王 茹姜 彥徐 凱王 姍王克英徐慧婷代 岳韓翠平陳高紅*

iDose4與O-MAR 迭代算法對TACE術后CT成像質量和療效評估的價值

王 茹1姜 彥2徐 凱1王 姍1王克英1徐慧婷1代 岳1韓翠平1陳高紅1*

目的：探討O-MAR與iDose4迭代重建算法在TACE術后CT掃描中的優(yōu)化潛能及iDose4重建后圖像在TACE 術后腫瘤殘存和復發(fā)中的評估價值。方法： 選擇肝癌TACE術后患者56例進行常規(guī)劑量上腹部CT平掃，分別采用FBP（A組）、FBP+O-MAR（B組）、iDose4(C組)及iDose4+O-MAR (D組)算法生成重建圖像，計算噪聲、CNR、SNR；按1～4分主觀評價診斷信息（圖像偽影、圖像噪聲及診斷信心），對四組處理方法得到的結果以及在不同碘油沉積類型間進行統計學比較；選擇其中TACE規(guī)律治療后半年內行CT平掃與增強，間隔3～5d行DSA復查的患者25例，比較應用FBP和iDose4迭代重建后腫瘤殘存和復發(fā)的檢出情況。結果：A組與B組、C組與D組測量數值完全相同，C組噪聲值較A組降低28．9%，CNR、SNR較A組分別升高30．4%、41．9%，結果差異均有統計學意義（P＜0．05）；與客觀評價結果相一致，A組與B組、C組與D組間圖像質量主觀評分無統計學差異(P＞0．05），C組主觀評分明顯高于A組，差異有統計學意義（P＜0．05），不同碘油沉積類型應用四組圖像處理方法后噪聲值間無明顯變化（P＞0．05）；25例患者中DSA病灶檢出數為23個，應用iDose4后腫瘤殘存和復發(fā)檢出數為18，FBP重建后病灶檢出數為15個。結論：iDose4迭代重建算法能夠減少TACE術后肝內碘油沉積所致硬化偽影，對CT圖像質量以及TACE 術后腫瘤殘存和復發(fā)的檢出率方面均有所提高。

迭代重建；計算機體層攝影；TACE；腹部

CT是臨床上用于評估肝癌經導管動脈栓塞（transcatheter arterial chemoembolization TACE）術后療效的主要影像學檢查方法之一，TACE術后患者肝內出現的高密度碘油沉積往往會導致CT圖像出現硬化偽影，嚴重者影響圖像質量并降低診斷準確性。DSA作為 TACE 術后腫瘤復發(fā)和殘留評價的金標準，雖較CT在病灶檢出率方面有優(yōu)勢，但作為有創(chuàng)性檢查手段不宜應用于常規(guī)復查。本研究聯合采用iDose4與去金屬偽影技術［1］（novel metal artifact reduction O-MAR）技術對TACE術后CT圖像進行重建，旨在減低高密度碘油沉積所致硬化偽影，改善圖像質量，提高病灶檢出率。

方 法

1．病例資料

選擇我院2015年1-10月原發(fā)性肝癌TACE術后4周內接受腹部CT平掃檢查，并在肝內出現較高密度碘油沉積，沉積區(qū)最大CT值大于300HU患者入組，共56例，其中男49例，女7例，年齡23～74歲，中位年齡56歲，患者BMI在18～25之間，選擇其中TACE規(guī)律治療1～3次后半年內行CT平掃與增強檢查，間隔 3～5 d行DSA復查患者25例，入組患者排除肝臟或膽道手術史、慢性嚴重腎功能受損等嚴重并發(fā)癥。

2．掃描及重建

2．1掃描方案：采用256-MSCT（PHILIPS iCT）進行掃描?；颊咴谶M入檢查室前囑患者空腹狀態(tài)下飲用800ml水，進行屏氣掃描腹部定位像及CT平掃，通過高壓注射器經肘前靜脈以2．5～4．0ml/s的速度注入80～100ml碘海醇，追加15ml生理鹽水，注射對比劑后分別在常規(guī)劑量下行動、靜脈期掃描。掃描參數：120kVp；250mAs；使用128×0．625mm的探測器，螺距0．993mm；掃描層厚3mm；層間隔3mm；機架轉速0．75s/rot； FOV350mm；重建矩陣512×512。

