迭代模型重组设置对不同辐射剂量下肝脏增强CT图像质量的影响

发布时间：2020-09-10 16:52

　　研究目的1.探讨IMR的不同重组设置对不同辐射剂量下肝脏增强CT图像质量的影响。2.探讨IMR在不同辐射剂量下肝脏增强CT中最优IMR重组设置。材料与方法一、一般资料本研究为前瞻性设计,通过了广东省人民医院(广东省医学科学院)伦理委员会的批准(批准号：GDRE2012120H),所有患者检查前均签署了知情同意书。收集自2013年2月至6月广东省人民医院患者。根据门静脉期参数设置的不同,将患者按照数字表法随机分为常规组和低剂量组2组。本研究的纳入标准如下：(1)因病情需要行肝脏增强CT检查患者；(2)体质量指数(body mass index,BMI)为21～25 kg/m2；(3)年龄18岁。本研究的排除标准如下：(1)怀孕或哺乳期妇女；(2)严重心功能不全患者；(3)肾功能不全患者(肌苷清除率(?)120umol/L);(4)严重肝功能不全患者；(5)影响肝脏血流动力学的疾病(如脂肪肝等)；(6)已知碘对比剂过敏史；(7)有明显运动伪影而影响图像观察者；(8)前腹壁皮下脂肪过于菲薄,而无法测量者。二.CT检查方法1.扫描方法和参数：采用荷兰Philips Brilliance iCT 256层CT扫描仪(Brilliance iCT, Cleveland, Ohio, USA)行肝脏平扫和肝脏3期增强扫描。患者取仰卧位行屏气扫描,扫描范围从膈顶至肝下缘。扫描参数：本研究常规组和低剂量组平扫、动脉期和延迟期扫描管电压均为120 kV、管电流均为250 mAs；门静脉期常规组管电压120 kV,管电流250mAs,低剂量组管电压80kV、管电流500mAs：其他参数均一致：准直128×0.625mm,螺距0.899,X线管旋转速度0.75 s/周,矩阵512×512, FOV 350mm×350mm,重组层厚和间隔均为3 mm。增强扫描采用双管高压注射器经前臂静脉以5ml/s的流率注射对比剂碘普胺(含碘370 mg/ml, Ultravist 370, Bayer Schering Pharma AG, Berlin, Germany) 80 ml,再以相同流率注射生理盐水15ml。注射对比剂后25、60、120s分别行动脉期、门静脉期和延迟期扫描。2.图像后处理方法：将患者的门静脉期原始数据进行FBP重组和IMR重组,FBP图像采用CT扫描机主机重组,IMR图像采用荷兰Philips原型机工作站重组。IMR用于腹部CT图像重组时有体部常规重组(body routine, BR)和体部软组织重组(body soft tissue, BST)2种设置方式,其中BR侧重于图像对比度及锐利度优化,BST侧重于提高图像的低对比分辨率。根据降低噪声的程度,每种重组设置又分为3个重组水平(L1～L3)。因此,共形成6种重组设置可供选择,分别为L1BR、L2BR、L3BR、L1BST、L2BST 和 L3BST。根据重组方法的不同得到L1BR/L2BR、L3BR、L1BST、L2BST、L3BST和FBP共7组图像。三、图像分析利用Philips EBW (Extended Brilliance Workspace V4.5.2)工作站对图像质量进行主观评价和客观评价。分析前对图像质量判别标准进行统一认识,分析采用盲法进行,图像被随机分配给两位评价医生,同时病人的性别、年龄、名字、扫描剂量、检查号、图像参数、重建方式等均被隐藏,所有图像均统一用同一显示屏(Philips EBW)显示。1.主观评价：由2名具有副主任医师职称以上资格且从事腹部CT诊断工作的放射科医师采用双盲法对图像进行评分。采用4分法对图像主观指标进行评价,评价者在评价过程中可适当调节窗宽、窗位(窗宽约为250、窗位约为50 HU)。主观评价标准包括：(1)低对比分辨率(low contrast detectability,LCD):1分,非常差或者较差低对比分辨率；2分,可接受对比分辨率；3分,对比分辨率显示较好；4分,对比分辨率显示很好。(2)图像失真(image distortion,ID)：1分,失真严重,无法诊断；2分,失真较严重,影响主要器官观察,但仍能诊断；3分,轻度失真,但不影响诊断；4分,无失真(3)诊断信心(diagnosis confidence,DC)：1分,完全不能诊断；2分,仅提示可见病变；3分,可诊断；4分,很有信心。2.