SAFIRE迭代重建技術(shù)在低劑量胸部CT檢查中的臨床應(yīng)用研究.pdf

1、第一部分:不同級(jí)別SAFIRE重建對(duì)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(yīng)用持續(xù)增加，CT檢查導(dǎo)致的輻射劑量也不斷增加。CT檢查應(yīng)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(shí)，最大程度地降低輻射劑量，這是目前CT技術(shù)研究的方向和焦點(diǎn)之一。在降低CT檢查的輻射劑量方面，相關(guān)研究人員開(kāi)發(fā)了很多新技術(shù)，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(gè)性化掃描參數(shù)，通過(guò)自動(dòng)管電壓及管電流調(diào)節(jié)技術(shù)降低掃描劑量，大螺距掃描技術(shù)等。在CT圖像重建環(huán)節(jié)，應(yīng)用傳統(tǒng)濾波反投影法(FBP，F(xiàn)ilteredBackProjection)進(jìn)行圖像重建時(shí)，CT輻射劑量的降低將會(huì)帶來(lái)圖像噪聲增加，導(dǎo)致圖像質(zhì)量降低，這種制衡關(guān)系限制了CT輻射劑量的進(jìn)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(guān)系，可以更大程度降低掃描的輻射劑量，同時(shí)維持較優(yōu)質(zhì)的圖像質(zhì)量。近年來(lái)各

3、個(gè)CT生產(chǎn)廠家推出了多種不同的迭代重建技術(shù)應(yīng)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(shù)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(jìn)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(yīng)用傳統(tǒng)濾波反投影重建算法(FBP)及不同級(jí)別SAFIRE迭代重

4、建算法分別進(jìn)行圖像重建，對(duì)圖像噪聲，信噪比及主觀圖像質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，探討獲得最佳圖像質(zhì)量的迭代重建級(jí)別。
　　研究方法:應(yīng)用雙源FLASHCT對(duì)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(yīng)用西門(mén)子雙源FlashCT(SomatomDefinitionFlash，SiemensHealthcare，F(xiàn)orchheim，Germany)采用雙球管單能模式進(jìn)行胸部CT平掃，管電流:120kV，開(kāi)啟CAREDose4D

5、，準(zhǔn)直64×2×0.6mm，螺距1.2，球管旋轉(zhuǎn)時(shí)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(duì)掃描后的原始數(shù)據(jù)分別采用傳統(tǒng)應(yīng)用的濾波反投影重建算法(FBP)和1-5級(jí)別基于原始數(shù)據(jù)的迭代重建(SAFIRE)技術(shù)進(jìn)行重建。得到6組不同重建技術(shù)的圖像資料，測(cè)量同一層面不同重建技術(shù)重建圖像的噪聲、CT值，計(jì)算信噪比(SNR，signalnoiseratio)并對(duì)圖像噪聲及信噪比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。另外

6、對(duì)各組肺窗及縱隔窗圖像進(jìn)行主觀圖像質(zhì)量評(píng)分，由兩名醫(yī)學(xué)影像診斷醫(yī)師采用雙盲法以5分法對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)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(quán)重增加，圖像噪聲逐漸降低，圖像SNR逐漸增高，呈線性相關(guān)關(guān)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(duì)比各組數(shù)據(jù)之間均未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。SAFIRE3、4重建圖像平均主觀評(píng)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(shù)(SAFIRE)能顯著提高圖像信噪比，降低圖像噪聲，隨著迭代級(jí)別增高，噪聲及信噪比改善程度逐漸增加。權(quán)重3、4時(shí)圖像主觀評(píng)分最高。
　　第二部分:低劑量胸部CT圖像質(zhì)量:SAFIRE與FBP對(duì)照研究
　　研究背景:CT在臨床

8、上的廣泛應(yīng)用隨之帶來(lái)輻射劑量的增加，目前CT低劑量技術(shù)研究成為CT研究的熱點(diǎn)之一。應(yīng)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(huì)帶來(lái)CT圖像噪聲的升高及CT圖像質(zhì)量的降低，這種制衡關(guān)系限制了CT劑量的進(jìn)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(guān)系。迭代重建早期出現(xiàn)時(shí)因重建時(shí)間長(zhǎng)和運(yùn)算構(gòu)建復(fù)雜等缺點(diǎn)而難以在臨床中廣泛應(yīng)用。近年

9、來(lái)隨著技術(shù)發(fā)展迭代重建時(shí)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(jìn)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(duì)照組，低劑量胸部CT分別行SAFIRE及FBP重建，與對(duì)照組進(jìn)行對(duì)照，對(duì)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(shí)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(jìn)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(cè)量圖像噪聲與信噪比(SNR)，共測(cè)量四個(gè)感興趣區(qū):氣管分叉水平升主動(dòng)脈、降主動(dòng)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(yīng)用配對(duì)t檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用5分級(jí)法進(jìn)行主觀圖像質(zhì)量評(píng)估，主觀圖像質(zhì)量和病變顯著性的比較應(yīng)用wilcoxon符號(hào)等級(jí)檢驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。
　　結(jié)果:隨訪低劑量掃描的實(shí)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(duì)照，低劑量SAFIRE重建縱隔窗圖像噪聲(肺動(dòng)脈分叉水平升主動(dòng)脈:P=0.38，降主動(dòng)脈:P=0.70，縱隔窗氣管:P=0.37)與圖像信噪比(肺動(dòng)脈分叉水平升主動(dòng)脈:P=0.14，降主動(dòng)脈:P=0.72，縱隔窗氣管P=0.06)無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)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(duì)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(jiàn)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