2．2重建方案：所有病例的CT平掃圖像均使用FBP、FBP+OMAR、iDose4和O-MAR+iDose4算法分別重建，重建層厚3mm，重建間隔1．5mm。FBP記為A組，FBP+OMAR記為B組，iDose4記為C組，iDose4+OMAR記為D組。將四組不同重建方法所得的CT圖像傳入工作站，觀察窗寬250HU，窗位50HU。

3．圖像質量及療效評價估

3．1客觀評價：2名放射科醫(yī)生遵循盲法原則分別測量4組圖像正常肝實質、前腹壁皮下脂肪中央均勻區(qū)及左側豎脊肌的CT均值。ROI面積為（100±5）mm2。以肝實質CT值的標準差(SDLiver)為圖像噪聲，計算：對比噪聲比(CNR)， CNR=(HU Liver-HUSpinae)/SD Fat；信噪比（SNR），SNR=HULiver/SDFat。其中HUSpinae為左側豎脊肌CT均值；SD fat為前腹壁皮下均勻脂肪的噪聲值。

3．2主觀評價：由2名資深腹部放射科醫(yī)師，同樣在對所用圖像重建技術不知情的情況下對4組圖像質量進行主觀評價，評價內容包括圖像偽影、圖像噪聲及診斷信心。分別劃為4個等級：4分：優(yōu)秀，極少或未出現圖像偽影/噪聲；3分：優(yōu)于平均水平，圖像偽影/噪聲出現但不干擾主要結構觀察；2分：可接受，圖像偽影/噪聲出現且干擾主要結構觀察；1分：圖像偽影/噪聲出現且不可接受。

3．3 療效評估：采用美國肝臟病研究協會標準對殘存及復發(fā)病灶進行定義，將碘油沉積區(qū)內部及邊緣呈“快進快出”形式的病變定為腫瘤的殘存及復發(fā)。2名資深腹部放射科醫(yī)師分別在FBP及iDose4重建后的CT平掃和增強圖像上評估殘存與復發(fā)病灶，詳細記錄病灶數目，隨后與DSA治療室醫(yī)師提供數據進行對比。

4．統計學方法

采用 SPSS16．0統計軟件對所獲得的數據進行分析處理。圖像客觀質量指標分析采用配對樣本t檢驗，主觀質量指標分析則采用Mann-Whitney U檢驗，不同碘油沉積類型間噪聲值比較采用Kruskal-Wallis H檢驗。結果均以P＜0．05為差異有統計學意義。

結 果

1．圖像質量客觀分析

表1　4組圖像質量客觀評價比較結果（± s ）

表1　4組圖像質量客觀評價比較結果（± s ）

注：A組與B組、C組與D組測量數值完全相同，故僅選擇比較A、C兩組數據

組別SDCNRSNR A/B13．58±3．44．31±1．325．57±1．42 C/D9．66±2．426．1±1．927．27±2．09 t值18．063-15．304-17．19 P值0．000 0．000 0．000

表2　4組圖像質量主觀評分比較（例）

表3　不同碘油類型應用iDose4重建后噪聲值比較

表4　應用FBP和iDose4重建后殘存及復發(fā)病灶檢出情況比較

A組與B組、C組與D組測量數值完全相同，此處僅選擇比較A、C兩組數據。C組噪聲值較A組降低28．9%，且CNR、SNR明顯高于A組，分別升高30．4%、41．9%。A、C兩組圖像噪聲、CNR、SNR差異均有統計學意義（P＜0．05）（表1）。

圖1　患者男，49歲，原發(fā)性肝癌第二次介入術后5d，軸位同一層面4組方法重建圖像。A．FBP重建圖像；B．FBP+OMAR重建圖像；C．iDose4重建圖像；D．iDose4+OMAR重建圖像。

2．圖像質量主觀分析

A組與B組、C組與D組間圖像質量主觀評分無統計學差異（P＞0．05）。C組圖像的圖像偽影、圖像噪聲評分及診斷信心各項評分均明顯高于A組，差異均有統計學意義（P＜0．05）（圖1，2；表2）。經Kappa檢驗，兩名評定者對圖像質量的評價一致性良好（0．4≤P＜0．75）。

