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迭代重建算法在CT中的应用
本文叙述了主要商业迭代算法的历史以及分类.作为影响图像质量的重要因素之一,作者从理论基础和临床应用角度对比较广泛应用的几种商用算法进行了比较,旨在指导医生和技师的临床实际,合理提高图像质量和降低辐射剂量.
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探讨低浓度对比剂和低管电压技术联合迭代重建算法在头颈部CTA检查的可行性
目的:探讨低浓度对比剂和低管电压技术联合迭代重建算法在头颈部CTA检查的可行性.方法:随机选择2017年1月—2017年12月至我院进行头颈部C T A检查的患者100例,分为观察组和对照组各50例,观察组患者管电压100kVp,对比剂270mgI/ml,iDose4迭代算法,对照组患者管电压120kVp,对比剂350mgI/ml,滤波反投影算法.观察两组患者CTA相关指标.结果:观察组患者HU、SNR水平均高于对照组,ED、碘摄入量均低于对照组,而两组患者CTA图像合格率无明显差异.结论:低浓度对比剂和低管电压技术联合迭代重建算法在头颈部CTA检查具有可行性,能够减低患者受到的辐射剂量和碘摄入量,同时保证图像质量.
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自适应迭代重建算法结合自动管电流调制技术在腹部CT低剂量应用
目的 探讨自适应迭代重建算法(ASIR)结合自动管电流调制技术在腹部低剂量的应用.资料与方法 150例行腹部CT检查的患者按就诊顺序分成A、B、C组,每组各50例,采用自动毫安扫描技术行腹部CT检查,3组预设噪声指数(NI)分别为8、10、11,并采用ASIR为30％、40％、50％进行重建,分别记为A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3.计算各组有效剂量(ED),由2名医师对图像质量进行评估.结果 图像质量均满足临床诊断要求,A组有效剂量为(5.74±1.45) mSv,B组为(3.35±1.35) mSv,C组为(2.57±1.71) mSv.除A1与B3、B1与C3组间图像噪声值差异无统计学意义,其余各组图像噪声值差异均有统计学意义(F=89.240～179.444,P＜0.05).A3图像噪声值低,图像质量评分高(4.43±0.50)分,C1图像噪声值高,图像质量评分低(3.66±0.64)分.结论 ASIR结合自动管电流调制技术,可以大幅度降低腹部检查者的辐射剂量.
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双低能谱CT对活体供肾动脉的术前评估
目的：探讨采用宝石能谱CT低剂量对比剂、低管电压技术肾动脉成像在肾移植供体术前评估中的应用价值。资料与方法对50例活体供肾者于肾移植术前行螺旋CT肾动脉成像，将其随机分为双低组和对照组，每组25例。双低组管电压100 kV，对比剂使用威视派克（270 mg/ml）；对照组管电压120 kV，对比剂使用碘普罗胺（370 mg/ml）。两组图像的重建均为40%ASiR，其他扫描参数不变。比较两组图像质量评分、肾动脉CT值、对比噪声比（CNR）、噪声、辐射剂量以及对比剂用量。结果2名医师对两组肾动脉图像质量评分的一致性较高（Kappa=0.82）。两组的肾动脉CT值、图像质量整体评分及细节评分比较，差异无统计学意义（t=1.05、0.07、1.62，P>0.05）；两组CNR、噪声及辐射剂量比较，差异有统计学意义（t=2.92、－6.95、－2.21，P<0.05）；双低组的对比剂用量较对照组降低了27%。结论低浓度对比剂（270 mg/ml）联合低管电压（100 kV）及迭代重建算法在肾动脉CTA中可获得满意的图像，可作为活体肾移植供体术前检查的常规方法。
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自适应统计迭代和基于模型的迭代重建算法对CT结肠成像图像质量和诊断的影响
目的 探讨自适应统计迭代重建算法(ASIR)和基于模型的迭代重建算法(MBIR)与滤波反投影(FBP)重建相比,对提高不同剂量CT结肠成像图像质量和息肉诊断率的影响.材料与方法 离体猪结肠结扎获得30个模拟息肉,使用宝石CT在120 kV、10～320 mA管电流条件下采集数据,分别应用FBP、50％ ASIR、100％ ASIR和MBIR重建图像,比较不同条件下及不同重建算法图像噪声、对比噪声比(CNR)和息肉检出率.结果 所有管电流条件下MBIR、50％ ASIR和100％ASIR图像噪声均较FBP下降(F=21.860,P＜0.05),管电流10～70 mA时,MBIR图像噪声较FBP、50％ ASIR和100％ ASIR下降(P＜0.05);MBIR及100％ ASIR图像CNR较FBP增高(F=4.209,P＜0.05),管电流10～80 mA时,MBIR图像CNR较FBP、50％ ASIR和100％ ASIR增高(P＜0.05).仿真内镜及虚拟分割图像在所有管电流条件下息肉检出率均为100％.结论 ASIR和MBIR均可以显著提高CT结肠成像的图像质量,低剂量扫描时,MBIR提高图像质量的能力比ASIR更强,为低剂量CTC筛查结肠息肉提供了依据.
