能谱CT在改善图像质量及降低辐射剂量中的初步应用

1、能谱CT在改善图像质量及降低辐射剂量中的初步应用 当前，CT相关技术研究方面取得不断进步，在全身个系统疾病诊断与鉴别中得到广泛应用。 随着临床应用日渐增多，受检者的辐射剂量负担也随之持续增加，剂量安全问题已成为业界关注的焦点。 在保证图像质量的前提下最大限度降低辐射剂量即低剂量技术、在相同的辐射剂量条件下提供图像质量和增加诊断信息就成为目前医学影像研究的热点目标之一。双探测器双探测器西门子西门子 FLASHGSIGE 宝石宝石CTPhilips 128Toshiba 320宽体探测器宽体探测器6464排排CTCT单能量图像能谱曲线物质定量能谱平台三大工具能谱平台三大工具123能谱成像能谱成像通

2、过高低压瞬切技术将混合能量重建成单能量图像通过高低压瞬切技术将混合能量重建成单能量图像改善图像质量的技术基础改善图像质量的技术基础混合能量混合能量单能量单能量可清晰显示血管和脑灰质核团结可清晰显示血管和脑灰质核团结构（尾状核、豆状核等）和内囊构（尾状核、豆状核等）和内囊结构之间边界结构之间边界可以消除亨氏暗区及避免可以消除亨氏暗区及避免颅板下伪影的干扰颅板下伪影的干扰非典型性慢性硬膜性出血（幕下）非典型性慢性硬膜性出血（幕下） Virtual monochromatic images at approximately 63keV in dual-energy Virtual monochrom

3、atic images at approximately 63keV in dual-energy spectral CT pulmonary angiography yielded the best CNR and highest spectral CT pulmonary angiography yielded the best CNR and highest diagnostic confidence for imaging bronchial arteries.diagnostic confidence for imaging bronchial arteries.The 60-keV

4、 spectral CT images The 60-keV spectral CT images with ASiR allow 25% reduction in with ASiR allow 25% reduction in the iodine dose while providing the iodine dose while providing better or equal image quality as better or equal image quality as the standard 120-kVp images in the standard 120-kVp im

5、ages in portal venography with omparable portal venography with omparable radiation dose.radiation dose.胆囊多发小息肉胆囊多发小息肉SSFSSF can improve the image quality of CCTASSF in CCTA at different cardiac phasesSSFSSF in Coronary CT Angiography for Virtual Monochromatic Spectral Images at Different Energy Lev

6、els70keV70keV60keV60keV50keV50keV75keV75keV80keV80keV90keV90keV100keV100keV70keV without SSF70keV without SSFSSFSSF18From : Courtesy of USP Sagrado Corazon ASiR迭代重建技术迭代重建技术 (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction)85kg,120kV, 120mAsFBP85kg, 120kV, 120mAsASiRNI=14NI=14NI=28(NI=28(1/4 radiation

7、dose1/4 radiation dose) )BONE/SS40BONE/SS40BONE/SS40BONE/SS40RP20/0.625/TXRP20/0.625/TXRP20/0.625/TXRP20/0.625/TX相同辐射剂量条件下提高图像质量相同辐射剂量条件下提高图像质量低剂量条件下维持或提高图像质量低剂量条件下维持或提高图像质量NI=1NI=10 0NI=20NI=20相同辐射剂量条件下提高图像质量相同辐射剂量条件下提高图像质量低剂量条件下维持或提高图像质量低剂量条件下维持或提高图像质量Veo FBP ASiR40 Veo Veo FBP ASiR40 Veo 新一代基于模型的

8、迭代重建对肺部新一代基于模型的迭代重建对肺部CTCT计算机辅助气道分计算机辅助气道分析的影响析的影响Effect of new model-based iterative reconstruction on computer-aided Effect of new model-based iterative reconstruction on computer-aided detection for quantitative analysis of airway tree in chest CTdetection for quantitative analysis of airway tree

9、 in chest CT 比较新一代基于模型的迭代重建（MBIRn）中高空间分辨率设置（MBIRRP20）、均衡空间分辨率和密度分辨率设置（MBIRSTND）和自适应迭代重建(ASIR)对肺部CT计算机辅助检测系统（CAD）气道分析性能的影响迭代重建迭代重建迭代重建迭代重建迭代重建迭代重建Veo3.0MBIRn可以通过改善图像质量提高CAD气道分析性能，高空间分辨率设置的MBIRRP20效果更优，这为胸部MDCT降低辐射剂量提供一种新的途径和潜能迭代重建迭代重建新一代基于模型的迭代重建对低剂量肺部新一代基于模型的迭代重建对低剂量肺部CTCT条件下计算条件下计算机辅助检测系统气道分析的影响机辅助

10、检测系统气道分析的影响Effect of new model-based iterative reconstruction on computer-aided Effect of new model-based iterative reconstruction on computer-aided detection for quantitative analysis of airway tree in low-dose chest detection for quantitative analysis of airway tree in low-dose chest CT:Comparison