3．療效評估分析

TACE術后根據碘油聚集情況可將碘油沉積類型分為致密型、部分填充型及稀疏型［2］。不同碘油沉積類型用四組不同圖像處理方法后得到的噪聲值比較無明顯變化（表3）。其中25例患者中DSA共檢出病灶數23個（其中兩例患者為多發(fā)病灶），iDose4重建后檢出病灶18個，FBP標準重建后病灶檢出數為15個（表4）。

討 論

TACE術后肝內高密度的碘油沉積影受到射線硬化效應、光子饑餓、散射、邊緣效應及病人移動等因素的綜合影響產生CT條紋狀偽影，這些偽影嚴重時不僅會降低診斷圖像的質量、影響放射科醫(yī)生的診斷信心，而且可能延誤肝內病變的檢出與治療［3］。獲得高清圖像是保證診斷準確性的重要因素之一，過度增加放射劑量雖可獲得較高的圖像質量改進，卻不可避免地使患者獲得的輻射劑量增加。近年來，通過CT圖像重建算法在常規(guī)劑量或低劑量下獲得分辨率較高的CT圖像成為影像醫(yī)師追求的目標。

圖2　同一患者 冠狀位同一層面4組方法重建圖像。 A．FBP重建圖像；B．FBP+OMAR重建圖像；C．iDose4重建圖像；D．iDose4+OMAR重建圖像。

常用的CT圖像重建算法主要有兩類，解析算法（analytic reconstruction，AR）和迭代算法（iterative reconstruction，IR）。FBP作為解析算法的代表，憑借運算速度快，獲得的圖像可真實反映解剖形態(tài)等優(yōu)勢，一直被視為CT圖像重建算法的基礎和“金標準”，但該算法對成像過程做了很多簡化模擬，常以圖像噪聲或射束硬化的形式產生圖像偽影。近年來，得益于計算機技術的飛速發(fā)展，IR彌補了重建過程中計算量大的缺陷成為研究熱點，可通過降低圖像噪聲進而提高圖像的質量［4］。iDose4作為較新的一種迭代算法，借助多噪聲模型可以抑制條帶狀偽影的生成，采取解剖模型加速圖像重建過程提高圖像分辨率，并結合其獨有的濾波函數最大限度地降低圖像噪聲，在同等或低劑量下可以獲得清晰的圖像質量［5-6］，良好地顯示腫瘤病灶［7］。此外，O-MAR算法作為一種迭代投射修正技術，首先識別出受條狀偽影干擾的數據，在未受影響的投影數據的基礎上進行修正，通過分割最初的重建圖像重新投射回金屬偽影干擾數據區(qū)，最終利用這些數據計算得到修正的圖像，完成降低硬化偽影的作用。該技術已在牙金屬修補［8］、腰椎內固定［9］等金屬植入臨床試驗中得到認可。

鑒于TACE術后碘油沉積硬化偽影的干擾，Bodelle等人［10］將正弦圖確定迭代重建（sinogramaffirmed iterative reconstruction，SIR）應用于TACE術后患者的CT圖像質量評價，發(fā)現不僅在常規(guī)劑量下較FBP圖像質量有明顯的提高，且在劑量降低88%的前提下仍保持較好的圖像質量。本研究采用自身對照設計的研究方法，顯示iDose4算法噪聲值較FBP算法降低28．9%，CNR、SNR較FBP分別升高30．4%、41．9%，結果差異均有統計學意義（P＜0．05），且放射科醫(yī)師在圖像主觀評價方面，對iDose4算法得到的圖像診斷信心更大，充分發(fā)揮了iDose4在提高CT值的精確性、降低噪聲值、減少偽影的性能。金屬的CT值一般為8000～20000HU，O-MAR技術在含有多個或形態(tài)不規(guī)則的金屬植入物體時，可因金屬部件數目厚度的增多而明顯增加X線的衰減，從而更有效地去除金屬偽影［11］，本研究中碘油沉積區(qū)最高CT值不足1000HU，單獨采用O-MAR算法及聯合應用兩種算法時并未起到優(yōu)化圖像的作用，筆者認為可能是碘油沉積所造成的硬化偽影不如金屬偽影銳利，無法被O-MAR算法識別的緣故。