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基于原始数据域迭代重建技术在颞骨高分辨率CT中的应用
目的：探讨滤波反投影（FBP）与基于原始数据迭代（SAFIRE）重建对常规剂量颞骨高分辨率CT（HRCT）图像质量的影响，为实现低剂量扫描提供参考。资料与方法60例行颞骨HRCT患者行常规剂量扫描，分别进行FBP及SAFIRE （strength 1~5）重建，比较6组图像的平均CT值、噪声（SD）、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）、主观评分及病变检出情况。结果6组图像平均CT值差异无统计学意义（P>0.05）；与FBP比较，SAFIRE（strength 1~5）重建SD逐渐下降（F=1.78， P<0.05），分别降低23.1%、39.2%、42.4%、54.1%、61.2%；SNR、CNR逐渐升高（F=1.42、3.15，P<0.05），SNR分别提高26.6%、40.0%、71.1%、117.7%、153.3%，CNR分别提高17.4%、33.1%、63.2%、104.1%、147.2%。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 2~4组间差异无统计学意义（P>0.05），SAFIRE 3重建细腻度、边缘锐利度较好，主观评分高。结论颞骨HRCT常规剂量扫描结合SAFIRE迭代重建技术，能有效提高图像质量，具有潜在的降低辐射剂量的作用。
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低剂量迭代重建技术CT扫描在颅脑外伤中的临床应用
目的：探讨低剂量迭代重建技术CT扫描在颅脑外伤的可行性及临床价值。资料与方法对120例颅脑外伤患者随机分组，分别行常规剂量滤波反投影法（FBP组）及iDose法（?剂量组和?剂量组）CT检查。采用4分法对各组图像噪声、颅底伪影、灰白质对比及病变显示进行主观评价。比较各组图像的噪声水平、信噪比（SNR）、灰白质对比噪声比（CNR）及剂量长度乘积（DLP）。结果?剂量iDose组和?剂量iDose组图像质量低于FBP组，但均满足诊断要求。?剂量iDose组和?剂量iDose组图像的噪声水平高于FBP组（P<0.05），SNR及CNR均低于FBP组（P<0.05）。3组DLP比较差异有统计学意义（F=2751.46，P<0.05）；?剂量iDose组和?剂量iDose组DLP明显低于FBP组，差异有统计学意义（P<0.05）。结论 iDose技术在颅脑外伤CT检查中能有效降低辐射剂量，虽然噪声水平较高， SNR和CNR较低，但图像质量与显示病变能力能达到要求，在临床上有应用价值。
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能谱CT单能量成像联合自适应迭代重建技术优化胸部增强扫描图像质量的研究
目的 探讨能谱CT佳虚拟单能量成像(VMS)联合自适应迭代重建(ASIR)技术在双期胸部增强CT扫描中的应用价值.资料与方法 采用前瞻性研究方法收集60例行能谱CT双期胸部增强扫描的患者.其中研究组30例行80～140 kVp能谱CT扫描,对照组30例采用120 kVp常规CT扫描,分别使用滤波反投影(FBP)技术和ASIR对图像进行重建,得到VMS-FBP (A组)、VMS-ASIR (B组)、120 kVp-FBP(C组)、120 kVp-ASIR(D组)重建图像.比较4组重建后图像在双期不同层面降主动脉的信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR);对4组图像质量进行评分;并比较研究组和对照组的辐射剂量.结果 研究组较对照组有效辐射剂量下降了36.01％,差异有统计学意义(t=172.00,P＜0.001).A～D组图像的CT值、CNR、SNR和图像质量主观评分差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 与120 kVp常规CT扫描模式相比,VMS联合ASIR可以获得较好的图像质量,降低辐射剂量.
