Investigative Radiology：量子迭代重建PCD-CT对肝脏病变检测和辐射剂量减少的影响

2021年，光子计数检测器（PCD）计算机断层扫描（CT）引入临床实践。光子计数探测器CT可对每个入射光子的能量进行量化，从而实现能量选择性的CT采集，且只需一个管电压和一个探测器。在PCD-CT中，虚拟单能量图像（VMIs）已被确立为临床阅读的参考图像集。此外，PCD-CT特有的 "量子迭代重建"（QIR）算法有4个强度级别，专门针对PCD-CT的数据复杂性和多能量信息。

以前的研究表明，VMIs和迭代重建对能量整合探测器CT（EID-CT）的图像质量、病变的明显性和对肝脏病变的诊断信心都有明显的价值，但一些研究报告说，迭代重建对图像质量的改善并不一定能够转化为整体诊断准确性的提高。

近日，发表在Investigative Radiology杂志的一项研究对PCD-CT与EID-CT进行可比较，探讨了PCD-CT在不同强度的QIR下检测低衰减和高衰减的肝脏局灶性病变的图像噪声纹理、诊断性能和降低辐射剂量的潜力，为该技术在临床的进一步广泛应用提供了参考依据。

本项研究使用了一个中等大小的拟人腹部模型，其中有肝脏实质和病变（直径5-10毫米；在120千伏普下从-30胡尔到+90胡尔的低衰减和高衰减）。该模型在(a)第三代双源EID-CT(SOMATOM Force, Siemens Healthineers)100和150 kVp的双能量模式下进行成像，并在(b)120 kVp的临床双源PCD-CT(NAEOTOM Alpha, Siemens)进行成像。在5、2.5和1.25 mGy三种不同的辐射剂量下，重复扫描10次。数据集被重建为60KeV下的虚拟单能量图像（VMIs），EID-CT则为线性混合图像（LBIs）。对于PCD-CT，VMIs是以不同强度的QIR（QIR 1-4）和无QIR（QIR-off）重建的。对于EID-CT，VMIs和LBIs是使用先进的模型迭代重建，强度为3。测量噪声功率谱以比较图像噪声大小和纹理。使用一个通道化的Hotelling模型观察者用来评估病变检测的诊断准确性。与EID-CT相比，在每个辐射剂量下，具有最高曲线下面积的QIR强度水平评估使用PCD-CT减少辐射剂量的潜力。 

在所有辐射剂量下，图像噪声随着QIR水平的增加而减少。使用QIR-4，在5、2.5和1.25 mGy时，与EID-CT VMIs相比，噪音降低了41%、45%和59%，与EID-CT LBIs相比，噪音降低了12%、18%和33%。在较高的QIR水平下，空间频率的峰值略微向低频率转移。病变检测的准确性在较高的QIR水平上有所增加，与EID-CT VMIs相比，PCD-CT的检测准确性更高。PCD-CT的检测效果在最低辐射剂量时最强，对于高衰减病变，QIR-4的接收操作曲线下面积为0.917，而EID-CT VMIs为0.677；对于低衰减病变，QIR-4为0.900，而EID-CT VMIs为0.726。与EID-CT LBIs相比，在2.5 mGy时，QIR 1-4的检测率较高，在1.25 mGy时，QIR 2-4的检测率较高（例如，在1.25 mGy时，QIR-4为0.900，而EID-CT LBIs为0.854）。与VMIs相比，QIR-4的PCD-CT在5mGy时的辐射剂量降低潜力为54%，与LBIs相比，在2.5mGy时为39%。 

图  诊断高衰减的肝脏病灶的准确性。高衰减灶性肝脏病变的AUC与辐射剂量、扫描仪和重建算法的关系。与低衰减病变类似，在QIR的较高强度水平下，检测率增加，在低辐射剂量下与EID-CT相比，检测率增加

研究表明，与EID-CT相比，带QIR的PCD-CT大大改善了肝脏病灶的检测，特别是在低辐射剂量下尤为明显，这意味着辐射剂量有减少54%的潜力。基于数据结果，研究建议将强度为4的QIR作为检测肝脏病灶的首选重建标准。

原文出处：

Damien Racine,Victor Mergen,Anaïs Viry,et al. Photon-Counting Detector CT With Quantum Iterative Reconstruction: Impact on Liver Lesion Detection and Radiation Dose Reduction.DOI:10.1097/RLI.0000000000000925