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迭代重建技术Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】一.迭代算法原理及进展迭代重建算法的基本原理是：首先对X线光子分布进行原始估计，在此基础上估算每个投影方向上探测器获得的可能计数（即正投影），再将正投影数据与探测器实际采集的投影数据进行比较，用于更新原始估计数据；不断重复此过程，直至下一次迭代结果无限接近由于IR重建时间长，计算复杂，早期IR法仅在SPECT和PET等核医学领域得到应用。
近年来，得益于计算机技术和图像重建算法的不断发展以及低剂量成像的需求，IR技术又逐步在CT领域受到广泛关注目前多家公司推出了多种IR算法，按照迭代计算所利用的数据空间不同，可大致分为3类（1）仅在图像数据空间进行IR，如IRIS，对原始数据按照传统的FBP法重建后，再根据噪声模型对获得的图像数据进行多次迭代计算，以降低噪声和伪影。
这种方法运算较快，计算时间仅稍长于FBP法，但由于基于FBP图像进行迭代计算，不可避免地具有FBP法“理想系统”假设的局限性。
（2）在投影数据空间和图像数据空间中均进行IR，如ASIR、SAFIRE、iDose和AIDR。
首先对投影数据以FBP法进行重建，将获得的图像数据与基于统计的、考虑到光子和电子噪声的理想噪声模型进行比较，去除噪声，得到校正图像，对此图像再通过正投影更新原始投影数据，用于下次迭代计算，如此进行多次IR。
这种方法重建速度也较快，但同样具有FBP法的局限性。
（3）仅在投影数据空间进行IR，如IMR,MBIR（即Veo技术），对X线束从焦点到探测器的整个过程建立多个模型，焦点、X线束、体素和探测器的几何形状均被考虑进去，最为复杂，计算量最大，整个重建过程需10～90min。
使用这些技术的意义在于可在大幅降低CT辐射剂量的同时获得与常规FBP法相同、甚至更好的图像质量。
相关研究显示，与上一代IR算法（ASIR,IDOSE）相比，这两种（IMR,MBIR）重建方法体现出更优越的降噪能力，能有效的提高图像的空间分辨率，并且能有效降低辐射剂量67%-86%。
迭代算法(Asir-V)在儿童胸部扫描中的应用价值董丽娜【摘要】目的探讨Asir-V技术在儿童胸部低剂量扫描中的应用价值.方法对60例患儿根据Asir-V的设置随机分为3组,每组20例,Asir-V分别为30%、50%和70%.每例分别测量胸廓入口层面,气管分叉层面,心底层面背部肌肉CT值的标准差(Standard Deviation,SD)为背景噪声指数,记录每个病例的剂量长度乘积(Dose-Length Product,DLP),并根据公式换算有效剂量,比较3组SD和有效剂量(Effective Dose,ED)值.结果 3组病例SD分别为21.74±1.39、21.42±1.67和22.07±1.99,DLP分别为(18.99±9.55)、(12.77±4.22)和(7.45±2.01)mGy·cm,ED 分别为(0.57±0.21)、(0.34±0.10)和(0.20±0.05)mSv,3组SD值相当,任意两组差异(P>0.05)无统计学意义,ED递减,任意两组差异(P<0.01)有统计学意义.读片结果各病例图像质量良好(≥3分),两位医师图片一致性良好.结论 Asir-V技术在保证图像质量的同时,可有效降低辐射剂量,对儿童胸部低剂量扫描有重要价值.%Objective To explore the application value of Asir-V technology in low dose chest scanning in children. Methods Sixty cases were randomly divided into three groups (20 in each group) based on different algorithms: group A (Asir-V: 30%), group B (Asir-V: 50%), group C (Asir-V, 70%). The SD of muscle of back in thoracic inlet level, trachea bifurcation level and the bottom of heart level were used as the background noise index. The dose length product of each case was recorded, and the effective dose was calculated according to the formula. The SD and ED values were compared among the 3 groups. Results The SD values in the