宝石能谱CT自适应统计迭代重建技术在儿童副鼻窦扫描中的应用

2017-02-23相爱华囤荣耀杨蕾邓昆杨瑞山魏洪亮李吉臣

山东医药 2017年4期

关键词：能谱鼻窦宝石

相爱华，囤荣耀，杨蕾，邓昆，杨瑞山，魏洪亮，李吉臣

(聊城市第二人民医院，山东临清 252600)

宝石能谱CT自适应统计迭代重建技术在儿童副鼻窦扫描中的应用

相爱华，囤荣耀，杨蕾，邓昆，杨瑞山，魏洪亮，李吉臣

(聊城市第二人民医院，山东临清 252600)

目的探讨儿童副鼻窦宝石能谱CT扫描时，自适应统计迭代重建(ASIR)算法的最适宜低剂量参数搭配。方法筛选100例行宝石能谱CT扫描的副鼻窦患儿，随机分为五组各20例。常规剂量组采用120 kV、90 mA扫描，滤波反向投影(FBP)重建图像；低剂量A、B、C、D组分别采用100 kV、85 mA，100 kV、50 mA，80 kV、85 mA，80 kV、50 mA扫描，对原始数据采用ASIR算法(60%)进行重建，其余条件不变。记录五组CT容积剂量指数(CTDIvol)及剂量长度乘积(DLP)；比较图像的辐射剂量及图像噪声、对比噪声比(CNR)。结果四个低剂量组60%ASIR与常规剂量组FBP辐射剂量比较明显减低，低剂量A、B、C、D组较常规剂量组CTDIvol分别降低了38.92%、63.81%、66.01%、80.04%；DLP分别降低了39.78%、64.83%、66.25%、80.23%；低剂量A、B、C组图像质量主观评分与常规剂量组比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，均能满足临床诊断要求；低剂量D组图像质量主观评分较常规剂量组明显降低，噪声明显升高，图像不能满足临床诊断要求。结论儿童副鼻窦宝石能谱CT扫描ASIR算法权重比例为60%时，最适宜低剂量参数为80 kV、85 mA。

计算机体层摄影；自适应统计迭代重建；儿童；副鼻窦；图像质量；低剂量

近年来鼻窦病变的发病率较高，且发病低龄化。CT检查为副鼻窦病变的常用检查方法[1]，但其有辐射损伤，尤其是检查范围内眼晶状体、涎腺对辐射高度敏感，降低辐射剂量成为关注的焦点[2～4]。自适应性统计迭代重建(ASIR)是近年来开发的一种全新的CT图像重建方法，能降低图像噪声，提高图像质量，降低射线辐射剂量[3～10]。ASIR在血管、泌尿系、肝脏、胸部、腹部等CT造影领域报道较多[2～11]；但国内尚未见其在儿童副鼻窦中的报道。本研究尝试用宝石能谱CT对儿童副鼻窦CT扫描的图像进行60%迭代重建和滤波反向投影算法重建，并对不同剂量重建图像进行噪声、辐射剂量和图像质量分析，总结儿童副鼻窦低剂量扫描的最适宜参数搭配。

1 资料与方法

1.1 临床资料收集2015年6～11月于聊城市第二人民医院行副鼻窦CT检查的患儿100例，其中男47例、女53例，年龄0.5～14(10±4)岁。将100例患儿随机分为常规剂量组、低剂量A组、低剂量B组、低剂量C组、低剂量D组，各20例。各组一般资料具有可比性。本研究经过医院道德伦理委员会批准，入组患儿家长均签署知情同意书。

1.2 副鼻窦检查采用GE公司宝石能谱CT(Discovery HDCT 750)，AW4.6工作站(GE HealthCare，USA)。扫描前嘱受检者去除头部金属异物，仰卧位头先进，平静呼吸，扫描侧位定位图及设定定位线，扫描参数：Helical模式，旋转时间1.0 s/r，层厚5 mm，层间隔5 mm，螺距0.984∶1。对于不能合作的患儿，镇静后进行扫描。常规剂量组采用120 kV、90 mA扫描，使用滤波反向投影(FBP)对图像重建；低剂量A、B、C、D组分别采用100 kV、85 mA，100 kV、50 mA，80 kV、85 mA，80 kV、50 mA扫描，对原始数据采用ASIR算法(60%)进行重建，其余条件不变。图像重建层厚为1.25 mm，重建层间距1.25 mm。所有图像在工作站上进行，GE AW4.6工作站应用统一的窗宽和窗位进行CT图像评价和测量。

