基于模型的迭代重建算法与自适应迭代重建算法对肺炎患儿胸部低剂量CT图像质量的优化

目的 评价基于模型的迭代重建（MBIR）算法、自适应迭代重建（ASiR）算法及滤波反投影（FBP）算法对肺炎患儿胸部低剂量CT图像质量的优化。方法 选取肺炎患儿41例,根据年龄设定噪声指数（NI）。将原始数据重建为5 mm的MBIR图像（序列A）,5 mm的30%ASiR与70%滤波反射投影（FBP）混合图像（序列B）,5 mm的FBP（序列C）图像,由2名医师主观评价图像质量,并计算优化信噪比（SNR）及辐射剂量。结果 序列A图像的主观噪声、细微结构的显示方面明显优于序列B及序列C图像,但结构边缘略为模糊;序列A图像的客观噪声值较序列B及序列C图像噪声降低,SNR较序列B及序列C升高,辐射剂量约为（0.24±0.05）mSv。结论 序列A的图像质量明显优于序列B及序列C的图像。     

剂量调制强度对成人CT辐射剂量及图像噪声的影响

目的 观察不同剂量调制强度对成人头部、胸部、腹部CT辐射剂量及噪声的影响。方法 采用固定毫安秒及基于CARE Dose4D技术的5种调制强度（Very Weak，Weak，Average，Strong和Very Strong）对仿真体模头部、胸部及腹部进行CT扫描。记录相应容积CT剂量指数（CTDI_vol）并计算其改变量，测量各部位各层图像的标准偏差值（SD）作为图像噪声水平。分析固定毫安秒组及各调制强度组CTDI_vol及其改变量，比较各组图像噪声差异。结果 随调制强度增高，头部及腹部CTDI_vol逐渐降低，相应CTDI_vol改变量增大；胸部CTDI_vol逐渐升高，相应CTDI_vol改变量减小。不同调制强度下，头部及腹部图像SD值差异有统计学意义（F=9.73、45.78，P均<0.01），而胸部图像SD值差异无统计学意义（H=4.60，P=0.47）。结论 随调制强度增高，仿真体模头部及腹部辐射剂量逐渐降低，图像噪声改善；胸部辐射剂量亦逐渐增加，但图像噪声无明显改变。     

SAFIRE重建算法对胸部CT图像质量和辐射剂量的影响

目的 利用仿真胸部体模,比较原始数据域迭代重建(SAFIRE)算法与滤波反投影(FBP)算法对胸部CT图像质量和辐射剂量的影响。方法 在新双源CT(Somatom definition flash CT)设备上预设80、100、120 kV三组管电压值,采用自动毫安秒care dose 4D技术对仿真胸部体模进行扫描,分别用FBP及SAFIRE重建算法(等级1~5)重建图像,比较胸部不同组织结构的噪声及CT值,并由2名放射科医师独立评价图像质量。每组扫描结束后,记录CT剂量加权指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP),计算并比较有效剂量。结果 相同扫描参数检查时,SAFIRE重建算法较FBP算法图像噪声明显降低(P<0.05);不同扫描参数检查时,无论FBP算法或SAFIRE重建算法,图像噪声均随管电压增加而降低;胸部各组织结构的噪声会随重建算法和管电压改变而发生变化;100 kV/SAFIRE(等级3)的主观和客观图像质量指标均优于120 kV/FBP,且辐射剂量降低37.61%。结论 胸部CT扫描中,采用SAFIRE重建算法能有效提高图像质量,降低辐射剂量。     