客观评价：客观评价指标包括噪声、信号噪声比(signal-to-noise ratio, SNR)和对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR)。由1名腹部CT诊断主治医师采用盲法进行客观评价指标测量。在门静脉主干水平层面,避开血管和胆管,在肝实质内密度均匀处取3个ROI(肝左叶、肝右叶前段及肝右叶后段),并在同层面前腹壁皮下脂肪及右侧竖脊肌放置ROI。采用复制粘贴的功能以确保ROI大小形状一致,记录每个ROI的CT平均值及CT值的标准差(SD)。取3个ROI的CT平均值及CT值的标准差(SD)平均值用于计算噪声、信号噪声比(signal-to-noise ratio,SNR)和对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR)。噪声为肝脏3个ROI的平均SD,SNR和CNR的计算公式分别为：SNR=CTh/SD n,CNR=(CTh-CTs)/SDn,其中CTh为肝实质平均CT值,SDn为前腹壁皮下脂肪平均SD值,CTs为右侧竖脊肌平均CT值。肝脏ROI面积大小为100mmm；因本组患者BMI均小于25.0,取前腹壁皮下脂肪ROI面积约为50mm,以避开空气影响测量。3.辐射剂量：由机器完成扫描后自动生成剂量长度乘积(dose length product,DLP),记录所有患者的剂量长度乘积(DLP),有效剂量(effective dose,ED)=DLP×肝脏转换系数(0.015 mSv·mGy-1·cm-1)。四、统计学方法所有统计分析均由统计软件SPSS(SPSS version 13.0;SPSS Inc,Chicago, I11)和MedCalc (MedCalc,Mariakerke, Belgium)完成。常规组和低剂量组患者性别构成的比较采用χ2检验,年龄、有效辐射剂量的比较采用两独立样本t检验。客观指标比较：图像噪声、信号噪声比、对比噪声比先用Kolmogorov-Smirnov进行正态检验,用Levene进行方差齐性检验。正态分布且方差齐者,采用随机区组的方差分析进行组间比较,两两比较采用SNK法。如果数据不符合正态分布采用Games-Howell法进行组间比较,两两比较采用Welch法。采用双侧检验,P0.05认为具有显著性统计学差异。主观指标比较：采用Kappa检验分析观察者间评分的一致性,0Kappa≤0.4为一致性差；0.4Kappa≤0.6为一致性中等；0.6k0.80,一致性好；k=0.81-1.0,一致性很好。各组图像主观评价指标的比较采用Friedman H检验,两两比较采用Q检验。采用双侧检验,P0.05认为具有显著性统计学差异。结果一、患者基本资料54例患者纳入研究：男30例,女24例,年龄20-81岁,平均(50±14)岁。常规组29例,男17例,女12例,年龄20-73岁,平均(51±14)岁；低剂量组25例,男13例,女12例；年龄23～81岁,平均(49±15)岁。2组患者的性别和年龄差异均无统计意义(性别：χ2=0.370,P一0.764；年龄：t＝0.]19,P=0.732)。二、辐射剂量常规剂量组和低剂量组的ED分别为(7.32±0.58 mSv)、(4.19±0.22 mSv),差异有统计学意义(t=15.27,P0.01),低剂量组较常规组降低了42.7%。三、图像质量主观评价主观评价中两位观察者间的一致性较好,主观评价Kappa值范围为0.63-1.00。常规组中,低对比分辨率评价Kappa值范围为0.64-0.84,图像失真评价Kappa值范围为0.64-0.84,诊断信心评价Kappa值范围为0.66-0.83。低剂量组中,低对比分辨率评价Kappa值范围为0.69-0.85,图像失真评价Kappa值范围为0.71-0.87,诊断信心评价Kappa值范围为0.69-0.80。常规组图像中,LCD评分L3BR组、L1BST组、L2BST组、L3BST组较高；ID评分L3BR组、L2BST、L3BST组最低,FBP及L1BR组较高；DC评分L1BR、L2BR及L1BST组较高,L3BST组最低。低剂量组图像中,LCD评分L2BST组、L3BST组较高；ID评分分布与常规组相似,ID评分L3BST组最低,FBP及L1BR组较高；DC评分L1BST组最高而FBP组最低。