低辐射剂量CT肺动脉成像的临床应用研究

发布时间：2017-09-10 01:36

  本文关键词：低辐射剂量CT肺动脉成像的临床应用研究

  更多相关文章： CT肺动脉成像 肺栓塞 辐射剂量 迭代重建算法 对比剂 双能量CT 肺栓塞 图像质量 辐射剂量 诊断准确性

【摘要】：第一部分70 kVp管电压、40 mL对比剂CT肺动脉成像的可行性研究[目的]以100 kVp管电压、标准对比剂用量(60 mL)以及滤波反投影重建算法(FBP)CT肺动脉成像(CTPA)作为对照组,通过评估图像质量、辐射剂量及诊断准确性,探讨70 kVp管电压、40 mL对比剂联合大螺距技术及迭代重建算法技术(SAFIRE)CTPA的可行性。[材料和方法]80例临床检验指标D-二聚体数值增高或胸痛的疑似肺栓塞患者(男50例,女30例,年龄21-88岁,平均年龄57岁)行CTPA检查,随机将所有患者分为两组,其中40例患者(男23例,女17例,年龄23～85岁,平均年龄58岁)进行70 kVp CTPA检查,另外40例患者(男27例,女13例,年龄21-88岁,平均年龄56岁)行100 kVp CTPA检查。70 kVp CTPA组：管电压为70 kVp,螺距为3.2；100 kVp CTPA组：管电压为100 kVp,螺距为1.2。其余扫描参数两组均一致：准直器为64×2×0.6mm,旋转时间为0.28 s,参考管电流为150 mAs。平扫及增强扫描均采用实时曝光剂量调节(Care Dose 4D)。双筒高压注射器以4 mL/s的速率经肘静脉注射对比剂碘普罗胺(Iopromide,300mg I/mL, Bayer Schering, Berlin, Germany),70 kVp组的患者接受40 mL对比剂的注射,而100 kVp组的患者接受60mL对比剂的注射,随后以相同的速率注入40 mL生理盐水。70 kVp组的数据采用基于原始数据域迭代重建算法(SAFIRE)进行图像重建；100 kVp组的数据采用滤波反投影重建算法(FBP)进行图像重建。测量每名患者肺动脉主干(MPA)、右肺动脉干(RPA)、左肺动脉干(LPA)、任一支右上叶肺动脉(RULA)、任一支右下叶肺动脉(RILA)、任一支左上叶肺动脉(LULA)、任一支左下叶肺动脉(LILA)、肺动脉主干分叉平面患者体外空气及背部脊柱旁肌肉的CT值和标准差(SD)。MPA的感兴趣区(ROI)面积设为2 cm2, RPA和LPA的ROI面积设为0.5-0.8 cm2,叶肺动脉的ROI面积则尽可能大地包括充满对比剂的肺动脉管腔。肺动脉主干分叉平面背部脊柱旁肌肉的ROI面积设为1 cm2左右,而肺动脉主干分叉平面体外空气的ROI面积则设为2 cm2左右,将肺动脉主干分叉平面体外空气的标准差作为图像噪声。计算每支肺动脉的信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。测量每位患者肺动脉主干平面的胸廓横径以及前后径。由两位有经验的放射科医师分别独立对肺动脉图像质量以5分法进行主观评分。对于诊断准确性的评估,所有CTPA图像由两名放射科医师在不清楚患者病史及扫描方式的情况下分别独立观察,医师记录患者是否存在肺栓塞,并记录栓子的位置和数量(每位患者中心性栓子的评估需评估9段肺动脉,包括MPA、RPA、LPA、右肺上、中、下叶动脉及左肺上动脉、舌段动脉、下叶动脉,而外周性栓子的评估需评估20段外周动脉,包括每侧肺上叶3个段／亚段动脉、中叶／舌段2个动脉分支、下叶5个段动脉；即每组需评估中心性肺动脉360段,外周性肺动脉800段),意见不一致时,在清楚患者病史,临床资料及其他影像学检查结果的情况下,两读者共同商议并由高年资放射科医师评估分析,将两读者观察CTPA栓子的商议结果,及结合高年资放射科医师评估两读者意见不一致图像的最后结果作为评估肺栓塞诊断准确性的参考标准。计算每位读者每组检测栓子的真阳性、假阴性、假阳性及真阴性；并计算两位放射科医师观察两组肺栓塞的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值、诊断准确性及各值95%的可信区间(CIs)。