SAFIRE迭代重建技術在低劑量胸部CT檢查中的臨床應用研究.pdf

1、第一部分:不同級別SAFIRE重建對常規(guī)劑量胸部CT圖像質(zhì)量及噪聲的影響
　　研究背景:CT是胸部疾病最常用的檢查方法，隨著CT在臨床上應用持續(xù)增加，CT檢查導致的輻射劑量也不斷增加。CT檢查應該遵循劑量最低化原則，即在保持足以滿足診斷需要的較好的圖像質(zhì)量的同時，最大程度地降低輻射劑量，這是目前CT技術研究的方向和焦點之一。在降低CT檢查的輻射劑量方面，相關研究人員開發(fā)了很多新技術，如在CT掃描環(huán)節(jié)降低管電壓及管電流，根據(jù)受檢者體

2、重及層厚采用個性化掃描參數(shù)，通過自動管電壓及管電流調(diào)節(jié)技術降低掃描劑量，大螺距掃描技術等。在CT圖像重建環(huán)節(jié)，應用傳統(tǒng)濾波反投影法(FBP，F(xiàn)ilteredBackProjection)進行圖像重建時，CT輻射劑量的降低將會帶來圖像噪聲增加，導致圖像質(zhì)量降低，這種制衡關系限制了CT輻射劑量的進一步降低，迭代重建的使用可以克服濾波反投影算法輻射劑量與圖像質(zhì)量之間的制衡關系，可以更大程度降低掃描的輻射劑量，同時維持較優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。近年來各

3、個CT生產(chǎn)廠家推出了多種不同的迭代重建技術應用于臨床?；谠紨?shù)據(jù)迭代重建(SAFIRE，Sinogram-affirmediterativereconstruction)是最新的迭代重建技術之一，在構(gòu)建模型上是基于原始數(shù)據(jù)的迭代重建算法，能夠顯著降低圖像噪聲、減少偽影，有效提高圖像質(zhì)量，從而有可能進一步減少輻射劑量。
　　研究目的:行常規(guī)劑量胸部CT掃描后，圖像數(shù)據(jù)應用傳統(tǒng)濾波反投影重建算法(FBP)及不同級別SAFIRE迭代重

4、建算法分別進行圖像重建，對圖像噪聲，信噪比及主觀圖像質(zhì)量進行對比，探討獲得最佳圖像質(zhì)量的迭代重建級別。
　　研究方法:應用雙源FLASHCT對30例成年人受檢者行胸部CT掃描。具體掃描條件如下:所有受檢者均應用西門子雙源FlashCT(SomatomDefinitionFlash，SiemensHealthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)采用雙球管單能模式進行胸部CT平掃，管電流:120kV，開啟CAREDose4D

5、，準直64×2×0.6mm，螺距1.2，球管旋轉(zhuǎn)時間0.5s，層厚及間距均為5mm。掃描范圍為吸氣后單次屏氣從胸廓入口層面掃描至肺底層面。對掃描后的原始數(shù)據(jù)分別采用傳統(tǒng)應用的濾波反投影重建算法(FBP)和1-5級別基于原始數(shù)據(jù)的迭代重建(SAFIRE)技術進行重建。得到6組不同重建技術的圖像資料，測量同一層面不同重建技術重建圖像的噪聲、CT值，計算信噪比(SNR，signalnoiseratio)并對圖像噪聲及信噪比進行統(tǒng)計學分析。另外

6、對各組肺窗及縱隔窗圖像進行主觀圖像質(zhì)量評分，由兩名醫(yī)學影像診斷醫(yī)師采用雙盲法以5分法對圖像質(zhì)量進行評分并進行統(tǒng)計學分析。
　　結(jié)果:SAFIRE1-5迭代重建圖像的噪聲均低于FBP重建圖像，圖像SNR均高于FBP重建圖像。隨著SAFIRE迭代重建權重增加，圖像噪聲逐漸降低，圖像SNR逐漸增高，呈線性相關關系。SAFIRE重建圖像中，SAFIRE1噪聲最大、信噪比最小，SAFIRE5噪聲最小、信噪比最大，SAFIRE2-4噪聲及SN

7、R數(shù)值居中。CT值對比各組數(shù)據(jù)之間均未見統(tǒng)計學差異。SAFIRE3、4重建圖像平均主觀評分最高。
　　結(jié)論:在胸部CT掃描中，與常規(guī)重建算法濾波反投影重建(FBP)比較，采用基于原始數(shù)據(jù)迭代重建技術(SAFIRE)能顯著提高圖像信噪比，降低圖像噪聲，隨著迭代級別增高，噪聲及信噪比改善程度逐漸增加。權重3、4時圖像主觀評分最高。
　　第二部分:低劑量胸部CT圖像質(zhì)量:SAFIRE與FBP對照研究
　　研究背景:CT在臨床