11、 with adaptive statistical iterative reconstruction in routine doseCT:Comparison with adaptive statistical iterative reconstruction in routine dose 比较新一代基于模型的迭代重建（MBIRn）中高空间分辨率设置（MBIRRP20）、均衡空间分辨率和密度分辨率设置（MBIRSTND）和自适应迭代重建(ASIR)对低剂量肺部CT条件下计算机辅助检测系统气道分析性能的影响迭代重建迭代重建迭代重建迭代重建迭代重建迭代重建背景背景CTCT图像表现出图像表现出毛

12、刺毛刺征征、分叶征、空泡征、分叶征、空泡征、血管集束征、血管集束征、胸膜凹陷等征象越多越能增胸膜凹陷等征象越多越能增加诊断信心加诊断信心随诊中关注需结节大小、密度变化，尤其随诊中关注需结节大小、密度变化，尤其是部分实性结节中的实性成分增多和非实是部分实性结节中的实性成分增多和非实性结节中出现实性成分性结节中出现实性成分优良的图像是优良的图像是CTCT诊断肺癌诊断肺癌、肺结节随访、肺结节随访的的前提前提对于高危人群的肺癌筛查，推荐采用胸对于高危人群的肺癌筛查，推荐采用胸部部LDCTLDCT扫描扫描背景背景 滤波反投影（滤波反投影（filtered back projection reconstr

13、uctionfiltered back projection reconstruction，FBPFBP）是）是CTCT重重建的标准方法，但它忽略建的标准方法，但它忽略X X线焦点、体素和探测器的实际几何大小，未考虑线焦点、体素和探测器的实际几何大小，未考虑X X线线的系统光学与统汁学波动，具有较高的噪声、明显的条纹伪影和较差的空间分的系统光学与统汁学波动，具有较高的噪声、明显的条纹伪影和较差的空间分辨可检测性辨可检测性。 近年来近年来，通过改进和优化数据处理以允许辐射剂量减少的同时保持诊断图通过改进和优化数据处理以允许辐射剂量减少的同时保持诊断图像质量的迭代重建像质量的迭代重建(Iterat

14、ive Reconstruction(Iterative Reconstruction，IR)IR)技术逐渐在各先进技术逐渐在各先进CTCT机上机上被采用。被采用。背景背景ASIRASIR优于优于FBPFBP已被普遍接受已被普遍接受模型的迭代重建（模型的迭代重建（MBIRMBIR，商品名为商品名为VeoVeo）在低剂量）在低剂量CTCT中的临床价值研究中的临床价值研究较少较少新近推出的新近推出的新一代新一代MBIRMBIR（MBIRnMBIRn）可可有效的解决传统有效的解决传统MBIRMBIR（MBIRcMBIRc）图像图像中中斑纹状伪影斑纹状伪影降低肺内细微病变诊断降低肺内细微病变诊断率的问

15、题，且提供更多重建设置率的问题，且提供更多重建设置，合合理选择后能进一步改善低辐射剂量条理选择后能进一步改善低辐射剂量条件下的图像质量件下的图像质量 比较新一代基于模型的迭代重建比较新一代基于模型的迭代重建（new version of model-based new version of model-based iterative reconstructioniterative reconstruction，MBIRnMBIRn）中高空间分辨率设置（中高空间分辨率设置（MBIRMBIRRP20RP20）、均衡）、均衡空间分辨率和密度分辨率设置（空间分辨率和密度分辨率设置（MBIRMBIRST

16、NDSTND）和自适应迭代重建）和自适应迭代重建(adaptive (adaptive statistical iterative statistical iterative reconstruction,ASIRreconstruction,ASIR) )对亚对亚mSvmSv（0.800.800.40mSv0.40mSv）胸胸部部CTCT评价早期周围型肺癌图像质量的影响。评价早期周围型肺癌图像质量的影响。目的目的材料与方法材料与方法能谱能谱CT(Discovery CT750HD)CT(Discovery CT750HD)ASIRASIR（40%ASIR40%ASIR与与60%FBP60%F

17、BP混合）混合）MBIRMBIRRP20RP20MBIRMBIRSTNDSTND日本京都科学有限公司日本京都科学有限公司CT-200BCT-200B型空气体模型空气体模术后病理证实为周围型肺术后病理证实为周围型肺癌患者癌患者3030例例重建重建比较比较3 3组图像的背部肌肉和皮下脂肪平均组图像的背部肌肉和皮下脂肪平均CT CT 值、噪声（值、噪声（SDSD）由两名放射科医师分别盲法进行胸部图像由两名放射科医师分别盲法进行胸部图像噪声噪声、癌结节内外部影像征象及癌、癌结节内外部影像征象及癌结节内不同成份分界清晰度主观评分结节内不同成份分界清晰度主观评分(4(4分法，分法，1 1分最差，分最差，4