组内两两比较结果：(1)常规组LCD评分：L1BR和L2BR、L3BR和L1BST、L2BST和L3BST组间差异均无统计学意义(P0.05),其余组间差异均有统计学意义(P0.05),其中FBP和其他各组间的差异均有统计学意义(P0.05)；(2)常规组ID评分：L1BR和FBP、L2BR和L1BST组间差异均无统计学意义(P0.05),其余组间差异均有统计学意义(P0.05),其中,以及L3BR、L2BST、L3BST和其他各组间的差异均有统计学意义(P0.05)；(3)常规组DC评分：L1BR、L2BR、L3BR和L1BST组间差异均无统计学意义(P0.05)、FBP和L2BST、FBP和L3BST、L2BST和L3BR组间差异均无统计学意义(P0.05),其余组间差异均有统计学意义(P0.05)。(4)低剂量组LCD评分：与常规组的LCD评分两两比较分布情况相同。(5)低剂量组1D评分：L2BR、L1BST和L2BST、L1BR和FBP组间差异均无统计学意义(P0.05),其余组间差异均有统计学意义(P0.05),其中,以及L3BR、L3BST和其他各组间的差异均有统计学意义(P0.05)；(6)低剂量组DC评分：L1BR和L2BR、L3BR、L2BST和L3BST组间差异均无统计学意义(P0.05),其余组间差异均有统计学意义(P0.05),其中,L1BST、FBP和其他各组间的差异均有统计学意义(P0.05)四、图像质量客观评价常规组：L1BR、L2BR、L3BR、L1BST、L2BST、L3BST和FBP图像噪声分别为6.5±1.3HU、5.5±0.9HU、4.6±0.6HU、4.5±0.9HU、3.8±0.6HU、3.2±0.2HU和9.8±2.0HU。L1BR、L2BR、L3BR、L1BST、L2BST、L3BST和FBP图像SNR分别为16.9±6.9、18.4±8.4、20.3±0.3、21.4±1.4、23.0±3.0、24.6±4.6、13.3±3.3。 L1BR、L2BR、L3BR、L1BST,L2BST、L3BST和FBP图像CNR分别为7.5±2.1、8.4±2.7、9.2±2.2、9.4±2.2、10.2±2.5、10.9±2.9、6.0±1.9。低剂量组：L1BR、L2BR、L3BR、L1BST、L2BST、L3BST和FBP图像噪声分别为8.0±1.2HU、6.5±0.9HU、5.3±0.7HU、5.8±0.2HU、4.8±0.9HU、3.9±0.6HU和16.2±4.1HU。L1BR、L2BR、L3BR、L1BST、L2BST、L3BST和FBP图像SNR分别为20.7±3.3、24.0±2.9、27.8±2.9、26.3±4.5、26.9±8.1、33.1±6.9、12.9±3.3。L2BR、L3BR、L1BST、L2BST、L3BST和FBP图像CNR分别为10.7±3.0、12.9±3.5、14.6±3.9、13.6±4.0、15.1±4.9、17.4±5.1、6.6±2.3。常规组和低剂量组不同重组设置的7组图像间噪声、SNR及CNR的差异均有统计学意义(常规组：F噪声=126.47,FSNR＝26.11,FCNR=15.50,P均0.001；低剂量组：F噪声=131.39,FSNR=35.24,FCNR=17.84,P均0.001),IMR各组图像噪声均较FBP组低,而SNR及CNR均较FBP组高；常规组及低剂量组随着IMR设置从L1BR到L3BST依次增高,图像噪声依次降低,SNR及CNR则依次升高。组内两两比较结果：(1)常规组：L2BR、L3BR组间图像噪声,迭代模型重组设置相邻组间SNR、CNR、L2BR、L3BST组间CNR差异无统计学意义(P0.05),其余组间差异均有统计学意义(P0.05)；(2)低剂量组：L2BR和L1BST组、L3BR和L2BST组、L2BST和L3BST组间图像噪声,L2BR和L2BST组间SNR,L1BR和L2BR组、L2BR和L2BST组、L2BST和L3BST组间CNR差异无统计学意义(P0.05),其余组间差异均有统计学意义(P0.05)。结论IMP,重组技术在不同辐射剂量扫描情况下,均可降低肝脏增强CT图像噪声,提高图像SNR、CNR,并能提高图像主观质量。IMR重组技术联合低辐射剂量肝脏CT扫描能满足临床诊断要求。在常规辐射剂量CT扫描时,推荐选择重组设置LIBR, L2BR和L1BST；在低剂量扫描时,推荐选择L1BST。
【学位单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：R816.5;R445.2

【共引文献】