韩佳悦，孙连鑫，沙 琳*，张晓虹，赖声远(.大连医科大学附属第二医院放射科，辽宁 大连 607；.中国人民解放军30部队卫生连放射科，辽宁 大连 6500)

125I放射性粒子植入术具有靶点准、局部控制力强、对周围组织损伤小等优点，逐渐应用于肿瘤个体化治疗中。CT是术后随访及评估疗效的有效手段，可显示放射性粒子在瘤体内外的分布及瘤体和瘤周组织的情况。然而125I放射粒子是一种钛合金封装体，会在CT扫描中产生金属伪影，影响精确计数粒子数目和本身及周围细微结构的显示。选择适当的图像重建算法对减少金属伪影非常关键。全模型迭代重建(model-based knowledge-based iterative reconstruction, IMR)技术是最新的非线性IMR技术，相比传统的非迭代重建算法，如滤波反投影(filtered back projection， FBP)算法和现有的混合迭代重建(hybrid interative reconstruction, HIR)技术，IMR可大幅减少FBP算法中因空间分辨力不足而导致的噪声，显著提升图像质量，降低噪声，且能一定程度上抑制伪影产生，提高空间分辨力。本文旨在探讨IMR技术在提高图像质量及减少放射粒子伪影中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2015年12月—2017年6月于我院接受125I粒子植入术及术后CT随访的16例腹部肿瘤患者，其中男6例，女10例，年龄46～72岁，平均(55.3±8.6)岁；肝脏转移瘤5例，腹腔淋巴瘤3例，腹膜后平滑肌肉瘤2例，卵巢癌腹腔转移4例，宫颈癌腹腔转移2例；植入粒子数20～75粒。所有患者于125I粒子植入1周后接受CT检查。

1.2 仪器与方法 采用Philips Brilliance iCT扫描仪。扫描范围包括所有放射粒子植入的区域，管电压100 kV，管电流250 mAs，准直器宽度128×0.625 mm，转速0.75 s/rot，扫描层厚0.9 mm，层间距0.45 mm。

1.3 图像分析 采用Philips EBW 4.01工作站，对CT扫描原始数据分别进行IMR、HIR中的iDose4及FBP重建，重建层厚均为1 mm，层间距1 mm，获得3组图像。

1.3.1 客观评价 选取粒子伪影最强的层面，于粒子伪影最强处、同层面竖脊肌较均匀处及同层面腹壁皮下脂肪较均匀处放置ROI。根据伪影不同，选取不同大小的ROI，使之尽量包括伪影最强处及周围的条状暗带。使用工作站中的复制粘贴功能，保证3组图像中ROI的层面、位置和面积一致，获得各ROI的CT值及噪声值(SD)。计算伪影指数(artifact index， AI)，AI=(伪影SD2-皮下脂肪SD2)1/2；CNR，CNR=|伪影CT值-竖脊肌CT值|/(伪影SD2+竖脊肌SD2)1/2。

1.3.2 主观评价 由2名高年资影像科医师采用盲法对FBP、iDose和IMR 3组重建图像的质量进行评分，意见分歧时经协商达成一致。评分内容包括粒子伪影、粒子清晰度及瘤体和周围正常组织显示情况。评分标准：1分，图像质量差，伪影大，粒子、瘤体及正常组织显示欠清，观察欠佳；2分，图像质量较差，伪影较大，粒子、瘤体及正常组织尚能显示，尚能观察；3分，图像质量一般，伪影略大，粒子、瘤体及正常组织显示尚可；4分，图像质量一般，伪影稍小，粒子、瘤体及正常组织显示略好；5分，图像质量较好，伪影较小，粒子、瘤体及正常组织显示较好。图像质量≥3分为满足临床工作要求。

1.4 统计学分析 采用SPSS 24.0统计分析软件。对连续变量资料进行正态性及方差齐性检验，正态分布的资料以±s表示，偏态资料以中位数(上，下四分位数)表示。IMR、iDose4、FBP算法3组图像主观评分比较采用Friedman检验，两两比较时以Bonferroni法调整P值。3组间的客观评价指标比较采用单因素重复测量方差分析，不符合球形假设检验时通过Greenhouse&Geisser方法校正，两两比较采用Bonferroni检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 主观评价指标 IMR图像质量的主观评分为4(4，4.75)，iDose4图像质量的主观评分为3(3，4)，FBP图像质量的主观评分为3(2.25，3)，3种重建方法所得图像质量主观评分差异有统计学意义(χ2=25.245，P<0.001)；两两比较，IMR与FBP图像、IMR与iDose4图像质量主观评分差异有统计学意义(调整后P<0.001，P=0.011)，FBP与iDose4图像质量主观评分差异无统计学意义(调整后P=0.335)；见表1。IMR图像的伪影较小，图像质量及对粒子和周围组织的显示情况优于iDose4及FBP图像(图1)。