8、上的廣泛應用隨之帶來輻射劑量的增加，目前CT低劑量技術研究成為CT研究的熱點之一。應用常規(guī)濾波反投影重建算法(FBP)，CT掃描輻射劑量的降低就會帶來CT圖像噪聲的升高及CT圖像質(zhì)量的降低，這種制衡關系限制了CT劑量的進一步降低。在CT圖像重建環(huán)節(jié)，迭代重建可以顯著降低CT圖像的噪聲，提高圖像質(zhì)量，可以解決傳統(tǒng)濾波反投影算法中劑量降低與圖像質(zhì)量之間的制衡關系。迭代重建早期出現(xiàn)時因重建時間長和運算構(gòu)建復雜等缺點而難以在臨床中廣泛應用。近年

9、來隨著技術發(fā)展迭代重建時間縮短到在臨床可接受范圍。相比濾波反投影算法，迭代重建算法可以選擇性去除圖像噪聲，獲得較好的圖像質(zhì)量，從而進一步降低CT掃描的輻射劑量。SAFIRE重建是最新推出的迭代重建算法之一，是基于原始數(shù)據(jù)的迭代重建算法。
　　研究目的:常規(guī)劑量胸部CT掃描行FBP重建作為對照組，低劑量胸部CT分別行SAFIRE及FBP重建，與對照組進行對照，對比圖像噪聲，信噪比及主觀圖像質(zhì)量及病變的顯著性顯示。探討SAFIRE重建

10、降低圖像噪聲、提高圖像質(zhì)量的潛力，尋求較優(yōu)的低劑量掃描方案。
　　研究方法:87例受檢者(46名男性，41名女性，平均年齡為54.54±16.12，平均體重指數(shù)24.58±4.07)初次檢查行常規(guī)劑量胸部CT掃描(平均DLP183.37±44.13mgy.cm)，隨訪時胸部CT行降低50％劑量的低劑量胸部掃描(平均DLP91.08±91.08mgy.cm)。常規(guī)劑量掃描進行FBP重建，低劑量掃描分別行基于原始數(shù)據(jù)的SAFIRE迭代

11、重建與FBP重建。不同重建圖像在相同圖像層面測量圖像噪聲與信噪比(SNR)，共測量四個感興趣區(qū):氣管分叉水平升主動脈、降主動脈，縱隔窗氣管分叉上方氣管區(qū)域，肺窗氣管分叉上方氣管區(qū)域，3組數(shù)據(jù)的噪聲及信噪比應用配對t檢驗進行統(tǒng)計學分析。采用5分級法進行主觀圖像質(zhì)量評估，主觀圖像質(zhì)量和病變顯著性的比較應用wilcoxon符號等級檢驗進行對比。
　　結(jié)果:隨訪低劑量掃描的實際輻射劑量為初始劑量的大約50％(49.26％±2.62)。與常

12、規(guī)劑量FBP重建圖像對照，低劑量SAFIRE重建縱隔窗圖像噪聲(肺動脈分叉水平升主動脈:P=0.38，降主動脈:P=0.70，縱隔窗氣管:P=0.37)與圖像信噪比(肺動脈分叉水平升主動脈:P=0.14，降主動脈:P=0.72，縱隔窗氣管P=0.06)無顯著統(tǒng)計學差異，肺窗圖像噪聲顯著降低(P＜0.001)，信噪比顯著增高(P＜0.001);低劑量FBP重建圖像圖像噪聲顯著增高(P＜0.001)，圖像信噪比顯著降低(P＜0.001)。與

13、常規(guī)劑量FBP重建圖像對照，低劑量SAFIRE重建縱隔窗(p=0.317)與肺窗(p=0.614)的主觀圖像質(zhì)量與病變顯著性均未見顯著性差異;低劑量FBP主觀圖像質(zhì)量在縱隔窗(p＜0.001)與肺窗(p＜0.001)均顯著性降低，部分病變顯著性降低(磨玻璃影，p＜0.0001;邊界不清小結(jié)節(jié)，p＜0.0001;肺囊腫，p＜0.0001;肺氣腫，p=0.003)。
　　結(jié)論:與常規(guī)劑量胸部CT掃描FBP重建圖像比較，減少50％的劑量