新一代基于模型的迭代重建中肺特异性设置在亚mSv胸部CT检查中的应用

目的 比较自适应统计迭代重建（ASIR）、常规基于模型的迭代重建（MBIRc）、新一代基于模型的迭代重建（MBIRn）中肺特异性设置（MBIR_RP20和MBIR_NR40）重建算法对亚mSv胸部CT图像质量的影响。方法 收集接受两次胸部CT平扫的受检者30例。初检采用常规剂量（噪声指数=14） ASIR重建。复查采用低辐射剂量方案（噪声指数=28）,分别采用标准算法和肺算法ASIR、MBIRc、MBIR_RP20和MBIR_NR40重建,重建层厚0.625 mm。在标准算法ASIR、MBIRc和MBIR_NR40重建图像上测量胸廓入口层面、气管隆突下层面和肝门层面背部肌肉、皮下脂肪相同部位ROI的CT值与噪声（SD）,并计算SNR,采用单因素方差分析比较各重建算法SD和SNR。于肺窗ASIR、MBIRc、MBIR_RP20和纵隔窗标准算法ASIR、MBIRc、MBIR_NR40进行噪声和细节结构清晰度5分法主观评分,并采用Wilcoxon符号等级检验进行统计学分析。结果 初检有效剂量为（3.01±1.89） mSv,复查有效剂量为（0.88±0.83） mSv,下降约70.76%。MBIR_NR40图像噪声明显低于常规剂量ASIR、低剂量ASIR和MBIRc（P均< 0.05）。MBIR_NR40图像SNR绝对值明显大于常规剂量ASIR、低剂量ASIR和MBIRc（P均< 0.05）。MBIR_NR40的主观图像噪声评分低于常规剂量ASIR和MBIRc（P均< 0.05）;MBIRn可更清晰地显示肺、纵隔及上腹部细节结构,评分高于MBIRc和ASIR（P < 0.05）。结论 在胸部CT平扫时,与ASIR、MBIRc相比,MBIRn肺特异性设置中MBIR_NR40可显著降低图像噪声并提高SNR,可减少辐射剂量约70％,在低剂量条件下,MBIR_RP20可更好地显示肺内、MBIR_NR40可更好地显示纵隔、上腹部细节结构。     

胸部CT扫描中迭代去金属伪影算法减少金属伪影的有效性

目的 评价胸部CT扫描中迭代去金属伪影算法（IMAR）减少金属伪影的有效性。方法 采用仿真胸部体模（仿真体模组）,在T5椎体两侧各植入1枚椎弓根螺钉。以130 kV管电压和自动毫安秒（care dose 4D）技术,在植入螺钉前后行胸部CT扫描。对无金属图像进行滤波反投影（FBP）算法重建,对有金属螺钉的图像分别采用FBP算法和IMAR重建,选取螺钉邻近层面的主动脉、肺、椎旁软组织为ROI,测量噪声值和CT值,并计算CT值相对于无金属植入物图像CT值的偏移程度（ΔHU）。另回顾性分析我院26例接受胸部CT检查、且扫描范围内有椎弓根螺钉植入物的患者（病例组）,扫描条件、图像重建方式参数同体模扫描,测量金属伪影邻近脊椎骨组织及背部软组织CT值,并由2名放射科医师分别对两种重建图像进行主观图像质量评价。结果 植入螺钉后,仿真体模组主动脉、肺、椎旁软组织IMAR重建图像的噪声值低于FBP重建图像（P均<0.05）,IMAR重建的ΔHU明显小于FBP重建图像（P均<0.01）。病例组FBP重建和IMAR重建方式的脊椎骨组织CT值和背部软组织CT值差异均有统计学意义（P均<0.05）。对FBP重建和IMAR重建图像的主观评分差异有统计学意义（P<0.05）。结论 IMAR算法可明显减少条状伪影,并可校正受影响的组织CT值,使之更接近于无金属情况下的真实值。     

新一代基于模型的迭代重建在低剂量上腹部CT中的应用

目的 比较自适应统计迭代重建（ASIR）、常规基于模型的迭代重建（MBIRc）、新一代基于模型的迭代重建（MBIRn）中优化低密度对比设置的MBIR_NR403种算法对低剂量上腹部CT图像质量的影响。方法 采用CT扫描静止状态下水模,比较0.625 mm层厚时滤波反投影算法（FBP）、ASIR、MBIRc和MBIR_NR40的空间分辨率和密度分辨率。1年内接受2次腹部增强CT扫描受检者60例,初次检查采用常规辐射剂量（噪声指数=10）扫描,FBP重建。复查时采用低辐射剂量方案（噪声指数=20）扫描,分别采用标准算法ASIR、MBIRc和MBIR_NR40三种方法重建为0.625 mm层厚的图像后进行对比分析。测量皮下脂肪、背部肌肉、肝脾实质CT值和噪声,计算以皮下脂肪为背景的肝脾实质CNR,采用单因素方差分析比较各重建算法噪声和CNR。由2名放射科医师以常规剂量FBP重建为基础,采用半定量目测评分法盲法进行噪声和细节结构、病变边缘清晰度评分,比较主观评分差异,评价观察者间一致性。结果 体模研究提示MBIRc空间分辨率最高,MBIR_NR40密度分辨率最高。临床研究显示初次检查剂量长度乘积（DLP）为（368.03±146.25） mGy·cm,有效剂量（ED）为（5.52±2.19） mSv;复查时DLP为（93.18±41.21） mGy.cm,ED为（1.40±0.62） mSv,分别下降约74.68%和74.64%。MBIR_NR40重建图像肌肉、脂肪噪声低于MBIRc、ASIR重建和常规剂量FBP重建（P均<0.05）。MBIR_NR40重建图像肝脾CNR大于MBIRc、ASIR重建和常规剂量FBP重建（P均<0.05）。2名放射科医师主观评分一致性优良。低剂量MBIR_NR40主观图像噪声最低、显示上腹部细节结构和病变边缘特征最清晰,优于MBIRc,MBIRc优于常规剂量FBP,低剂量ASIR最差,差异均有统计学意义（P均<0.05）。结论 减少辐射剂量约75%低剂量上腹部成像时,MBIR重建图像质量优于ASIR、MBIRc重建图像及常规剂量FBP图像。     

