CT扫描技术的新进展-------迭代重建低剂量扫描技术

徐燕

【摘要】随着CT设备在临床的广泛应用，其辐射剂量问题越来越得到重视，因此低剂量扫描技术在临床上的应用迅速展开并得到进一步发展。本文回顾了CT的发展历程、介绍了低剂量扫描技术的发展，着重介绍了低剂量扫描技术的新进展--迭代重建技术及其临床中的应用结果。

【关键词】扫描技术低剂量辐射剂量滤波反投影法迭代重建

【中图分类号】R319【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2013）05-0380-01

1、CT的发展与辐射剂量

1895年伦琴发现X线，使人们第一次能够透视人体的内部结构，二十世纪七十年代CT的发明与之后不断地技术进步，又进一步使我们得到了人体二维、三维乃至动态精确的解剖信息。CT技术的迅猛发展使CT的诊断能力和扫描速度显著提高，大大扩展了CT的临床应用范围。美国统计显示，过去十年间全美CT的年检查量增长了3倍，目前我国还没有相关的权威统计数据，但CT检查量的增长速度可能要超过美国，CT的广泛应用,在为临床诊断作出贡献的同时,也增加了受检者的辐射剂量。根据最新的研究报告表明,公众照射剂量每增加1Sv(1Sv=1000mSv),癌症发生率将增加4.1%,即每百人中有4人会因为辐射而诱发癌症[1]。与上世纪80年代相比,当今的放射学检查平均剂量已由当年的0.54mSv增加到3.2mSv[2],其中CT检查是辐射剂量增加的主要原因。联合国原子辐射效应科学委员会(UN-SCEAR)在其报告[3]中指出,CT年检查频率占所有放射学检查的3%,但其辐射剂量贡献却占到34%。由此可见,CT对受检人群的辐射危害问题,已引起学界的高度关注。同时公众对辐射危害的关注也愈来愈高，这从近来日本核辐射事件后公众的表现即可见一斑。

2、初级的低剂量扫描技术

Naidich等[3]于1990年首次提出了低剂量CT概念,即在其它扫描参数不变的情况下,降低管电流成像也能达到诊断要求。此后低剂量技术在临床上的应用迅速展开，多年来学者们研究出了很多方法来降低CT的辐射剂量，如降低管电流、增加螺距、降低管电压等。但通过硬件设计来降低剂量的空间已经越来越有限，同时这些方法对于辐射剂量的降低程度也有限，这主要是由于目前CT生成图像的基础—滤波反投影法(FBP)的内在特性决定的。由于FBP无法有效处理低剂量噪声的局限性，当辐射剂量降低或投影数据采集不足时，重建出的图像质量就会很差，限制了低剂量CT在众多领域的使用。

3、低剂量扫描技术的发展

近年来基于重建技术发展而发展的低剂量扫描技术进展迅速。大体可划分为四代：第一代是FBP，是目前CT的主流算法，优点是重建速度快，图像重建系统成本低，有利于CT的普及和应用；但缺点也很明显，低剂量条件下图像质量损失严重，在临床应用中必须付出高辐射的代价。第二代，可以看做是FBP的改良。该方法降低剂量有限，并存在一定图像质量损失，临床使用有限。第三代是初级迭代重建技术，其特点是基于统计学原理进行数据空间和图像空间迭代运算，好处是不需要大量的采样信息，相对于FBP来讲可以明显降低剂量。但是由于缺少更完善的多模型系统进行对比迭代运算，容易造成噪声频率的改变和漂移，图像上会出现相应的蜡像状伪影。其代表技术为西门子Safire和GE的ASIR技术。第四代，高级迭代重建技术，其与初级迭代重建技术最大差别是基于多模型的迭代技术，在CT数据的投影空间和图像空间构造多噪声模型和解剖模型，对噪声予以精确刻画和处理的同时，不改变噪声频率分布，保持图像真实呈现，消除蜡像状伪影，提高图像分辨率。其代表技术为飞利浦iDose技术。

4、迭代重建低剂量扫描技术的临床应用

在HaraAK[4]的临床研究中，ASIR的辐射剂量比FBP降低32%～65%时图像质量不会下降；PrakashP等在腹部[5]应用ASIR的辐射剂量比FBP降低25.1%，同时图像噪声明显下降[(9.5±2.0)HU和(6.9±2.2)HU]，不过在ASIR重建的图像中有39%出现了轻微斑点状伪影，但对诊断并没造成明显影响；我们应用飞利浦第四代重建技术星光iDose在肺部的辐射剂量为01.-0.21mSv，接近于胸部平片的辐射剂量；在冠状动脉CTA检查中使辐射剂量降低了70%，达到1mSv以下。众多研究已经证明，在与FBP辐射剂量相同的情况下迭代重建可以提高图像质量（空间分辨力和密度分辨力），在与FBP图像噪声一致时迭代重建可明显降低辐射剂量但不会牺牲图像质量。

迭代重建为进一步降低CT辐射剂量提供了一个很好的方法，当然目前迭代重建技术的临床应用还有许多值得研究和探讨，随着迭代重建低剂量扫描广泛应用于临床，整个人类都将从中受益。

参考文献

[1]潘自强,周永增,周平坤,等.国际放射防护委员会第103号出版物,国际放射防护委员会2007年建议书[M].北京:原子能出版社,2008.50-51.

[2]AdvancesinRadiationProtectioninMedicine.NCRP43rdan-nualmeeting,2007.240-241.

[3]NaidichD,MarshallC,GribbinC,etal.Low-doseCTofthelungs:preliminaryobservations[J].Radiology,1990,175:729-731.

[4]HaraAK,PadenRG,SilvaAC,etal.IterativeReconstructionTechniqueforReducingBodyRadiationDoseatCT:FeasibilityStudy[J].AJR，2009，193(4):764–771.

[5]PrakashP,KalraMK,KambadakoneAK，etal.ReducingAbdominalCTRadiationDoseWithAdaptiveStatisticalIterativeReconstructionTechnique[J].InvestRadiol，2010，45(4):202-210.