梁惠康，周玉祥

（1博羅縣人民醫(yī)院放射科 廣東 惠州 516100）

（2惠州市中心人民醫(yī)院放射科 廣東 惠州 516001）

頭頸部血管斑塊是造成急性缺血性腦卒中的重要病因，早期發(fā)現(xiàn)頭頸部血管斑塊CT有利于預防急性缺血性腦卒中，目前頭頸部CTA（CT angiography）因診斷準確率高被臨床廣泛使[1]。然而，CT掃描存在輻射，其帶來的高對比劑用量與高輻射劑量會增加對比劑腎病與誘發(fā)癌變等風險[2-3]。ASPELIN等[4]研究發(fā)現(xiàn)對比劑腎病是急性腎功能衰竭的醫(yī)源性主要原因，而Albert[5]的研究發(fā)現(xiàn)因CT檢查所帶來的輻射有可能導致患者患癌癥概率上升。因此降低患者檢查所用的對比劑用量與輻射劑量具有重要臨床意義。然而，降低輻射劑量后的低劑量CT掃描會使得圖像噪聲上升、信噪比下降，導致圖像質(zhì)量變差，因此，尋找一種能夠增加低劑量CT掃描信噪比的方法尤為重要。人工智能（artificial intelligence，AI）重建技術(shù)是一種最新的神經(jīng)網(wǎng)絡學習重建算法，AI重建能有效進行減噪輸出[6]。本次研究在于探討AI重建技術(shù)在低劑量頭頸部CTA中改善圖像質(zhì)量的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年12月—2022年5月在博羅縣人民醫(yī)院申請接受頭頸部CTA檢查的92例患者，其中男45例，女47例，平均年齡（65.85±7.21）歲?；颊呔炇鹬橥鈺?。納入標準：①患者無嚴重心律失常、無碘過敏史；②肝腎功能正常者。排除標準：①有運動偽影的患者圖像；②圖像無法進行AI重建的患者。

1.2 方法

1.2.1 分組方法 使用數(shù)字隨機法將患者分為A、B、C三組。A組（n=30）采用120 kV管電壓，90 mL對比劑用量進行掃描；B組（n=32）、C組（n=30）采用80 kV管電壓，60 mL對比劑用量進行掃描。A組、B組使用迭代重建算法重建圖像，C組采用人工智能重建算法重建圖像。所有患者使用對比劑濃度為350 mgI/mL。

1.2.2 設備 使用通用電器64層螺旋CT（GE Optima CT 660），螺距0.9，掃描層厚0.6 mm，探測器覆蓋寬度64×0.625 mm，A、B組采用迭代重建技術(shù)（ClearView），C組采用人工智能重建技術(shù)，使用雙筒高壓注射器（Nemoto Dual Shot alpha 7），注射藥物為碘佛醇（350 mgI/mL）。采用閾值自動觸發(fā)法，監(jiān)測ROI（region of interest）位置于升主動脈顯示層面，閾值設置為100 HU自動觸發(fā)掃描。

1.3 圖像后處理與質(zhì)量評價

利用GE Optima CT后處理系統(tǒng)，對A、B組圖像使用迭代重建技術(shù)處理后進行頭頸部CTA重建，C組圖像使用人工智能重建技術(shù)進行頭頸部CTA重建，三組重建后數(shù)據(jù)進行MPR、VR、CPR等處理[7]。對三組患者頸內(nèi)動脈、椎動脈、大腦中動脈、大腦后動脈層面進行CT值測量，測量各層面圖像的CT值，標準差SD為各層面圖像噪聲，測量頸部肌肉CT值SD作為背景噪聲，計算頭頸部血管CNR及SNR。計算公式：SNRLUMEN=CTLUMEN/SDLUMEN；CNRLUMEN=（CTLUMEN-CTFAT）/SDFAT（LUMEN：血管；FAT：背景噪聲）[8]。

1.4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理，符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差（± s）表示，多組間比較采用方差分析；計數(shù)資料以頻數(shù)（n）、百分率（%）表示，行χ2檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 三組患者一般資料與圖像CT值的比較

A、B、C三組患者的性別比例、年齡差異不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表1，A、B兩組頭頸部CTA頸內(nèi)動脈、椎動脈、大腦中動脈、大腦后動脈CT值差異均顯著（P＜0.01），A、C兩組頭頸部CTA頸內(nèi)動脈、椎動脈、大腦中動脈、大腦后動脈CT值差異均顯著（P＜0.01），B、C兩組頭頸部CTA頸內(nèi)動脈、椎動脈、大腦中動脈、大腦后動脈CT值差異均不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05），見表2、圖1。

