Journal of Clinical PracticeJournal of Clinical PracticeКлиническая практика2220-30952618-8627Eco-Vector3490010.17816/clinpract34900Original Study ArticlesОригинальные исследованияResearch ArticleThe influence of model iterative reconstruction on the image quality in standard and low-dose computer tomography of the chest. Experimental studyВлияние модельной итеративной реконструкции на качество изображения при стандартной и низкодозной компьютерной томографии органов грудной клетки. Экспериментальное исследованиеhttps://orcid.org/0000-0003-4952-23474411-8745SilinАнтон Yu.СилинАнтон Юрьевич
Russian Federation

Radiologist of the Highest Qualification Category, Junior Researcher

врач-рентгенолог высшей квалификационной категории, младший научный сотрудник

silin@yamed.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0781-98983350-0832GruzdevIvan S.ГруздевИван Сергеевич
Russian Federation

graduate student

аспирант

gruzdev_van@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6545-61708542-1720MorozovSergey P.МорозовСергей Павлович
Russian Federation

MD, PhD, Professor

д.м.н., профессор

npcmr@zdrav.mos.ruClinical Hospital on YauzaКлинический госпиталь на ЯузеResearch and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies of Moscow Health Care DepartmenНаучно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города МосквыResearch and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies of Moscow Health Care DepartmenНациональный медицинский исследовательский центр хирургии имени А.В. ВишневскогоA.V. Vishnevsky National Medical Research Center of SurgeryНаучно-практический клинический центр диагностики и телемедицинских технологий Департамента здравоохранения города Москвы251120202612202011449540107202005112020Copyright ©; 2020, Silin А.Y., Gruzdev I.S., Morozov S.P.Copyright ©; 2020, Силин А.Ю., Груздев И.С., Морозов С.П.2020Silin А.Y., Gruzdev I.S., Morozov S.P.Силин А.Ю., Груздев И.С., Морозов С.П.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://clinpractice.ru/clinpractice/article/view/34900

Background. One of the ways to reduce the radiation dose in CT is to the image reconstruction algorithms. The latest offer from CT scanner manufacturers is Model Iterative Reconstruction (MIR). Aims: to compare the quality of visualization of the structures of the chest organs and to prove the effectiveness of the low-dose protocol with iterative model reconstruction. Methods. A calibration phantom with a spatial resolution module and an anthropomorphic phantom of the upper body of an adult with nodules in the lungs were scanned using two CT scanners of different manufacturers. Two protocols were applied: the standard dose protocol (SDCT) with the algorithms of hybrid iterative reconstruction (HIR) of images and MIR and a low-dose protocol (LDCT) with the MIRalgorithm. The quality of the obtained images was evaluated by the following parameters: noise (SD), the contrast-to-noise ratio (CNR), spatial resolution and visualization of pulmonary nodules. The radiation dose was calculated according to the scanner data, the data of individual dosimeters placed on the anthropomorphic phantom, and using a dosimetric phantom. Results. The average SD was 11.5; 24.4 and 21.6; CNR 85.47; 40.6 and 45.6; spatial resolution 2 mm; 2 mm and 3 mm for SDCT with MIR, SDCT with HIR and LDCT with MIR respectively. Visualization of the pulmonary lesions remained excellent in all cases. The radiation dose in case of SDCT was 2.7, and in case of LDCT — 0.67 mSv. The dose reduction was confirmed by the dosimeter data. Similar results were obtained by repeating the experiment with a second scanner. Conclusions. The model iterative reconstruction application will allow reducing the irradiatin dose during CT scanning of the chest organs without deterioration of the visualization quality.