2.2 客观评价指标 3种重建方法图像的噪声、AI及CNR总体差异均有统计学意义(P均<0.001，表2)，两两比较组间差异均有统计学意义(P均<0.05)。IMR图像的AI及噪声最低，CNR最高，FBP图像的AI及噪声最高，CNR最低。

图1 患者42岁，宫颈癌腹腔转移瘤125I粒子植入术后3个月CT图像 A.FBP重建图像，粒子金属伪影略大，粒子、瘤体及正常组织显示尚可，评分为3分； B.iDose4重建图像，粒子金属伪影略大，粒子、瘤体及正常组织显示尚可，评分为3分； C.IMR图像，伪影稍小，粒子、瘤体及正常组织显示略好，评分为4分

表1 FBP、iDose4、IMR重建图像质量评分(例，n=16)

表2 FBP、iDose4、IMR重建图像客观评价指标比较(±s)

表2 FBP、iDose4、IMR重建图像客观评价指标比较(±s)

重建方法AICNR噪声(HU) FBP51．60±9．231．09±0．4358．65±4．03 iDose443．77±4．911．29±0．4848．38±5．34 IMR38．51±4．641．58±0．5641．46±3．44 F值38．84236．98647．809 P值<0．001<0．001<0．001

3 讨论

研究[1-3]表明，对于部分无法接受手术治疗的恶性肿瘤患者，125I粒子组织间植入术可有效缓解疼痛和控制肿瘤局部复发，延长生存期，提高患者的生存质量。125I粒子植入后，需要采用CT根据WHO实体瘤评价标准(response evaluation criteria in solid tumor， RECIST)对肿瘤进行疗效评估；如CT发现残留或复发病灶，则需进一步采取干预措施。然而125I粒子具有钛合金包壳，在常规CT上会产生明显伪影，影响对粒子、肿瘤及周围正常组织的观察，甚至无法以RECIST标准来评估肿瘤的疗效，是临床随访及评估的难题之一[4-7]。因此，需要有效的方法来提高图像质量，减少金属伪影。

X线光子经过密度较高的物质时会发生能量衰减，低能光子较高能光子衰减和被吸收得更多，导致高密度物质周围组织的X线衰减信息丢失。X线光子通过高密度物质后发生“硬化”，导致致密物质周围产生暗影或条纹影[8]。CT图像上的金属伪影与金属植入物的大小、成分、形状、位置等因素密切相关，同时会受扫描参数、扫描方向和重建参数的影响[9-13]。

选择合适的图像重建算法对减少金属伪影非常关键。解析算法和迭代算法是目前常用的2类CT图像重建算法。FBP算法是解析算法的代表，被视为CT图像重建算法的基础，可快速获得能真实反映解剖形态的图像；但由于其在成像过程中进行了大量简化模拟，故所得图像常有较大的图像噪声或射束硬化伪影[14]。迭代算法可通过降低图像噪声，进而提高图像质量。近年来，随着计算机技术快速发展，迭代算法的重建速度不断加快，成为新的研究热点。目前大部分重建技术属于迭代，如iDose4是基于投影数据空间和图像空间的双空间多模型迭代重建技术，混合了FBP及迭代重建，可有效提升图像空间分辨力及密度分辨力[15]。IMR是最新推出的基于微平板探测器和硬件平台的非线性全迭代重建技术，以结构化知识模型为基础，可在重建过程中准确建立数据统计模型和图像统计模型，并且通过反复减少扫描模型与采集数据之间的差异来逼近最真最优的图像显示。IMR结合了系统模型、几何模型、解剖模型和噪声模型的特点，可以进一步降低图像噪声提升空间分辨力[16]。研究[17]表明，对比FBP和现有的迭代重建技术，IMR在主观与客观上均可显著提升图像质量，降低噪声，提高空间分辨力；IMR还可提升低剂量条件下低对比组织的检出率，使更低剂量扫描成为现实。本研究结果显示，IMR图像的噪声和AI低于、CNR高于FBP及iDose4重建图像，提示在相同扫描条件和辐射剂量的前提下，IMR不仅可减小125I粒子的伪影、增加CNR、提高图像的空间分辨力和密度分辨力，且显示粒子更清晰，对周围软组织的观察更准确，可获得主客观质量较好的、对125I及周围组织显示清晰的CT图像。

本研究的局限性：首先，以伪影最大的层面作为ROI层面，存在主观性；其次，未对IMR技术降低辐射剂量的作用进行研究。

综上所述，与FBP和iDose4算法相比，IMR图像具有更高的图像质量和较低的图像噪声，显示125I粒子及邻近组织情况更优，可为125I粒子植入术后随访与疗效评估提供可靠依据。