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低剂量CT胸部体检中噪声指数的设定
目的 探讨自适应统计迭代重建(ASIR)技术在胸部低剂量检查中噪声指数(NI)的佳值,以减少患者的辐射剂量.资料与方法 根据NI的不同将1200例中老年健康体检者随机分成4组,每组300例,A组:NI=20;B组:NI=25;C组:NI=30;D组为常规组NI=14,并结合ASIR技术对轴位图像质量进行阅读、评价,根据图像质量及疾病的显示满意程度进行评分,并记录结果.结果 各组图像的主观评分分别为A组(3.53±0.43)分、B组(3.28±0.32)分、C组(3.12±0.18)分、D组(5.00±0)分;4组均＞3分,可用于诊断;体重指数分别为(24.39±3.09) kg/m2、(25.49±2.45) kg/m2、(25.53±3.21) kg/m2、(25.55±2.28) kg/m2;层数分别为60.64±6.38、64.42±5.71、61.77±6.45、62.32±6.15,4组间比较差异无统计学意义(P＞0.05);有效剂量(ED)分别为(1.66±0.84) mSv、(1.11±034) mSv、(0.88±030) mSv、(5.99±1.37) mSv,4组间两两比较差异均有统计学意义(均P＜0.05);C组ED低,比D组辐射剂量低85％、比A组低47％、比B组低21％.结论 结合ASIR技术,选择NI=30既能保证图像质量满足诊断需求,又能有效降低辐射剂量,是一种较好的扫描方案.
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迭代重建算法CT灌注成像与CT血管造影在缺血性脑血管病中的诊断价值
目的利用迭代算法重建的头颅低剂量CT灌注扫描的容积数据重组CT血管造影（PCTA）图像，分析PCTA对脑内动脉的显示能力，探讨降低脑卒中CT检查辐射剂量的方法。资料与方法本研究为前瞻性研究，临床拟诊为缺血性脑血管病的55例患者（605个动脉血管节段），使用256层螺旋CT进行头颅CT平扫、迭代算法头颅低剂量CT灌注扫描和常规头颅CTA检查。每个病例均分析11个节段的脑动脉，以常规CTA结果为标准，评估PCTA对脑内动脉的显示情况。结果 CT灌注扫描有效剂量为2.12 mSv。CTA未见狭窄或狭窄程度<30%的580个节段血管中， PCTA仅1个节段血管显示与CTA不符；CTA提示狭窄程度≥30%但达闭塞的19个节段血管中，12个节段血管PCTA与CTA结果一致，PCTA夸大了另外7个节段血管的狭窄程度；CTA发现闭塞的6个节段血管与PCTA显示结果一致。PCTA与CTA对脑内动脉血管显示一致性检验的Kw值均>0.75。结论迭代算法的头颅CT灌注扫描辐射剂量明显减低，而且从CT灌注的容积数据重组的动脉图像与CTA结果具有较高的一致性，可以满足临床诊断需要。
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双源CT低管电压结合迭代重建评估冠状动脉支架成像的可行性
目的：探讨第二代双源 CT 低管电压（100 kV）扫描联合基于原始数据的迭代重建（SAFIRE）在冠状动脉支架成像中的可行性。资料与方法156例患者冠状动脉支架植入术后行 CT 冠状动脉成像，其中86例采用100 kV 结合 SAFIRE 重建，70例采用120 kV 结合滤波反投影重建，比较两组图像主动脉根部、支架内、支架近端冠状动脉的平均 CT 值、图像噪声、信噪比（SNR）、支架内 CT 值净增比（SAIR）、图像质量主观评分、支架显示情况、辐射剂量等。结果100 kV组主动脉根部、支架内、支架近端冠状动脉平均 CT 值高于120 kV 组（t=2.75、11.77、3.19，P<0.05），图像噪声及 SAIR 低于120 kV 组（t=－2.53、－9.51，P<0.05）；100 kV 组与120 kV 组主动脉根部、支架内、支架近端冠状动脉 SNR 差异无统计学意义（t=－1.34、－0.95、－1.67，P>0.05)。100 kV、SAFIRE 重建图像质量主观评分与120 kV、滤波反投影重建差异无统计学意义（t=－0.203，P>0.05）；两组共显示243个支架，其中右冠状动脉67个，左前降支123个，回旋支36个，其他分支17个；支架长度3.8~98.7 mm，平均（27.5±16.4）mm。100 kV 组容积 CT 剂量指数、剂量长度乘积、有效剂量均低于120 kV 组（t=－11.03、－9.41、－9.41，P<0.05），采用100 kV 扫描时有效剂量降低约51.5%。结论第二代双源 CT 低管电压（100 kV）联合 SAFIRE 重建技术评价冠状动脉支架不会增加图像噪声及支架射束硬化伪影，能满足诊断要求，并显著降低辐射剂量。