three groups were21.74±1.39, 21.42±1.67 and 22.07±1.99, respect ively. The DLP values were(18.99±9.55), (12.77±4.22) and (7.45±2.01) mGy·cm. ED values were (0.57±0.21), (0.34±0.10) and (0.20±0.05) mSv, respectively. There were no significant difference between any two groups for SD value (P>0.05). However, there were significant differences for ED value in any two groups (P<0.01). Conclusion Asir-V technology is not only ensure the quality of the image, but also effectively reduce the radiation dose. So it has great value for low dose scanning in children's chest.【期刊名称】《中国医疗设备》【年(卷),期】2018(033)001【总页数】4页(P69-71,81)【关键词】迭代算法;滤波反投影法;小儿胸部;低剂量;多层螺旋CT【作者】董丽娜【作者单位】徐州市儿童医院医学影像科,江苏徐州 221000【正文语种】中文【中图分类】R814.42引言儿童呼吸系统疾病为最常见的疾病之一，胸部CT检查作为儿童胸片的补充手段被广泛应用。
低剂量与超低剂量CT 不同重建算法定量检测肺气肿的应用刘瑛 黄金 周连军 陈学志 胡雪岩 丛培欣［摘 要］ 目的 比较不同重建算法在常规低剂量与超低剂量CT 定量检测肺气肿的影响。
方法 选取2021年6月至2022年5月于赤峰市宁城县中心医院的慢性阻塞性肺疾病（COPD ）患者114例为研究对象，均行常规低剂量CT （LDCT ）及超低剂量CT （ULDCT ）检查，分别以滤波反投影（FBP ）、高级模型迭代重建（ADMIRE3、5）进行重建，分为6组：LDCT-FBP 组、LDCT-ADMIRE3组、LDCT-ADMIRE5组、ULDCT-FBP 组、ULDCT-ADMIRE3组和ULDCT-ADMIRE5组，比较各组全肺体积（TLV ）、平均肺密度（MLD ）、低密度衰减值（LAV-950%）、高密度衰减值（HAV-200%）、图像主观评分及噪声。
记录常规剂量及超低剂量CT 有效辐射剂量（ED ）。
结果 ULDCT ADMIRE5组与LDCT FBP 组、LDCT ADMIRE3、LDCT ADMIRE5组TLV 检测结果比较，差异有统计学意义（P ＜0.05），其余各组间差异均无统计学意义（P ＞0.05）。
与LDCT-FBP 组比较，LDCT-ADMIRE3组MLD 、LAV%（-950）增加，差异有统计学意义（P ＜0.05）；LDCT-ADMIRE5组MLD 增加，LAV%（-950）减少，差异有统计学意义（P ＜0.05）；ULDCT-FBP 组MLD 、LAV%（-950）减少，差异有统计学意义（P ＜0.05）；ULDCT-ADMIRE3组MLD 增加，LAV%（-950）减少，差异有统计学意义（P ＜0.05）；ULDCT-ADMIRE5组MLD 增加，LAV%（-950）、HAV%（-200）减少，差异有统计学意义（P ＜0.05）。
与ULDCT-ADMIRE3组信噪比较，ULDCT-FBP 组、LDCT-FBP 组信噪比提升；ULDCT-ADMIRE3组噪声较ULDCT-FBP 组、LDCT-FBP 组噪声降低。
目的探讨深度学习重建（DLR）较混合迭代重建（Hybrid IR）在改善胸部低剂量CT（LDCT）图像质量方面的效果。
方法回顾性分析2020年10月至2021年3月在北京某医院行胸部LDCT体检或因肺内结节定期复查的77例患者。
对所有入组患者的影像资料进行不同算法重建，获得标准级别Hybrid IR图像、标准和强级别DLR图像。
在3种图像的肺实质、主动脉、肩胛下肌及腋下脂肪内选取感兴趣区并测量其CT值和标准差，用于计算信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）。
同时，由2名影像医师按照Likert 5分量表法对图像质量进行主观评分，且记录肺磨玻璃结节（GGN）的数量，并对其显示情况进行评分。
2名医师评分不一致时由第3名医师评分决定。
采用Kruskal-Wallis非参数检验对3种图像的主观和客观评分进行分析，若总体存在差异，则用Bonferroni校正检验进行组内两两比较。