记录每名患者的CT容积剂量指数(CTvolume dose index,CTDIvol)及剂量长度乘积(dose-length product,DLP),并计算每名患者的有效剂量(effective dose,ED)。采用两独立样本t检验分析两组间年龄、CT值、SNR、CNR、图像噪声及CTDIvol、DLP、ED及两组患者胸廓的横径和前后径；采用两独立样本非参数检验分析两组间主观图像质量评估的分数；两组间性别及PE诊断准确率的比较采用卡方检验进行分析；两读者间主观评估结果的一致性采用Kappa检验进行分析。[结果]70 kVp组及100 kVp组患者年龄、性别及胸廓横径、前后径均无显著统计学差别。70 kVp组MPA、RPA、LPA、叶肺动脉、肺动脉主干分叉平面患者背部脊柱旁肌肉的CT值及图像噪声均较100 kVp组高(P值均0.001)。70 kVp组相应肺动脉的SNR及CNR也较100 kVp组高(P值均0.001)。70 kVp组与100 kVp组的图像质量主观评分无显著统计学差异(1.03±0.16 vs.1.05±0.22, P=0.559)。70 kVp组两观察者的一致性好(kappa=0.655,P0.001),100 kVp组两观察者的一致性亦为好(kappa=0.640,P0.001)。70 kVp组及100 kVp组的PE发病率无统计学差别(7 vs.7,P0.99)。80例患者,共720段中心性肺动脉及1600段外周性肺动脉纳入分析。两组中心性栓子及外周性栓子的诊断准确性无统计学差别(P0.05)。70kVp组的患者所接受的辐射剂量较100 kVp组降低了80%,对比剂用量减少了1/3。[结论]在疑似肺栓塞患者中,采用70 kVp管电压联合大螺距、迭代重建算法及40mL对比剂CT肺动脉成像是可行的,在获得满足诊断图像质量的同时,不仅降低了80%的辐射剂量,还减少了1/3的对比剂用量。第二部分基于双源双能量CTPA低辐射剂量扫描方案优化研究[目的]比较肺栓塞(pulmonary embolism,PE)随访患者前后两次行双源双能量不同扫描方案CT肺动脉血管成像(computed tomography pulmonary angiography,CTPA)检查的图像质量、辐射剂量及诊断准确性,旨在为临床选出最佳的双源双能量CT扫描参数。[材料和方法]33例(男25例,女8例,年龄13～69岁,平均年龄35岁)疑似肺栓塞的随访患者前后行两次双源双能量CTPA(dual energy pulmonary computed tomography angiography,DE-CTPA)检查,前后两次检查的扫描方案根据管电压组合不同随机分配。根据不同扫描方案将两次DE-CTPA检查分为两组,第一组管电压为80/Sn140 kV,参考管电流为89/38 mAs,第二组管电压为100/Sn140 kV,参考管电流为89/76 mAs,其余参数均一致：开启实时动态曝光剂量调节(CARE Dose 4D),准直器为64×2×0.6mm,螺距为0.9,旋转时间为0.28 s。均采用团注示踪法触发扫描,监测肺动脉主干100 HU延迟6s触发扫描,两组对比剂用量均为80 mL,均通过肘静脉以4 ml/s的速率注入,随后以相同的速率注入40 mL生理盐水。由一名医师在原始薄层横断面融合图像上测量每名患者前后两次检查肺动脉主干(MPA)、右肺动脉干(RPA)、左肺动脉干(LPA)、任一支右上叶肺动脉(RULA)、任一支右下叶肺动脉(RILA)、任一支左上叶肺动脉(LULA)、任一支左下叶肺动脉(LILA)、肺动脉主干分叉平面患者体外空气及背部脊柱旁肌肉的CT值和标准差(SD),并计算图像的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR)。采用双能量Lung PBV软件进行数据图像后处理及分析,可得到双能量肺灌注图像,双能量肺灌注图像选择Fusion Definition中灰阶8比特(Bit),PET Rainbow(16 Bit)进行功能伪彩图的分析。两名放射科医师对CTPA图像以5分法进行主观评分,对双能量肺灌注图像以3分法进行主观评分。