GE HDCT自适应迭代重建和能谱成像的应用研究

发布时间：2020-04-18 21:28

【摘要】：第一部分颅脑CT自适应迭代重建与滤波反投影重建的比较目的：在不同毫安秒(mAs)条件下,将自适应迭代重建算法(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction, ASIR)与滤波反投影法(Filtered Back Projection, FBP)以不同比例混合的方式对颅脑CT图像进行重建,比较所得图像的图像质量差异。方法：本研究经医院伦理委员会审核通过。利用GE HDCT(Discovery CT750HD)扫描仪,对40例主诉为头痛、头晕的患者(男19例,女21例,平均年龄69.5±11.2岁),采用两种不同毫安秒条件(300mAs和200mAs,其中300mAs为颅脑扫描的常规条件)进行颅脑CT扫描,对所得原始数据分别进行FBP法(0%ASIR)和不同比例ASIR-FBP混合法(30%ASIR,50%ASIR,70%ASIR和90%ASIR)重建,并对所得的10个序列图像进行随机化排序。由两名10年以上CT工作经验的放射科医生采用双盲法对每例患者的10个序列图像的正常结构显示度、病灶的显示度、图像对比及诊断信心四个方面做出主观评分,并测量感兴趣区(Region Of Interest, ROI)的CT值标准差(Standard Deviation, SD),同时记录两种扫描条件下容积剂量指数(Volume CT Dose Index, CTDIvol)和剂量长度乘积(Dose Length Product, DLP),使用SPSS13.0统计分析软件对所得数据进行统计学分析。结果：在200mAs扫描条件下采用50%ASIR重建算法与300mAs条件下的FBP重建算法所得的图像质量差别没有统计学意义(P0.05),而200mAs条件下的FBP重建算法与300mAs条件下的FBP重建算法所得图像质量差别有统计学意义(P0.05)。结论：与传统FBP重建算法比较,在颅脑CT检查中利用ASIR重建技术能在降低1/3的辐射剂量条件下不影响图像诊断质量。第二部分CT能谱成像在早期肺癌及纵隔淋巴结鉴别中的应用研究第一章实性、半实性及磨玻璃结节型肺癌CT能谱成像参数比较目的：比较实性、半实性及磨玻璃结节型肺癌能谱成像参数的差异,观察三种类型的肺癌在CT能谱成像中是否具有相似的强化特征,为后续肺癌和良性病变鉴别研究提供理论依据。方法：本项研究经医院伦理委员会审核通过。患者均因胸部X线或CT平扫发现异常而申请CT增强扫描检查,扫描序列包括全肺低剂量常规平扫,小视野病灶能谱增强扫描,全肺低剂量常规增强扫描。收集到2011年10月至2012年12月间的257例患者,根据手术病理结果,最终共有64例肺癌患者纳入本研究,共检出21个实性结节(组A1),23个半实性结节(组A2)和20个磨玻璃结节(组A3),均经肺结节切除+淋巴结清扫病理证实为I期肺癌。选取3个不同感兴趣区记录病灶的CT值、水含量(Water Concentration, WC)、碘含量(Iodine Concentration, IC)和有效原子序数(Effective Atomic Number, Zeff)并分别计算其平均值,同时计算40keV至140keV虚拟单能量图像(Virtual Monochromatic Images, VMIs)病灶CT值的变化值(vHU),同样方法记录止常肺组织和胸壁肌肉组织的上述能谱参数值,利用SPSS13.0统计分析软件包分别对vHU, IC, WC, Zeff及40,70,140keV虚拟单能量图像的CT值进行单因素方差分析,P0.05为差异有统计学意义。结果：病灶CT值和WC均显示三组间差异有统计学差异(P0.05),vHU和1C均显示三组间差异无统计学意义(P0.05),Zeff显示组A1与组A2间差异无统计学意义(P0.05),但均与组A3间差异有统计学意义(P0.05)。正常肺组织和胸壁肌肉组织各能谱参数三组间差异均无统计学意义(P0.05)。结论：实性、半实性和磨玻璃结节型肺癌具有相似的碘含量和能谱曲线变化特征。能谱参数vHU和1C间及70keV图像的CT值和WC间呈正相关。第二章CT能谱成像在早期肺癌与肺良性病变鉴别诊断中的应用目的：探讨CT能谱成像在早期肺癌与肺良性病变鉴别诊断中的应用价值。方法：本项研究经医院伦理委员会审核通过。患者来源、扫描方式及能谱参数的获取同第二部分第一章。根据随访结果,最终共有88例患者纳入本研究,共检出64个1期肺癌结节(64例患者,组A,病灶数n=64)和35个肺良性病灶(25例患者,其中一例患者同时检出一个肺癌结节和一个良性结节),良性病灶进一步分为活动性炎性病灶组(13例患者,组B,病灶数n=20)和良性结节组(12例患者,组C,病灶数n=15)。