Karl迭代重建技术对低剂量CT定量评估婴幼儿肺密度及肺容积的影响

目的 观察Karl迭代重建技术对低剂量CT定量评估婴幼儿肺密度及肺容积的影响。方法 纳入100例临床疑诊呼吸系统疾病的婴幼儿,将其随机分为低剂量（LD）组及常规剂量（RD）组各50例;采集肺部平扫CT图像,对LD组分别以滤波反投影（FBP）算法及Karl 1、3、5、7、9级迭代重建技术重建图像,对RD组以FBP算法重建。记录2组有效剂量（ED）,测量并比较各重建图像中的全肺平均肺密度（MLD）和全肺容积（LV）的差异,以及支气管分叉水平的主动脉、竖脊肌、胸腺、前胸壁皮下脂肪噪声值（SD）平均值及图像质量主观评价的差异。结果 LD组ED较RD组下降84.44%。FBP重建图像中,LD组MLD和主观评分均低于RD组（P均<0.01）,其LV和SD均高于RD组（P均<0.01）。LD组内Karl 1、3、5、7、9级重建图像中的MLD、LV、SD和主观评分差异均有统计学意义（P均<0.05）;随Karl迭代等级升高,MLD逐渐升高、LV和SD则逐渐减低,Karl 7级与Karl 1级间各指标差异均有统计学意义（P均<0.05）,主观评分以Karl 5级最高。LD组Karl 5级重建图像的MLD和主观评分均高于LD组FBP重建图像（P均<0.05）而低于RD组FBP重建图像（P<0.05）;LV和SD均低于LD组FBP重建图像（P均<0.01）,而高于RD组FBP重建图像（P<0.01）。结论 低剂量定量CT可能低估婴幼儿MLD而高估其LV;Karl迭代重建技术能提高CT定量分析的准确性、降低图像噪声、提高图像质量,尤以Karl 5级迭代重建图像质量最佳。     

256层CT头部扫描iDose 4TM重建图像空间分辨性能的模体实验

目的 探讨256层Brilliance iCT头部扫描时不同扫描条件下各重建级别iDose空间分辨性能的差异。方法 采用256层Brilliance iCT和CT性能检测模体,获得头部扫描图像,以iDose和滤波反投影（FBP）两种方法进行重建,比较两种重建图像的调制传递函数（MTF）曲线之间的差异。结果 ①MTF曲线显示,同等辐射剂量条件下,相比FBP重建,iDose重建可提高1.75%~115.62%的空间分辨能力。②降低层厚会在一定程度上降低CT系统在xOy平面内的空间分辨能力。③层厚为0.9 mm时,iDose（6）的图像重建性能最好,层厚为2.5 mm时,iDose（5）的性能最好。④在保持千伏值、毫安秒及扫描层厚条件不变,螺距从0.203提高至0.391时空间分辨能力无显著差异。⑤保持毫安秒不变,同时改变管电流和扫描时间,使用iDose重建算法CT系统空间分辨能力无显著差异。结论 iDose在同等辐射剂量下能显著提高图像质量,一定程度上iDose重建图像的空间分辨力对螺距和管电流改变不敏感。为获得最佳图像质量,重建级别应与层厚相适应。     

