中国中西医结合影像学杂志   2020, Vol. 18 Issue (3): 302-304
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引用本文
梁卡丽, 杨琴, 何其舟, 戴贵东. SAFIRE不同级别迭代重建技术在头颈部CTA低剂量扫描中的应用[J]. 中国中西医结合影像学杂志, 2020, 18(3): 302-304. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2020.03.026
LIANG Kali, YANG Qin, HE Qizhou, DAI Guidong. Application of SAFIRE at different levels in head and neck CTA with low-dose contrast agent[J]. Chinese Imaging Journal of Integrated Traditional and Western Medicine, 2020, 18(3): 302-304. DOI: 10.3969/j.issn.1672-0512.2020.03.026
SAFIRE不同级别迭代重建技术在头颈部CTA低剂量扫描中的应用[PDF全文]
梁卡丽1 , 杨琴1 , 何其舟1 , 戴贵东2
1. 西南医科大学附属中医医院放射影像科，四川 泸州 646000;
2. 西南医科大学附属医院放射科，四川 泸州 646000
收稿日期: 2019-09-16
基金项目: 西南医科大学附属中医医院2018年度科研课题（西南医大〔2018〕6号-87）
通信作者: 戴贵东, E-mail:11916967@qq.com.
摘要：目的: 探讨头颈部CTA扫描中不同级别原始数据迭代重建技术（SAFIRE）对图像质量的影响，以获得图像质量最佳、噪声（SD）最低的SAFIRE级别，为实现低剂量扫描提供参考。方法: 收集行头颈部CTA检查的60例患者，采用新双源128层CT，以及100 kV、自动管电流技术行低剂量扫描，并使用滤波反投影算法（FBP）和SAFIRE（1~5）对原始数据进行重建，得到6组图像动脉的CT值、SD值、SNR、CNR 4个参数，并行统计学分析。由2名影像学诊断医师采用盲法以4分制对图像质量进行主观评价。结果: 6组图像动脉平均CT值差异无统计学意义（P>0.05）。与FBP比较，SAFIRE图像SD值降低，且随SAFIRE级别增加，SD值呈逐渐下降趋势（均P < 0.05）。与FBP比较，SAFIRE图像的SNR及CNR均升高，且随重建级别增加呈线性升高（均P < 0.05），SAFIRE 3、4的SNR及CNR值差异均无统计学意义（均P>0.05）。6组图像主观评分差异有统计学意义（P < 0.05），SAFIRE 2~4较FBP、SAFIRE 1、5评分高，SAFIRE 3、4重建细腻度、边缘锐利度较好，主观评分最高。结论: 头颈部CTA低剂量扫描结合SAFIRE，能有效提高图像质量、降低图像噪声，SAFIRE 3、4重建可获得最佳图像质量，具有潜在的降低辐射剂量的作用。
关键词：迭代重建技术    图像质量    辐射剂量    体层摄影术，X线计算机    
Application of SAFIRE at different levels in head and neck CTA with low-dose contrast agent
LIANG Kali , YANG Qin , HE Qizhou , DAI Guidong
Department of Radiology, Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, China
Abstract: Objective: To explore the effect of different levels of sinogram affirmed iterative reconstruction (SAFIRE) technique on image quality in head and neck CTA, and to explore the optimal image quality and the lowest noise level of iterative reconstruction, so as to provide reference for low dose scanning. Methods: 60 patients who were examined with head and neck CTA by new dual-source 128-slice spiral CT were chosen. All patients were scanned by 100 kV and automatic tube current technology. The original data of 6 groups of images were reconstructed by filtering back projection (FBP) and SAFIRE (strength 1~5), respectively. The CT value of arteries, image noise, SNR and CNR were compared and analyzed statistically. The image quality was reviewed by two diagnostic radiologists evaluated blindly using a 4-scale system. Results: There was no significant difference in mean CT value of arteries between 6 groups(P>0.05). Compared with FBP, the SD value of SAFIRE (strength 1~5) reconstruction decreased gradually (P < 0.05), and the SNR and CNR increased linearly with the reconstruction level (both P < 0.05). There were no significant differences in SNR and CNR values between SAFIRE 3 and SAFIRE 4 (both P>0.05). There was significant difference in subjective image score between the six groups (P < 0.05). SAFIRE 2, 3 and 4 scored higher than FBP, SAFIRE 1 and 5. SAFIRE 3, 4 had better reconstruction delicacy and edge sharpness, and had the highest subjective score. Conclusion: Low-dose CTA scanning combined with SAFIRE reconstruction technology can effectively improve image quality and reduce image noise. SAFIRE 3, 4 reconstruction can obtain the best image quality and has the potential to reduce radiation dose.
Key words: Iterative reconstruction technique    Image quality    Radiation dosage    Tomography, X-ray computed    

近年来，随着MSCT应用范围的不断扩大，尤其是CTA已成为头颈部血管病变的主要检查和诊断方法[1]。因头颈部CTA扫描使用范围广，患者接受的辐射剂量越来越受到重视[2]，在降低辐射剂量的同时保证头颈部CTA图像质量已成为放射及相关领域的研究热点[3-4]。原始数据迭代重建技术（sinogram affirmed iterative reconstruction，SAFIRE）是迭代重建算法之一，相对传统滤波反投影算法（the filtered back projection，FBP）降噪效果更好，在低管电压条件下行迭代重建，可在一定程度上降低图像噪声，保证图像质量[5]。SAFIRE级别不同，对图像质量和噪声的影响也不同。本研究对低管电压头颈部CTA图像中不同级别的迭代技术（SAFIRE 1~5）进行比较，并与FBP比较，探讨不同级别SAFIRE迭代技术在头颈部CTA扫描中的临床价值，并获取该区域最佳迭代重建级别，为实现低剂量扫描提供参考。