结果3种图像在肺实质、主动脉、肩胛下肌及腋下脂肪处的CT值差异均无统计学意义（P均>0.05），而图像噪声、SNR和图像的CNR差异均有统计学意义（P 均<0.05）。
其中标准级别Hybrid IR图像、标准和强级别DLR图像的CNR分别为0.71（0.49，0.88）、1.06（0.78，1.32）和1.14（0.84，1.48）。
标准级别和强级别DLR图像均较标准级别Hybrid IR图像的主观和客观噪声低及SNR和CNR高，差异均有统计学意义（P均<0.05）。
在对主要解剖结构（肺裂、肺血管、气管和支气管、淋巴结、胸膜和心包）和GGN的显示上，标准级别和强级别DLR图像评分明显优于Hybrid IR图像，差异均有统计学意义（P 均<0.05）。
结论与Hybrid IR相比，DLR可以明显降低LDCT图像的噪声，且对GGN的显示良好，有助于在较低辐射剂量水平时保证图像质量，从而改善采用CT行肺癌筛查及肺结节随访的安全性。
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2019年1月第26卷第2期
自适应统计迭代重建与基于模型迭代重建算法
在超低剂量儿童胸部CT中的比较
赵凯宇 宣伟玲 陆洪江
尽管单次CT扫描有效剂量（1～12mSv）的长期风险
很小且不确定，但CT仍是诊断性放射线暴露增加的最大
因素，与成人相比，儿童对辐射更加敏感[1]。因此，如何
在不影响诊断质量的前提下，最大限度减少被检者接受
的辐射剂量很有必要。由于胸部CT扫描在儿童CT检查中
占重较大，本文将比较超低剂量胸部CT中自适应统计迭
代重建（ASIR）与基于模型的迭代重建（MBIR）的表现
并评估辐射剂量减少程度的意义。
1 对象与方法
1.1 对象 2016年11月至2017年6月杭州市儿童医院接受
超低剂量胸部CT扫描的患者63例，平均年龄（13±3.7）
岁，男35例，女28例，其中肺部转移随访28例（44.4%），
肺部感染随访17例（27.0%），骨性胸廓评估16例（25.4%），
先天性畸形评估2例（3.2%）。根据记录的所有患者的体
重和身高计算体质量指数。
1.2 CT扫描协议 采用64层螺旋CT扫描，参数：层厚
5mm，视野32cm，螺距1.375，旋转时间0.5秒，管电压
作者单位：310014 杭州市儿童医院放射科（赵凯宇）；杭
州市西溪医院放射科（宣伟玲）；解放军第117医院放射科（陆
洪江）
通信作者：赵凯宇，Email:49340705@qq.com
（80或100 kVp）和管电流（10mA或20mA）根据患者的
体形大小使用。使用MBIR和ASIR重建技术将原始数据重
建为轴位2.5mm层厚。尽管用两种技术重建了轴位和冠状
图像，但只用轴位图像进行分析。
1.3 客观图像分析 由两名对本观察不知情的放射科医
师在影像归档和通信系统（PACS）工作站，按随机顺序
对每次重建的图像用感兴趣区域（ROI）内的标准差进行
图像噪声测量。将圆形或椭圆形ROI（直径约10mm）置于
气管分叉处的降主动脉、椎旁肌、气管和肺实质。为了避
免部分容积效应，ROI不能与相邻组织重叠。
1.4 主观图像分析 影像学质量的主观分析包括病变可
检测性由3名对本研究不知情的放射科医师完成。对经
MBIR和ASIR重建的轴位图像，按照个人习惯对纵隔窗和
肺窗的窗宽、窗位进行调整。根据计算机断层扫描质量标
准指南评估图像质量，包括正常微小结构的可见性（肺外
侧2cm的血管，次级支气管壁和裂隙）。如果有病变，根
据肺部局灶性病变的可见性和类型（肺不张、实变、结节、
毛玻璃样影）评估病变可检测性。当整体图像质量（包括
病变可检测性）较好地满足诊断要求，并与预期标准剂量
CT图像相当则评为优秀；如果整体图像质量满足诊断要求
但低于标准剂量CT则评为可以接受；如果图像质量不能满
足诊断要求，则评为不可接受。
【摘要】 目的 比较自适应统计迭代重建（ASIR）与基于模型的迭代重建（MBIR）两种算法在超低剂量儿
童胸部CT扫描中的图像质量和辐射剂量。方法 2016年11月至2017年6月杭州市儿童医院接受超低剂量胸部CT扫描
的患者63例，分别用MBIR和ASIR算法重建。由两名放射科医师评估两种重建算法的主观和客观图像质量，并对患
者超低剂量胸部CT扫描得到的辐射剂量与先前胸部CT扫描（标准剂量或低剂量扫描方案）的辐射剂量进行评估。
结果 MBIR算法的主观和客观图像质量均优于ASIR。MBIR显示为100%的诊断可接受性，但ASIR在平均0.33mSv
（0.14～0.59mSv）超低剂量CT中显示为93%。在接受先前CT检查的患者中，超低剂量CT的特定剂量估计（SSDE）
和剂量长度乘积（DLP）平均下降87%（35%～97%）和85%（41%～98%）。结论 与ASIR相比，MBIR明显改善
图像质量。此外，在诊断可接受的超低剂量胸部CT中，采用MBIR算法辐射剂量减少近90%。
【关键字】 自适应统计迭代重建；基于模型的迭代重建；超低剂量；儿童胸部CT