CT是影像學常用的檢查手段，能直觀地顯示肝內碘油沉積形態(tài)，聯合應用CT平掃和增強檢查可以作為腫瘤殘存和復發(fā)的首選檢查方法［12］，許多研究者認為TACE術后肝內碘油沉積情況與治療預后密切相關，肝內碘油沉積越致密腫瘤壞死越完全，近期治療效果越佳，而部分填充型及稀疏型術后復發(fā)率高，病理上可見存活癌細胞。本研究發(fā)現，不同碘油沉積類型的CT圖像在應用iDose4迭代算法后噪聲值均較FBP有所減低，且噪聲值減小差別不大，與DSA比較，應用iDose4重建得到的圖像在病灶檢出方面相對FBP方法也有所提高，提示iDose4可以在不增加輻射劑量的前提下提高TACE術后的圖像質量，有助于及時發(fā)現新生或殘存病灶，進一步為患者制定治療方案。

本研究初步顯示了iDose4重建技術在常規(guī)劑量下優(yōu)化肝癌碘油沉積術后圖像質量的潛能，有助于提高病灶的檢出。此外，碘油沉積區(qū)最高密度值對圖像質量的影響大小以及低劑量下應用iDose4算法能否得到高質量的圖像亦是需要亟待論證的問題。

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Effect of iDose4and O-MAR Iterative Algorithm on Imaging Quality of CT Scan after TACE Operation

WANG Ru1, JIANG Yan2, XU Kai1, WANG Shan1, WANG Ke-ying1, XU Hui-ting1, DAI Yue1, HAN Cui-ping1, CHEN Gao-hong1*

Purpose: To evaluate the effect of O-MAR and iDose4iterative reconstruction algorithm on CT image quality of patients after TACE operation, and discuss the value of iDose4iterative reconstruction in detection of residual and recurrent tumor. Methods: Fifty-six patients with liver cancer after TACE underwent conventional abdominal CT scan. CT images were reconstructed by FBP (group A), FBP + O-MAR (group B), iDose4(group C) and iDose4+ O-MAR (group D) algorithm. Subjective assessment of image quality was performed, including noise, CNR and SNR. Image artifacts, image noise and diagnostic confidence were graded (scaled: 1-4) and comparedamong 4 groups and different iodine oil deposit types. CT and DSA were performed in 25 patients after TACE； the average interval between the two examinations was 3-5 days. The detection rate of residual and recurrent tumor was compared between that with FBP and with iDose4iterative reconstruction. Results: The measured data of group A and group B, group C and group D were exactly equivalent. The noise of group C was lower than that of group A in 28.9%, CNR and SNR were increased in 30.4% and 41.9% than that of group A. The results were with statistical significant differences （P ＜0.05）. The subjective image quality score between Group A and group B, group C and group D were not with statistical significant difference ( P＞0.05). However, group C was with higher image quality score than group A with, the difference was with statistical significant difference (P ＜0.05). The noise values between different iodine oil deposit types had no obvious difference after application of four different reconstruction methods. Among 25 patients, 23 lesions were detected using DSA, 18 and 15 lesions were detected after application of iDose4and FBP iterative reconstruction respectively. Conclusion: iDose4iterative reconstruction algorithm can reduce the hardening artifacts caused by oil deposition after TACE, the CT image quality and the detection rate of residual and recurrent tumor can be improved effectively.

Iterative reconstruction algorithm； Computed Tomography； TACE； Abdomen

R445.3

A

1006-5741（2016）-05-0457-06

中國醫(yī)學計算機成像雜志，2016，22∶457-462

∶1 徐州醫(yī)學院附屬醫(yī)院影像科

2 飛利浦中國影像研究院

通信地址∶江蘇省徐州市淮海西路99號，徐州221002

∶陳高紅（電子郵箱∶xtchgh@sina.com）

Chin Comput Med Imag，2016，22∶457-462

1 Department of radiology, Affiliated Hospital of Xuzhou Medical College

2 PHILPS China Image Research Institute

Address: 99 West Huaihai Rd. Xuzhou 221002, P. R.C

Address Correspondence to CHEN Gong-hong(E-Mail: xtchgh@sina. com)

2016.04.24；修回時間：2016.08.15)