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低剂量CT扫描结合模型迭代重建术前评估乳腺癌的图像质量研究
目的 探讨低剂量CT扫描结合模型迭代重建(IMR)技术对乳腺癌及胸部转移病灶评估的价值,比较IMR、混合迭代重建(HIR)和滤波反投影重建(FBP)对图像质量的影响.资料与方法 收集2016年1月-5月海军总医院经乳腺X线和(或)超声检查发现孤立肿块,且乳腺影像报告与数据系统4级及以上的患者21例.所有患者行变化管电流的乳腺CT动态增强扫描(6min内6次扫描)和胸部扫描,即注药后2 min时相采用常规管电流(61 mAs),其他5个时相采用低管电流(10 mAs).分别采用FBP、HIR和IMR进行图像重建.对2 min时相图像行乳腺病灶及胸部图像的主客观质量评估.结果 平均有效辐射剂量为(2.15±0.39) mSv.2 min时相3种重建技术比较,IMR图像的图像噪声低、对比噪声比优,差异有统计学意义(P＜0.05);主观评估3种重建图像均达到可接受的质量,其中IMR优于HIR及FBP,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 低剂量CT扫描结合IMR技术可达到2 mSv的低辐射剂量,同时保持良好的图像质量,在乳腺癌术前评估中可同时评估乳腺病灶以及胸部转移情况.
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基于多模型的迭代重建技术对低剂量CT结肠成像图像质量的影响
目的 评价Revolution CT应用不同水平基于多模型的迭代重建算法(ASIR-V)对提高低剂量CT结肠成像图像质量的能力.方法 选用离体猪结肠获得模拟息肉30个,使用Revolution CT在不同扫描条件(管电压120 kVp,管电流10、30、50、70、90、100、120、140、160、180、200、220、240、260 mA)下扫描,分别应用6种不同水平ASIR-V(0、10％、30％、50％、70％、90％)算法进行图像重建.两名观察者盲法对84组CT结肠成像重组图像[CT仿真内镜(CTVE)、多平面重建(MPR)、容积再现(VR)、虚拟分割(VD)]分别进行主观质量评分(4分制),同时独立测量图像噪声(SD)、信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR).比较图像质量主观评分一致性及不同管电流、不同水平ASIR-V重建图像的SD、SNR、CNR差异.结果 两观察者图像质量主观评分一致性好(Kappa值=0.683),管电流(r=0.734,P=0.000)及ASIR-V水平(r=0.220,P=0.044)的变化与图像质量主观评分相关,相同管电流条件下,50％ ASIR-V重建图像质量主观评分高.两观察者客观数据一致性良好.不同管电流、不同水平ASIR-V重建图像的SD、SNR及CNR差异均具有统计学意义(F =423.58、124.26、1 030.17,P＜0.05).同一管电流水平下,随着ASIR-V水平增高,图像SD降低,CNR增大;图像SNR在管电流为10、120、140、160、220、240、260 mA水平下差异具有统计学意义(F =8.75 ～31.36,P＜0.05).相同水平的ASIR-V重建,随管电流增大,图像SD下降,SNR及CNR逐渐升高.结论 CT结肠成像中,应用ASIR-V算法可以显著降低噪声,提高图像对比噪声比,提高图像质量,且50％ ASIR-V水平在降噪能力方面更为显著.