Обоснование. Одним из направлений снижения дозы облучения при компьютерной томографии (КТ) является совершенствование алгоритмов реконструкции изображений. Последним предложением производителей томографов является модельная итеративная реконструкция (МИР). Цель исследования — сравнить качество визуализации структур органов грудной клетки и доказать эффективность низкодозового протокола при применении МИР. Методы. Проведено сканирование калибровочного фантома с модулем пространственного разрешения и антропоморфного фантома верхней части тела взрослого человека с очагами различной плотности в легких на двух КТ-томографах разных производителей по протоколу со стандартной дозой (СДКТ) с алгоритмами гибридной итеративной реконструкции (ГИР) изображений и МИР и низкодозному протоколу (НДКТ) и алгоритмом МИР. Качество полученных изображений оценивалось по следующим параметрам: шум (SD), соотношение контраст–шум (CNR), пространственное разрешение и визуализация легочных очагов. Дозу облучения рассчитывали по данным томографа, данным индивидуальных дозиметров, размещенных на антропоморфном фантоме, и с помощью дозиметрического фантома. Результаты. Среднее значение SD составило 11,5; 24,4 и 21,6; CNR — 85,47; 40,6 и 45,6; пространственное разрешение 2 мм; 2 мм и 3 мм при СДКТ с МИР, СДКТ с ГИР и НДКТ с МИР соответственно. Визуализация легочных очагов оставалась превосходной во всех случаях. Доза облучения при СДКТ составила 2,7, при НДКТ — 0,67 мЗв. Снижение дозы облучения было подтверждено данными дозиметров. Аналогичные результаты получены при повторении эксперимента на втором томографе. Заключение. Применение МИР позволит снизить дозу облучения при КТ органов грудной клетки без потери качества визуализации.

low-dose computed tomographymodel iterative reconstructionchest organsphantomнизкодозная компьютерная томографиямодельная итеративная реконструкцияорганы грудной клеткифантомMcCunney RJ, Li J. Radiation risks in lung cancer screening programs: a comparison with nuclear industry workers and atomic bomb survivors. Chest. 2014;145(3):618–624. doi: 10.1378/chest.13-1420.Mehta D, Thompson R, Morton T, et al. Iterative model reconstruction: simultaneously lowered computed tomography radiation dose and improved image quality. Med Phys Int J. 2013;2(1):147–155.Yan C, Xu J, Liang C, et al. Radiation dose reduction by using ct with iterative model reconstruction in patients with pulmonary invasive fungal infection. Radiology. 2018;288(1):285–292. doi: 10.1148/radiol.2018172107.Katsura M, Sato J, Akahane M, et al. Effects of pure and hybrid iterative reconstruction algorithms on high-resolution computed tomography in the evaluation of interstitial lung disease. Eur J Radiol. 2017;93:243–251. doi: 10.1016/j.ejrad.2017.06.003.Yanagawa M, Gyobu T, Leung A, et al. Ultra-low-dose CT of the lung: effect of iterative reconstruction techniques on image quality. Acad Radiol. 2014;21(6):695–703. doi: 10.1016/j.acra.2014.01.023.Kim H, Park CM, Chae HD, et al. Impact of radiation dose and iterative reconstruction on pulmonary nodule measurements at chest CT: a phantom study. Diagn Interv Radiol. 2015;21(6):459–465. doi: 10.5152/dir.2015.14541.Ju YH, Lee G, Lee JW, et al. Ultra-low-dose lung screening CT with model-based iterative reconstruction: an assessment of image quality and lesion conspicuity. Acta Radiol. 2018;59(5):553–559. doi: 10.1177/0284185117726099.Zhang M, Qi W, Sun Y, et al. Screening for lung cancer using sub-millisievert chest CT with iterative reconstruction algorithm: image quality and nodule detectability. Br J Radiol. 2018;91(1090):20170658. doi: 10.1259/bjr.20170658.Debray MP, Dauriat G, Khalil A, et al. Diagnostic accuracy of low-mA chest CT reconstructed with Model Based Iterative Reconstruction in the detection of early pleuro-pulmonary complications following a lung transplantation. Eur Radiol. 2016;26(9):3138–3146. doi: 10.1007/s00330-015-4126-0.