18、 4分最好分最好) )。结果结果ASIRASIRMBIRMBIRSTNDSTNDMBIRMBIRRP20RP20空间空间分辨率分辨率：MBIRMBIRSTNDSTNDMBIRMBIRRP20RP20ASIRlASIRl），），但但MBIRMBIRRP20RP20和和MBIRMBIRSTNDSTND对可分辨对可分辨小气孔边界的显示更清晰小气孔边界的显示更清晰密度分辨率密度分辨率：MBIRMBIRSTNDSTNDMBIRMBIRRP20RP20ASIRsASIRs，MBIRMBIRSTNDSTND对低密度影边界的显示对低密度影边界的显示更清晰更清晰结果结果胸廓入口、气管隆突下、上腹胸廓入口、气管隆

19、突下、上腹背部肌肉、皮下脂肪及其平均背部肌肉、皮下脂肪及其平均CTCT值无统计学差异值无统计学差异MBIRMBIRSTNDSTND重建图像在胸廓入口、重建图像在胸廓入口、气管隆突下、上腹背部肌肉、气管隆突下、上腹背部肌肉、皮下脂肪噪声最低，低于皮下脂肪噪声最低，低于ASIRsASIRs和和MBIRMBIRRP20RP20重建，重建， MBIRMBIRRP20RP20低于低于ASIRsASIRs ASIR ASIR各项主观评分最低，各项主观评分最低，MBIRMBIRSTNDSTND主观噪声和癌结节内不同成份分界清晰度主观噪声和癌结节内不同成份分界清晰度评分最高，评分最高，MBIRMBIRRP20

20、RP20在肺结节内外部影像征象评分最高在肺结节内外部影像征象评分最高结果结果女，女，5959岁，右肺下叶周围型肺癌。岁，右肺下叶周围型肺癌。ASIRASIR脂肪噪声、信噪比分别为脂肪噪声、信噪比分别为42.742.7和和-2.67-2.67，背部肌肉噪声、信噪比分别为，背部肌肉噪声、信噪比分别为62.162.1和和0.920.92MBIRMBIRSTNDSTND脂肪噪声、信噪比分别为脂肪噪声、信噪比分别为19.619.6和和-5.87-5.87，背部肌肉噪声、信噪比分别为，背部肌肉噪声、信噪比分别为17.217.2和和3.383.38MBIRMBIRRP20RP20脂肪噪声、信噪比分别为脂肪噪

21、声、信噪比分别为32.832.8和和-3.49-3.49，背部肌肉噪声、信噪比分别为，背部肌肉噪声、信噪比分别为34.134.1和和1.671.67ASIRASIRMBIRMBIRSTNDSTNDMBIRMBIRRP20RP20结果结果结果结果 MBIR MBIRSTNDSTND主观噪声和癌结节内不同成份分界清晰度评分最高，主观噪声和癌结节内不同成份分界清晰度评分最高，MBIRMBIRRP20RP20在肺结在肺结节内外部影像征象评分最高节内外部影像征象评分最高ASIRASIRMBIRMBIRSTNDSTNDMBIRMBIRRP20RP20结果结果结论结论 新一代基于模型的迭代重建中高空间分辨率

22、设置新一代基于模型的迭代重建中高空间分辨率设置MBIRMBIRRP20RP20和和均衡密度分辨率与空间分辨率设置均衡密度分辨率与空间分辨率设置MBIRMBIRSTNDSTND有利于提高亚有利于提高亚mSvmSv胸胸部部CTCT评价早期周围型肺癌的图像质量。相比评价早期周围型肺癌的图像质量。相比ASIRASIR和和MBIRMBIRRP20RP20，MBIRMBIRSTNDSTND降低图像噪声和辨别癌结节内部成分分界效果更优，相降低图像噪声和辨别癌结节内部成分分界效果更优，相比比ASIRASIR和和MBIRMBIRSTNDSTND，MBIRMBIRRP20RP20分析癌肺结节内外部影像征象效果分析

23、癌肺结节内外部影像征象效果更优。更优。讨论讨论 MBIR MBIR除了建立系统统计模型之外，还建立了系统光学模型，对体素、除了建立系统统计模型之外，还建立了系统光学模型，对体素、X X射线射线光子初始位置和探测器几何因素均通过模型进行模拟，真实地还原了射线发射、光子初始位置和探测器几何因素均通过模型进行模拟，真实地还原了射线发射、吸收和信号采集的全过程，可一步降低噪声和提高空间分辨率。吸收和信号采集的全过程，可一步降低噪声和提高空间分辨率。 MBIRn MBIRn可有效的解决传统可有效的解决传统MBIRMBIR图像中斑纹状伪影降低肺内细微病变诊断率的图像中斑纹状伪影降低肺内细微病变诊断率的问题，且提供重建问题，且提供重建0.625mm0.625mm、1.25mm1.25mm、2.5mm2.5mm、3.753.75和和5.0mm5.0mm五种增厚和更多设置：五种增厚和更多设置：有平衡空间分辨率和密度和密度分辨率的有平衡空间分辨率和密度和密度分辨率的standardstandard（MBIRMBIRSTNDSTND）、提高空间分辨）、提高空间分辨率的率的resolution preference