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低管电压联合迭代重建算法对胸部CT血管造影成像图像质量及辐射剂量的影响
目的 探讨低管电压联合迭代重建算法对胸部CT血管造影成像图像质量及辐射剂量产生的影响.方法 配置碘水混合对比剂,灌入输液管,置入成年人男性仿真人模型的胸部,模拟胸部血管,采用螺旋CT机对不同管电压和迭代重建等级进行扫描,记录辐射剂量,比较不同方案下测量的输液管CT、纵膈CT、SD、SNR和CNR参数.结果 管电压越低,辐射剂量越低,而且在忽略迭代重建算法的基础下,不同管电压的输液管CT、SD、SNR和CNR参数差异均具有统计学意义(P<0.05);在忽略管电压的条件下,SD、SNR和CNR参数差异均有统计学意义(P<0.05).结论 采用80 kV低管电压以及标准的迭代重建算法,可以有效提高胸部CT血管造影的图像质量,减少辐射质量,具有良好的临床应用价值.
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基于迭代重建算法和体质量指数在低剂量冠状动脉CT血管造影中的临床应用
目的 评估基于迭代重建算法(iterative reconstruction algorithm,IRA)和体质量指数(body weight index,BMI)的个性化前瞻性心电(ECG)门控低剂量冠状动脉CT血管造影(coronary computed tomography angiography,CCTA)的辐射剂量和图像质量.方法 将2014年6-11月我院收治的100例心率<65次/min的患者随机分为常规剂量组和低剂量组,各组50例.常规剂量组CCTA采用管电压120kV和管电流800mAs进行扫描,采用滤过反投影(filte rback projection,FBP)算法进行图像重建;低剂量组管电流采用280mAs,管电压根据BMI在80～120kVp间调节,采用FBP和IRA(iDOS-5)算法进行图像重建.2组均采用前瞻性ECG门控技术,比较2组间的辐射剂量和图像质量.结果 与常规剂量组相比,低剂量组CTDI、DLP和ED均明显降低(P＜0.01).低剂量组采用FBP时图像质量评分为3.72±0.24,明显低于常规剂量组的3.86±0.23(P＜0.01).采用IRA后,图像质量评分为3.81±0.20,虽低于常规剂量组,但差异无统计学意义(P＞0.05).结论 采用基于IRA和BMI个体化前瞻性ECG门控低剂量CCTA,能够在不显著牺牲图像质量的前提下降低受检者的辐射剂量,为一种具有较好成本效益比的技术,值得在临床推广.
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前瞻性门控个性化扫描方案联合IDOSE4技术在降低冠状动脉剂量中的应用
目的 评估前瞻性门控个性化扫描方案联合迭代重建算法(IDOSE4)技术冠状动脉成像辐射剂量及图像质量.方法 120例因胸痛就诊,拟诊断冠心病且同期行256层螺旋CT冠状动脉造影(CCTA)的门诊及住院患者,随机分为研究组和对照组,每组60例.研究组应用身高体质量指数指导下的低管电压、低管电流前瞻性门控扫描,应用Philips IDOSE4技术重建成像;对照组应用常规管电压120 kV、管电流700 mAs后门控扫描,应用滤波发射投影技术(BFP)重建成像.分别对两组进行辐射剂量、图像质量评估,并进行统计学分析.结果 对照组的容积CT剂量指数(CTDIVOL)为(45.12±2.48)mGy、 剂量长度乘积(DLP)为(767.04±42.16)mGy×cm、有效剂量(ED)为(13.04±0.72)mSv,研究组的CTDIVOL为(4.26±1.66)mGy、DLP为(72.42±28.22)mGy×cm、ED为(1.23±0.48)mSv,两组患者的CTDIVOL、DLP和ED比较差异具有统计学意义(t=106.055、106.055、105.717,P<0.01).研究组ED明显低于对照组,降低约90.67％,研究组100 kV、500 mAs扫描方案中ED低,辐射剂量约0.75～1.12 mSv.两组图像质量客观指标图像噪声(BN)、信号噪声比(SNR)和对比度噪声比(CNR)比较差异无统计学意义(P>0.05).研究组图像BN较对照组有所增加,SNR和CNR有所下降,但其图像质量仍可以满足诊断要求.两组冠状动脉各主支图像质量主观评分比较差异无统计学意义(P>0.05).两组图像质量均能满足诊断要求.结论 前瞻门控个性化扫描方案联合IDOSE4技术可大幅度降低辐射剂量,并不影响图像质量.