1.3 相关指标观察 ①图像分析：主观评价采用Likert 5分制，以轴位观察，选用相同的窗宽、窗位，依据窦口鼻道复合体(OMC)显示情况对图像进行评价。5分：病变显示清晰，对比良好，无伪影；3分：病变显示比较清晰，对比一般，轻度伪影；1分：结构显示欠清晰；介于三者之间评分为4分或2分。以3名高年资医师观察者评分的均值作为最后评分。客观评价采用对图像噪声值(SD值)及对比噪声比(CNR)进行比较。SD值测量：选用同一层面分别在下鼻甲黏膜、鼻咽腔空气、颞下窝脂肪各选取3个圆形ROI(面积约10 mm2)，测量其CT值的标准差(SD值)即代表噪声，作为噪声值。CNR的定量计算：CNR=(ROI甲黏膜-ROI脂肪)/SD背景，其中ROI甲黏膜为测量的下鼻甲黏膜的CT值均值，ROI脂肪为测量的颞下窝脂肪的CT值均值，SD背景为鼻咽腔空气SD值平均值。②辐射剂量：记录五组受检者接受辐射的剂量参数，容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)。

1.4 统计学方法采用SPSS17.0统计软件。3名专家对所得图像评价的一致性程度评估采用Kappa检验，Kappa值>0.75为一致性较好，Kappa值0.40～0.75为一致性一般，Kappa值<0.40为一致性较差；对所得数据进行双因素方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

3名专家对图像质量评价进行一致性检验，Kappa值为0.80，主观评价一致性好。在不同扫描参数和重建方式所得图像中，与常规剂量组比较，低剂量D组主观评分明显降低(P<0.05)，低剂量A、B、C、D组图像噪声值及CNR值均明显升高(P均<0.05)，低剂量D组图像不能满足临床诊断要求。各组图像主观评分、噪声值、CNR值比较见表1；低剂量A、B、C、D组较常规剂量组CTDIvol分别降低了38.92%、63.81%、66.01%、80.04%，DLP分别降低了39.78%、64.83%、66.25%、80.23%，各组CTDIvol、DLP比较见表2。

表1 各组图像主观评分、噪声值、CNR值比较±s)

注：与常规剂量组比较，*P<0.05。

表2 各组CTDIvol、DLP比较

注：与常规剂量组比较，*P<0.05。

3 讨论

儿童CT检查逐年增加。常规CT扫描检查对鼻窦病变的检出和诊断具有较高价值，但存在射线辐射偏高，尤其对于儿童群体存在损伤偏大的问题[1]。在保证一定图像质量的前提下应最大限度降低检查的辐射剂量，保护射线敏感组织[7]。副鼻窦的解剖学结构特点为含气的骨性腔隙，骨质偏薄，自然对比度较好，存在低剂量扫描的生理基础；在病理学方面，该部位病变主要以黏膜增生、肥厚及囊肿形成等炎性病变及先天变异为主，因此对于该部位病变的CT检查行低剂量方案设计有较大可能性[1]。

低剂量扫描包括降低管电压、管电流，随着剂量的降低，图像噪声会增加。ASIR可以在降低患者的辐射剂量的同时又不损失图像质量[8～10]。国内外很多研究者针对不同部位、不同器官的低管电流取值及ASIR值比例做过大量研究，但对儿童副鼻窦方面的研究报道很少。儿童的ASIR值建议在30%～50%[10，11]。本研究应用固定ASIR的权重比例对不同管电压和管电流情况下所得低剂量图像进行分组。与常规剂量组使用FBP对图像重建，低剂量组比常规剂量组呈现出了明显的剂量降低，且随着管电压及管电流的降低而降低。研究发现，管电压及管电流同时降低时剂量降低更多，而如果降低管电压同时增加一定的管电流，辐射剂量将得到一定弥补，图像信息的层次感和对比度将产生一定(细微)的变化，这与线质和线量的变化有关。本研究在ASIR算法下，通过分别降低管电压和管电流实现了辐射剂量的降低，得出了差异有统计学意义的结果；图像质量评价方面，随着辐射剂量的降低，也结合统计学差异意义分析，找到了兼顾降低辐射剂量和保证图像质量的平衡点。本研究结果表明，与常规剂量组比较，低剂量D组主观评分明显降低，下鼻甲区SD值低剂量A、B、C、D组呈现正线性增高，颞下窝区SD值除低剂量A、B组出现略降低外，其他均呈增高趋势，鼻咽腔空气SD值呈现先升高后降低向下开口抛物线趋势(可能与该区域多为气体的特殊组织结构有关)，CNR呈现出随着剂量的降低而降低的趋势；低剂量D组噪声明显升高，图像不能满足临床诊断要求。因此，我们认为儿童副鼻窦宝石能谱CT扫描时，ASIR算法权重比例为60%时，最适宜低剂量参数为80 kV、85 mA。

综上所述，对儿童副鼻窦区域行CT扫描时应常规用自适应统计迭代重建算法，配合降低管电压、管电流方式的低剂量扫描技术。ASIR算法权重比例为60%时最适宜的剂量参数为80 kV、85 mA。

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