表1 三組患者一般資料對照表

表2 三組患者血管各部位CT值、CNR、SNR比較（ ± s）

表2 三組患者血管各部位CT值、CNR、SNR比較（ ± s）

注：&表示與B組差異具有統(tǒng)計學意義，*表示與C組差異具有統(tǒng)計學意義。

圖1 三組頭頸部各血管CT值

2.2 三組患者輻射劑量、圖像噪聲、SNR、CNR的比較

A、B兩組頭頸部CTA噪聲、ED、SNR、CNR差異均顯著（P＜0.01），A、C兩組掃描的ED值差異顯著（P＜0.01），A、C兩組噪聲、SNR、CNR差異均不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05），B、C兩組掃描ED差異不具有統(tǒng)計學意義（P＞0.05），B、C兩組噪聲、SNR、CNR差異均顯著（P＜0.01），見表3、圖2。

表3 三組患者噪聲、ED值比較（ ± s）

表3 三組患者噪聲、ED值比較（ ± s）

注：&表示與B組差異具有統(tǒng)計學意義，*表示與C組差異具有統(tǒng)計學意義。

圖2 三組頭頸部CTA圖像與CNR、SNR對比

3 討論

我國急性缺血性腦卒中患者逐年增多，大部分患者均需進行頭頸部CTA檢查進行臨床診斷，如何減低CTA檢查的輻射損害與對比劑腎病是目前的主要研究方向[9]。本研究在對三組不同重建技術(shù)與對比劑用量的研究中發(fā)現(xiàn)，B組在降低管電壓與對比劑用量時圖像噪聲明顯高于A組，CNR、SNR明顯低于A組，C組在降低管電壓與對比劑用量的同時使用AI重建技術(shù)，圖像明顯獲得改善，噪聲降低、CNR、SNR與A組差異無統(tǒng)計學意義。

電離輻射會發(fā)生脫氧核糖核酸結(jié)構(gòu)斷裂，其反應是染色體畸變的輻射損害表現(xiàn)[10]。本研究B組、C組的低管電壓與對比劑用量ED明顯低于A組，有效減少患者輻射劑量與對比劑用量。CT檢查的原則是保證圖像滿足診斷的同時減少患者傷害，其中包括對比劑腎病與輻射劑量[11]，本研究在低輻射劑量的同時下使用低對比劑總量出現(xiàn)了噪聲與CT值上升的現(xiàn)象，主要原因是管電壓下降的同時更加接近對比劑的閾值，此時對比劑的X線吸收以光電吸收為主導致對比劑密度增加，進一步提升圖像對比度[12]。然而，C組使用AI重建技術(shù)進行重建，圖像噪聲低于同條件B組，CNR、SNR高于同條件B組，且與正常管電壓與對比劑用量的A組無明顯差異，因此本次研究中雖然B組圖像噪聲上升，CNR、SNR下降，但由于C組引入AI重建技術(shù)，使得圖像優(yōu)化過程中最大限度保留圖像的真實細節(jié)。

AI重建技術(shù)是基于深度學習的低劑量CT圖像質(zhì)量優(yōu)化的最新算法，AI主要通過訓練時對噪聲的圖像進行優(yōu)化，利用神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)噪聲-圖像分離后重建出新的圖像輸出，從而優(yōu)化高噪聲圖像，達到降低圖像噪聲的效果[6]。Wolterink等[13]的卷積網(wǎng)絡AI算法冠狀動脈CTA研究發(fā)現(xiàn)，利用深度學習的AI能對抗反饋訓練生產(chǎn)與常規(guī)劑量一致的低劑量CT圖像，并且血管內(nèi)病變診斷無差異。本研究利用AI重建技術(shù)獲得的圖像與前期研究類似，實現(xiàn)了不同血管圖像的應用。同時本研究在C組中使用了低對比劑用量與A組常規(guī)對比劑用量獲得相同圖像質(zhì)量，表明AI重建技術(shù)不止可以應用于低管電壓的掃描中，同時可以用于低管電壓低對比劑的雙底掃描中。本研究C組對比劑用量比A組降低33%且不影響診斷。腎臟代謝是對比劑代謝的主要途徑, 過多對比劑集聚在腎小球內(nèi)會損傷腎臟功能并引發(fā)對比劑腎病[14]。本次研究使用總量為60 mL與90 mL兩種不同對比劑用量均可滿足臨床需求。說明雙底方案聯(lián)合AI重建技術(shù)在頭頸部血管CTA中具有可行性。

綜上所述，人工智能重建技術(shù)在頭頸部CTA成像中可明顯改善圖像質(zhì)量，在低管電壓低對比劑用量掃描中可增加圖像信噪比，值得臨床推廣。