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迭代重建算法的发展及其在CT中的应用
随着CT成像技术的不断发展,其在临床中的应用越来越广泛,而临床对于CT诊断的要求也不断提高.一直以来,CT检查的辐射剂量及图像质量的改善都是人们关注的热点.早期,降低辐射剂量的主要方法就是降低管电压、降低管电流、增加螺距及减少扫描次数等,但这些方法在降低辐射剂量的同时也在一定程度上降低了图像质量.
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SAFIRE迭代重建对肾囊肿假性强化影响的实验研究
目的:采用实验模型评价SAFIRE迭代重建技术对肾囊肿假性强化现象的影响.方法:使用10％葡萄糖液及一定浓度的含碘溶液,分别模拟平扫、中等强化及大强化程度肾实质背景浓度.将含有纯水的试管(模拟直径为0.6、1.0和1.5cm的"囊肿")置于不同浓度环境的肾实质内.MDCT行腹部常规扫描模式,管电压120kV,管电流178mAs.图像采用迭代重建法(SAFIRE)与滤波反投影法(FBP)分别重建.测量不同浓度背景下试管内纯水的CT值,以超过10HU为判断是否存在囊肿假性强化的临界值.对比研究两种重建技术对肾囊肿假性强化的影响.结果:FBP重建后模拟肾囊肿测得的CT值范围是-3.5～ 17.4HU.高浓度背景下不同直径的囊肿均出现了CT值大于10HU的情况,尤其在240HU背景浓度下,假性强化明显,且假性强化率达75％.结果显示随着背景浓度的提高,直径越小,假性强化值越大.利用迭代重建后,图像噪声下降了33％.假性强化的发生率与常规重建方法相比,没有统计学差异(P＞0.05).结论:迭代重建算法可以提高肾囊肿实验模型的图像质量,图像噪声明显减低;但对消除假性强化无作用.
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图像重建-有序子集大期望值法
随着计算机技术和迭代重建算法的发展,目前的PET仪及SPECT仪中几乎都提供了迭代重建算法.迭代法中普遍使用的是有序子集大期望值法(OSEM)[1].其有序子集思想(OS,即将全部投影数据分成多个组-子集)与代数重建技术(ART)[2]的思路相似,而在迭代过程中的数据更新算法则是基于大似然期望法(MLEM)[3,4].目前临床对该算法了解不多,本文就其原理及性能作了介绍.
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能谱CT心肌灌注图像质量的优化
目的：探讨能谱CT单能量成像与自适应统计迭代重建（ adaptive statistical reconstruction ， ASiR）心肌灌注的佳扫描参数组合。方法对30例疑诊冠心病患者行心脏能谱扫描，对原始图像分别采用多组单能量联合不同权重ASiR技术以及传统混合能量模式重建并对特定心肌节段的噪声、信噪比（ signal－to－noise ratio ， SNR ）、对比噪声比（ con－trast－to－noise ratio， CNR）及线束硬化伪影（ beam－hardening artifacts ， BHA）进行单因素方差分析。结果与传统混合能量成像相比，较高单能量可降低图像噪声和BHA，40％及以上ASiR重建可增强降噪效果，对伪影改善并不显著；75keV对应的SNR（48％；P ＜0．001；联合80％ASiR）和CNR（35％；P ＜0．001；联合60％ASiR）有大优化。结论与混合能量成像相比，70～75 keV单能量联合40％ASiR重建可显著降低心肌灌注图像噪声、改善伪影并提高SNR、CNR。