多排螺旋CT纵轴分辨力和图像噪声影响因素研究

目的研究多排螺旋CT不同成像参数对图像噪声、纵（Z）轴分辨率或断层灵敏度曲线（SSP）的影响,确定多排螺旋CT成像质量影响因素及其优化匹配关系。方法采用标准头部和腹部扫描条件,选取不同的重建层厚、准直器宽度、螺距、卷积重建算法对不同测试体模进行扫描,比较不同参数对断层灵敏度曲线和图像噪声的影响。结果①SSP测试结果：当螺距和重建层厚保持不变,使用三种卷积重建算法重建测量得到的SSP曲线的半高宽（FWHM）,即有效层厚基本保持不变。对于相同的重建层厚,改变螺距时SSP的FWHM基本保持不变。②图像噪声测试结果：准直器宽度、螺距相同时,随着层厚的增大,图像噪声有明显降低;层厚、螺距相同时,准直器宽度减小,图像噪声降低（P〈0.05）。对于相同的准直器宽度,螺距改变时,图像噪声没有显著差别（P〉0.05）。结论对于多排螺旋CT,卷积重建算法、螺距和准直器宽度的变化对SSP的影响很小。螺距的变化对噪声的影响不大,而层厚和准直器宽度的选择对图像噪声影响明显。在临床实际操作中,需要综合考虑影响图像质量诸因素之间的关系,根据临床需要选择最佳方案。     

比较两种低剂量CT迭代重建法与常规剂量滤波反投影重建法的图像质量

目的 对比低剂量腹部和盆腔增强扫描自适应统计迭代重建（ASIR）和基于模型的迭代重建（MBIR）与常规剂量下传统的滤波反投影（FBP）重建的图像质量和剂量减低率。方法 31例患者接受腹部和盆腔增强常规剂量CT扫描、FBP重建;复查时,接受增强低剂量扫描、40%ASIR和MBIR。由2名医师通过锐利度、噪声、伪影和诊断接受度对图像进行评分,并测量噪声值和CT值,计算SNR。记录每例患者每次检查的剂量长度乘积（DLP）和CT剂量指数（CTDIvol）,计算剂量减低率。结果 低剂量扫描的DLP值和CTDI值分别为（328.95±206.35）mGy/cm和（7.96±4.30）mGy,而常规剂量FBP重建的DLP值和CTDI分别为（689.27±339.63） mGy/cm和（16.81±7.19） mGy。对于腹部和盆腔脏器,低剂量MBIR图像比低剂量40%ASIR图像和常规剂量FBP图像有更低噪声值和更高SNR （P均<0.0167）。低剂量40%ASIR图像和常规剂量FBP图像的客观评价结果相似（P>0.0167）。MBIR和40%ASIR可以提高图像的密度分辨力,降低硬化伪影,且MBIR比40%ASIR图像有更低噪声和伪影,主观评价结果更佳。结论 在保证图像质量的前提下,相比常规剂量扫描、FBP重建,低剂量扫描MBIR和ASIR可以明显降低扫描剂量;相比ASIR法,MBIR法能提供更佳图像质量,具有进一步降低扫描剂量的潜力。     

高级迭代重建算法降低腹部CT剂量的潜能:体模研究

目的 探讨将高级迭代重建算法[基于模型的迭代重建(MBIR)技术和自适应统计迭代重建(ASiR)]技术用于降低腹部CT扫描剂量的可行性.方法 应用宝石能谱CT(Discovery CT750 HD)以不同管电流(400、350、300、250、200、180、160、140、120、100、80、60、50、40、30、20、10 mA)对Fluke Biomedical RANDO标准男性模体进行扫描,管电压为均120kV,X线球管旋转时间0.60s,螺距0.984,层厚5 mm,层间距5 mm,矩阵512×512,DFOV 35 cm.记录不同管电流扫描条件下的CT容积剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP).分别用滤过反投影重建(FBP)、50％自适应迭代重建算法(50％ASiR)及模型基础的迭代重建技术(MBIR)进行图像重建,重建层厚均为0.625 mm.测量三种重建模式下图像的平均CT值、噪声及对比噪声比(CNR,腰椎与软组织的对比).结果 相同管电流条件下三种重建模式的噪声、CNR差异均有统计学意义(P均＜0.05).不同管电流(400～10 mA)条件下,50％ASiR及MBIR重建算法(相对于FBP算法)使噪声分别减少(27.86％～31.46％)及(45.36％～86.37％),SNR分别提高(28.68％～31.08％)及(46.43％～84.38％).图像能够符合诊断要求的最小管电流分别为FBP:200 mA、50％ ASiR:140 mA及MBIR:80 mA.在图像质量类似的情况下,MBIR及50％ ASiR模式分别可减少59.91％及35.94％剂量.三种重建模式CT值差异均无统计学意义(P均＞0.05).结论 高级重建算法能够减少图像噪声及提高图像CNR,同时具有减少腹部CT扫描剂量的潜能;相对于FBP,MBIR重建算法能够减少约60％的扫描剂量.     