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中国乡村医药
1.5 辐射剂量 根据CT扫描完成后生成的剂量报告，记录每次检查的容积CT剂量指数（CTDIvol，mGy）和剂量长度乘积（DLP，mGy·cm），包括超低剂量CT扫描和可用的先前CT扫描。还记录了用于CTDIvol的体模大小，以确保剂量报告的估计值是有效的。使用CT定位像来测量每个患者的横向直径和前后径，将CTDIvol转换成体形特异性剂量评估（SSDE，mGy）。根据每名患者的横向直径和前后径的总和来确定SSDE所需的转换因子。此外，将DLP乘以10岁儿童胸部转换因子（0.0235 mSvmGy-1 cm-1），获得估计的有效剂量（mSv）。2 结果2.1 客观图像质量的评估（表1） 所有解剖区域中，MBIR算法测量的客观噪声值明显低于ASIR算法。入组患者的平均体重指数为18.6kg/m2（范围13.4～26.7kg/m2）。
3 讨论
本文结果表明，超低剂量胸部CT可以使用MBIR而不
影响图像质量，使得儿科胸部CT的剂量大大减少。且超
低剂量胸部CT中的大部分ASIR图像在诊断上是可接受的，
但有些ASIR图像被认为不理想，这是由于有些对儿科经
验较少的放射科医师认为CT图像噪声太大。超过一半的
超低剂量MBIR图像的主观图像质量与标准剂量图像相当，
且没有任何不理想图像。与ASIR相比，MBIR的图像噪声
水平降低了50%以上。ASIR是第一代迭代重建技术，已
广泛应用于临床实践，它克服传统滤波反投影算法的局
限性，通过降低图像噪声，提供低剂量CT的诊断上可接
受的图像。与ASIR相比，MBIR不仅基于量子和电子的噪
声统计，而且还基于机器本身的几何形状进行全迭代重
构，重建投影数据的特征，需要更高的计算机运算能力
和更长的处理时间。ASIR图像通常可以在1分钟内重建，
但MBIR图像重建目前需要更长时间，使其难以进行常规
临床应用，特别是急诊CT检查。
虽然本研究不涉及空间分辨率评估以便客观比较
MBIR和ASIR，但调制传递函数是用于测量CT系统空间
分辨率的最全面度量之一。此外，本文对象主要针对平
均体重指数。因此，目前尚不清楚超低剂量胸部CT的
MBIR在肥胖患者群体诊断上是否可接受。另外，由于我
们主要评估非增强CT的肺实质，MBIR对纵隔病变的评估
非常有限。临床适应证受到一定限制，因此需要在未来
的研究中评估超低剂量CT和MBIR技术评估造影后CT扫
描中纵隔或胸膜病变的能力。
总之，与ASIR算法相比，MBIR算法得到了明显更好
的图像质量，与低剂量或标准剂量扫描方案相比，MBIR
在保证了诊断质量的前提下，减少了近90%的辐射剂量，
对减少儿科CT扫描剂量非常有意义。
参 考 文 献
[1]Nishida J，Kitagawa K，Nagata M，et al. Model-based iterative
reconstruction for multi-detector row CT assessment of the Adamkiewicz
artery[J]. Radiology，2014，270（1）：282.
（收稿：2018-04-29）
（发稿编辑：高 燕）
表 1 每个感兴趣区域的平均图像噪声 （HU）
降主动脉 椎旁肌 气 管 肺实质
ASIR MBIRASIR MBIRASIR MBIRASIR MBIR
观察者1 32.8 12.9 45.8 12.1 32.1 14.8 35.6 15.9
观察者2 33.7 12.8 46.7 12.5 30.1 13.3 34.9 14.7
表 2 主观成像质量评估 [例（%）]
优 秀 可接受 不可接受
ASIR MBIR ASIR MBIR ASIR MBIR
观察者1 8（12.2） 48（75.6）55（87.8） 15（24.4） 0 0
观察者217（26.7） 36（57.9）41（66.5） 27（42.1）5（6.8） 0
2.2 主观成像质量评估（表2） MBIR的主观图像质量明
显优于ASIR，具有良好的观察者间一致性。MBIR图像被
所有放射科医师认为是优秀的或可接受的，而少数ASIR图
像（6.8%）被两位医师认为是不理想的。
2.3 在辐射剂量方面，与受检者先前CT扫描（辐射剂量：
SSDE 5.26±10.53 mGy，DLP 124.93±98.54mGy·cm）
相比，63例患者的平均（±SD）CTDIvol、DLP、SSDE和
超低剂量胸部CT扫描估计有效剂量分别为（0.52±0.20）mGy
（0.21～0.78 mGy），（13.15±6.17）mGy·cm
（5.66～35.18mGy·cm），（0.47±0.18）mGy（0.25～
0.78mGy）和（0.33±0.13）mSv（0.14～0.59mSv）。内
部相关系数在超低剂量胸部CT中，SSDE中平均剂量减少
87%（范围35%～97%），DLP减少85%（范围41%～98%）。
