NI)的设定有关。

研究[10]显示，剂量降低的同时会引起图像噪声的增加，导致图像质量下降。FBP和迭代重建算法为常用的降低图像噪声的重建技术。FBP技术简单快速，但易受X线量波动的影响。ASIR作为降低图像噪声的重建算法之一，通过迭代的方式在原始数据空间上抑制噪声，可在不影响空间分辨率的前提下，降低图像噪声，明显改善图像质量[11]。本研究中，低剂量组扫描图像噪声较大，使用不同等级的ASIR进行图像重建后，图像噪声均有不同程度的减低。研究采用图像质量主观评分及噪声测定双指标评定图像质量，结果显示，随着ASIR权重的增加，图像噪声逐步减低，图像质量评分逐步增加，以80% ASIR图像质量最佳，与Mclaughlin et al[12]研究结果类似。

图像噪声的大小与图像重建层厚呈负相关性，层厚越厚，图像噪声越小，且层厚越厚，重建的数量明显减少，重建速度提高，可以提高工作效率。但随着图像层厚的增加，对于小结石的诊断会受到影响，造成小结石的漏诊。本研究中，选择了0.625、1.25、2.5 mm三种层厚重建图像，三组图像中结石的检出分别为167、171、169枚。0.625 mm层厚重建图像噪声明显高于1.25 mm及2.5 mm两组图像，图像伪影大，对于部分小于2 mm的结石，显示欠佳，诊断有一定的困难，本研究中有4枚结石(直径≤2 mm)未检出，如图2所示。2.5 mm层厚重建图像噪声明显减低，图像质量优于1.25 mm，但层厚增加，易造成小结石的漏诊，本研究中有2枚小结石(直径1～2 mm)未检出。1.25 mm层厚重建图像噪声适中，可满足临床诊断需求，对结石的检出率较高，为最优重建层厚。李丽超 等[13]研究显示，在低剂量扫描中，以1.5 mm层厚为最优的重建层厚。本研究结果与之相似。本研究尚有待改进之处：扫描条件(管电压、NI)设定的较为单一，在后续的研究中，将进一步优化扫描参数，进一步降低辐射剂量。