1 资料与方法 1.1 一般资料

收集2017年11月至2018年6月在西南医科大学附属中医医院行头颈部CTA检查的60例患者，其中男28例，女32例；年龄22~79岁，平均（58.7±13.3）岁。纳入标准：年龄≥18周岁，头颈部无金属伪影及固定义齿；排除术后及伪影干扰患者。

1.2 仪器与方法

采用新双源128层CT机扫描，扫描范围从主动脉弓下缘至颅顶，使用智能跟踪触发技术，ROI设置于降主动脉，阈值120 HU。扫描参数：100 kV，自动管电流技术，层厚、层距均为0.6 mm，螺距0.8，矩阵512×512。对比剂使用碘海醇（碘浓度320 mg/mL），剂量50 mL，注射流率4.5 mL/s，后以相同流率注入20 mL生理盐水冲管。扫描完成后行FBP和SAFIRE（1~5）重建。将图像传至Sigova工作站，行VR、MPR、MIP等后处理。

1.3 图像评价分析 1.3.1 客观评价

由2名诊断医师在相同条件下（窗宽700 HU，窗位80 HU）对FBP和SAFIRE（1~5）重建后的6组图像进行测量，测量3次并取平均值[6]。将ROI分别置于主动脉弓、颈总动脉、颈内动脉及大脑中动脉起始部，避开血管壁及钙化斑，测量各段动脉血管的CT值及SD值，并取平均CT值（CT动脉）及SD值；测量颈段气管内气体、空气SD值取平均值作为背景噪声（SD背景）；测量同层面双侧胸锁乳突肌的CT值，取平均CT值（CT肌肉）（图 1）。SNR=CT动脉/SD背景；CNR=（CT动脉- CT肌肉）/SD背景。

1.3.2 主观评价

由3名经验丰富的影像诊断医师采用盲法阅片并达成共同意见，意见不统一时经商议决定。根据图像血管边缘、主干和分支显示情况对VR、CPR、MIP图像进行主观评价[7]：1分，图像质量差，血管边缘毛糙，主干、分支显示不佳，不能用于诊断；2分，图像质量较差，头颈血管主干显示好，分支显示欠佳，能满足诊断；3分，图像满意，主干及分支显示较好，可提供足够的诊断信息；4分，图像质量非常好，主干及分支显示好，血管边缘光滑锐利。

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0软件进行统计学分析，计量资料以x±s表示。对FBP和SAFIRE各组图像的CT值、SD值、SNR、CNR和图像质量主观评分进行方差分析，各组间两两比较行t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

60例均获得较满意图像。客观评价结果：6组重建方式CT值差异无统计学意义（P > 0.05）；与FBP比较，SAFIRE图像SD值降低，且随SAFIRE级别的增加而逐渐降低（P < 0.05）；SAFIRE图像的SNR及CNR高于FBP组，且随SAFIRE级别的增加呈线性升高（均P < 0.05）；SAFIRE 3、4的SNR及CNR值差异均无统计学意义（均P > 0.05）。

表 1 FBP与SAFIRE 1~5图像质量客观及主观评价（x±s）

6组图像主观评分差异有统计学意义（P < 0.05）。FBP与SAFIRE 1组差异无统计学意义（P > 0.05），FBP与SAFIRE 2~5组差异均有统计学意义（均P < 0.05）。SAFIRE 1与SAFIRE 2~4、SAFIRE 5与SAFIRE 2~4差异均有统计学意义（均P < 0.05），SAFIRE 2~4组间差异均无统计学意义（均P > 0.05），SAFIRE 3、4重建细腻度、边缘锐利度较好，主观评分最高；SAFIRE 5图像SD值最低，但主观评分稍低（表 1）。

3 讨论

头颈部解剖包括主动脉弓至颅底扫描范围内的晶体、甲状腺等放射敏感器官，长期多次放射检查易导致辐射诱导的相关疾病[8-9]。因此，在保证图像质量的同时，降低辐射剂量是目前CT研究的一个重要课题和方向[10]。降低管电压是降低辐射剂量的有效方法之一，但降低管电压后，含碘组织对X线的衰减程度增加，提高了X线的光电效应所占比例，使得图像CT值不同程度升高，图像噪声明显升高，图像质量下降。SAFIRE是空间迭代重建技术的改进[11]，算法快，可利用反复插入法去除噪声，较FBP图像噪声低，且迭代次数越多，噪声降低越明显，同时空间分辨力不受影响，特别是低剂量扫描图像效果更佳。对低管电压扫描图像行SAFIRE，可在一定程度上降低图像噪声，在降低辐射剂量的同时，保证图像质量[12-15]。本研究采用100 kV进行低剂量扫描，图像质量均能达到诊断要求。

本研究对比FBP与SAFIRE 1~5重建图像，迭代次数越高，噪声降低越明显，不同重建方法的图像SD、SNR、CNR组间差异均有统计学意义，表明SAFIRE迭代重建可提高图像质量；不同重建方法图像质量主观评分组间比较差异有统计学意义，迭代次数为5的图像常有蜡像感，图像边缘过于锐利，对解剖结构的观察和边缘的判别易造成假象；SAFIRE 3、4的图像评分最高，可能是因为图像边缘对比相对真实，图像观察和病灶判断更容易，该结果与既往研究[16-17]一致。

本研究局限在于未在更多低剂量条件下对比SAFIRE重建与常规剂量下FBP重建图像质量差异，且图像质量的主观评价可能受诊断医师经验等的影响，需在后续研究中加以完善。

总之，头颈部CTA低剂量扫描结合SAFIRE，能有效降低图像噪声、提高图像质量，低剂量扫描结合SAFIRE 3、4重建可获得最佳图像质量，具有潜在的降低辐射剂量的作用。

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