自适应统计迭代重建算法在儿童头部CT扫描中的应用

目的 探讨自适应统计迭代重建(ASiR)算法在儿童头部CT扫描中的应用价值。方法 对1个水模进行CT扫描,管电压100 kV,管电流分别为200、180、160、140、120和100 mA,ASiR比例分别设置为0、10%、20%、30%、40%、50%,采用FBP和ASiR迭代重建两种重建算法进行图像重建,比较不同条件下图像CNR、SNR和图像噪声。将80例接受头部CT扫描的患儿分为对照组(n=40)和试验组(n=40)。对照组采用管电压100 kV、管电流200 mA,FBP重建算法进行图像重建;试验组采用管电压100 kV、管电流140 mA,分别采用FBP和ASiR两种重建法进行图像重建;将重建后的图像分别记为试验FBP亚组和试验ASiR亚组;对两组中图像的CNR、SNR、图像噪声、CTDIvol、DLP、ED进行比较。结果 水模研究中,采用ASiR(30%)、管电流140 mA、ASiR算法重建图像的SNR、CNR及空气噪声值与管电流 200 mA、FBP重建图像最为接近。对照组与试验ASiR亚组图像的图像噪声、灰白质CNR和灰质SNR值差异均无统计学意义(P均>0.05);对照组和试验ASiR亚组图像的噪声、灰质SNR、灰白质CNR均优于试验FBP亚组,且差异均有统计学意义(P均<0.001)。结论 采用ASiR重建算法的头部CT扫描,既可降低患儿接受的辐射剂量,又保证了图像质量,具有较高的临床应用价值。     

64排CT容积HRCT扫描方案优化的模具研究

目的优化容积HRCT的扫描方案,提高容积HRCT的图像质量。方法应用64排CT对Catphan模具进行扫描,采用螺旋扫描方式,对HRCT的扫描方案进行优化,优化的参数包括：探测器宽度、焦点尺寸、旋转时间、管电压及管电流、扫描孔径、螺距、重建卷积函数、重建模式。结果增加探测器宽度可使噪声降低（t=-4.228,P=0.002）,放射剂量降低,对空间分辨率无明显影响。改变旋转时间对空间分辨率、噪声（F=0.627,P=0.130）均无明显差异。小焦点较大焦点的空间分辨率提高1 LP/cm。增加管电压与管电流可使噪声降低,空间分辨率随之改善,放射剂量增加。不同扫描孔径的放射剂量有所不同。螺距0.5得到最佳的Z轴分辨率12 LP/cm。在3种高分辨率算法中,bone优于bone plus及edge。重建模式plus较full的噪声降低（t=58.234,P〈0.001）,Z轴分辨率也降低。结论采用优化的扫描方案,可以提高容积HRCT的图像质量并控制放射剂量,有助于正确评价容积HRCT的价值。     

辐射剂量和成像系统对测量肺磨玻璃密度结节CT体积准确性的影响

目的 评价辐射剂量和成像系统对测量磨玻璃密度(GGO)结节体积准确性的影响。方法 应用MDCT和宝石能谱CT(HDCT)在7种不同噪声指数(NI)下对含有14个相同大小GGO结节的胸部体模进行扫描,采用0.625 mm层厚、骨算法重建获得图像,使用Lung VCAR软件测量GGO结节体积。根据CT机器测定的剂量指数(CTDI)计算每次扫描的有效辐射剂量(ED)。应用方差分析和配对t检验对所测结节体积进行分析。结果 14个结节标准体积均为981.25 mm³,7种不同NI扫描时MDCT和HDCT检测的结节体积间差异有统计学意义(P均<0.05)。随着NI增加,MDCT和HDCT测得结节体积的误差率逐渐增大,而ED逐渐下降。相同NI下,宝石能谱CT的ED较MDCT降低34.48%~50.00%,差异有统计学意义。结论 相同NI下,HDCT测量GGO体积的准确性优于MDCT。在NI=15时,HDCT的ED较低,测量GGO结节体积的误差较小。