对于肺灌注缺损的评估,两名放射科医师分别独立观察所有的双能量肺灌注图像,以段为单位,进行3分法评分：0分代表正常灌注,1分代表灌注减低,2分代表灌注明显缺损；记录肺内灌注异常的位置及数目,并计算灌注缺损分数。对于诊断准确性的评估,所有CTPA图像由两名放射科医师在不清楚患者病史及扫描方式的情况下分别独立观察,医师记录患者是否存在肺栓塞,并记录栓子的位置和数量,意见不一致时,在清楚患者病史,临床资料及其他影像学检查结果的情况下,两读者共同商议并由高年资放射科医师评估分析,将两读者观察CTPA栓子的商议结果,及结合高年资放射科医师评估两读者意见不一致图像的最后结果作为评估肺栓塞诊断准确性的参考标准。记录每名患者的CT容积剂量指数(CT volume dose index,CTDIvol)及剂量长度乘积(dose-length product, DLP),并计算每名患者的有效剂量(effective dose, ED).,采用配对t检验比较图像客观质量(CT值、SNR、CNR及图像噪声)及辐射剂量(CTDIvol、DLP及ED),采用配对t检验比较各组两名医师的肺灌注缺损分数,两组的主观图像质量评分采用两相关样本非参数检验进行分析,两名医师对CTPA图像及双能量肺灌注图像的主观评估结果一致性进行Kappa检验,两组CTPA图像PE的诊断准确性行卡方检验。[结果]第一组的肺动脉平均CT值(363.9±90.7 HU)高于第二组(305.0±100.4HU,P=-0.006),第一组的图像噪声(9.6±1.4 HU)比第二组高(7.1±1.3 HU,P0.001)。两组的平均SNR和CNR均无显著统计学差异(38.9±11.3 vs.44.4±16.3,P=0.099；33.5±10.7 vs.36.6±15.5,P=-0.317)。两名医师评估CTPA图像及双能量肺灌注图像的一致性分别为好(kappa=0.784,P0.001)和非常好(kappa=0.887,P0.001)。各组两名医师的肺灌注缺损分数均无显著统计学差异(P均0.05)。33例患者行两次DE-CTPA检查,共594段中心性肺动脉及1320段外周性肺动脉纳入分析。读者1评估两组患者的PE诊断准确率分别为90.7%和97.0%,中心性栓子的诊断准确率分别为98.3%和99.3%,外周性栓子的诊断准确率分别为98.5%和99.1%；读者2评估两组的PE诊断准确率分别为93.9%和93.9%,中心性栓子的诊断准确率分别为98.7%和99.0%,外周性栓子的诊断准确率分别为97.7%和98.8%,均无显著统计学差异(P均0.05)。第一组的ED(1.31±0.35 mSv)低于第二组的ED (2.41±0.57 mSv, P0.001),较第二组辐射剂量降低了45.8%。[结论]双源双能量CT肺动脉成像,采用80/Sn140 kV扫描方案能在降低辐射剂量的同时获得满足诊断的图像质量。
【关键词】：CT肺动脉成像 肺栓塞 辐射剂量 迭代重建算法 对比剂 双能量CT 肺栓塞 图像质量 辐射剂量 诊断准确性
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R563.5;R816.41
【目录】：

• 中文摘要3-9
• ABSTRACT9-17
• 前言17-24
• 参考文献21-24
• 第一章 70kVp管电压、40mL对比剂CT肺动脉成像的可行性研究24-48
• 1 研究目的24-25
• 2 材料与方法25-29
• 3 结果29-30
• 4 讨论30-34
• 5 结论34-35
• 论文表格及图片35-44
• 参考文献44-48
• 第二章 基于双源双能量CTPA低辐射剂量扫描方案优化研究48-73
• 1 研究目的48
• 2 材料与方法48-53
• 3 结果53-55
• 4 讨论55-58
• 5 结论58-59
• 论文表格及图片59-70
• 参考文献70-73
• 缩写词简表73-74
• 攻读硕士期间的成果74-75
• 致谢75-77

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本文编号：823977