因实性肺癌、半实性肺癌及磨玻璃肺癌具有相似的vHU和IC,而CT值、WC和Zeff间有较大差异,因此在对CT值,WC和Zeff的统计分析中将肺癌组进一步分为实性结节组(组A1),半实性结节组(组A2)和磨玻璃结节组(组A3),而对vHU,IC和能谱曲线的统计分析将三种肺癌结节统一归为肺癌组,利用SPSS13.0统计分析软件包对上述能谱参数进行单因素方差分析,P0.05为差异有统计学意义。同时绘制早期肺癌与肺良性病变鉴别时的受试者工作特征曲线(Receiver Operating Characteristic Curve, ROC曲线)并记录能谱参数的曲线下面积(Area Under the Curve, AUC)、诊断阈值、敏感性及特异性。结果：病灶CT值和WC显示组A1、组B及组C问的差异均无统计学意义(P0.05)；其余各组间的差异均有统计学意义(P0.05)。vHU和IC显示组A与组C间及组B与组C间的差异有统计学意义(P0.05),组A与组C间vHU和JC的曲线’下面积分别为0.865和0.835；但组A与组B间差异无统计学意义(P0.05)。Zeff显示组A1、组A2、组B及组C各组间差异无统计学意义(P0.05),但均与组A3间的差异有统计学意义(P0.05)。当vHU诊断闽值定为112.55或当IC诊断阈值定为14.61时,鉴别早期肺癌与肺良性结节的敏感性及特异性分别为82.4%和80%。结论：CT能谱成像提供了比常规CT值更多的诊断信息,其中vHU和IC间及70keV图像的CT值和WC间呈正相关,增强扫描vHU和IC有助于鉴别早期肺癌与肺良性结节。第三章CT能谱成像在良恶性纵隔淋巴结鉴别中的应用目的：比较纵隔良恶性淋巴结CT能谱成像参数的差异,探讨CT能谱成像在纵隔良恶性淋巴结鉴别诊断中的应用价值。方法：本研究经医院伦理委员会审核通过。患者来源及扫描方式同第二部分第一章,根据随访结果,最终筛选出其中的30例患者(本研究充分考虑患者的辐射剂量,在能谱成像中以肺部病灶为扫描靶区,因此收集到的纵隔淋巴结数量较少)。一名十年以上CT工作经验的医生将手术病理淋巴结所示位置与CT图像中淋巴结位置进行认真匹配校对,共纳入20枚恶性淋巴结和27枚良性淋巴结。纳入标准如下：淋巴结长径≥1cm,其中病理诊断恶性淋巴结7枚,CT诊断恶性淋巴结13枚(诊断标准：肺恶性肿瘤+纵隔淋巴结多发且长径≥2cm)；病理诊断良性淋巴结12枚,其余15枚良性淋巴结中6枚因肺内病灶得到病理证实为良性病变而归入良性淋巴结,9枚淋巴结经CT随访诊断为肺活动性炎症及良性淋巴结(诊断标准,患者经正规抗炎治疗2周内复查CT显示肺内病灶明显缩小或消失)。能谱参数的获取方法同第二部分第一章,利用SPSS13.0统计分析软件包分别对vHU, IC, WC,Zeff及40,70,140keV虚拟单能量图像的CT值进行独立样本t检验,P0.05为差异有统计学意义。结果：两组正常肺组织、胸壁肌肉组织及淋巴结的各能谱参数问差异均无统计学意义(P0.05)。结论：本研究结果初步表明单期增强CT能谱成像难以对纵隔淋巴结进行良恶性鉴别诊断。分析可能原因如下：1,上腔静脉造影剂硬化伪影对纵隔2、4组淋巴结能谱参数测量产生影响；2,病理结果中某一组淋巴结中有多枚检出癌转移,另有几枚未检出癌转移,此时影像学对该类淋巴结很难做到完全一一对应,本研究中仅将CT图像中对应组别中较大的淋巴结纳入恶性淋巴结组,可能会产生假阳性结果；3,临床病理淋巴结取材中可能会有一定的遗漏率,这使得假阳性或假阴性结果的出现成为可能；4,本研究中获得病理诊断病例数相对较少,也可能是产生阴性结果的原因。
【图文】：

腔隙性梗塞,脑CT,主诉,重建图像

图2 71岁男性，主诉头晕，卢贞脑CT显示双侧基底节区多发腔隙性梗塞杜，图像分别为两种毫安秒条件分别采用FBP和不同比例AS IR重建所得。两名放射科医生均认为：1. 200mAs条件下FBP法重建图像的图像质量差于300mAs条件KFBP法重建图像的图像质量(P < 0.05)； 2. 200mAs条件F30%ASIR重建图像的图像质量差f (P<0.05)或等干（P> 0.05) 300mAs条件下FBP法重建图像的图像质量；3. 200mAs条件下50% ASIR重建图像的图像质量等于"

曲线斜率,肺癌,结节,能量图

能谱曲线由21个虚拟单能量图像的病灶CT值和标准差的平均值}D成，，如图2所示，本结果显示三组间均具有相似的曲线斜率（计算公式为[12]:斜率=vHU/100)。33
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R730.44;R734.2

【参考文献】