低辐射剂量扫描序列组合在头颈部CT减影血管造影中的可行性研究

发布时间：2018-04-17 22:33

  本文选题：CT减影血管造影 + 低剂量　； 参考：《南方医科大学》2014年硕士论文

【摘要】：研究目的： 1.尝试通过分别改变头颈部CT减影血管造影中平扫期及动脉期的扫描参数,探讨其对头部血管图像质量的影响。 2.尝试通过分别改变头颈部CT减影血管造影中平扫期及动脉期的扫描参数,探讨其对减影图背景图像质量的影响。 3.探讨辐射剂量与减影图像质量的关系,最终降低头颈部CT减影血管造影的辐射剂量。 材料和方法： 第一部分：CT减影血管造影(Digital subtraction CT angiography, DSCTA)的颅底骨血管模型实验 1.1实验材料 颅底骨标本1个,输液管1根,60m1注射器1个,60%复方泛影葡胺注射液(20m1：12g,海普药业)20m1,生理盐水100ml,300ml空水瓶1个,固定胶带1根。 1.2实验方法及步骤 1.2.1用输液管经颅底破裂孔穿行,紧贴颅中窝制作成1个颅底血管模型并用胶带固定。 1.2.2复方泛影葡胺注射液与生理盐水按1：20的比例稀释,用注射器抽取60m1,与模型的输液管连接,出口端接入空水瓶。1.2.3采用美国通用电器公司64排VCT XT螺旋CT扫描机；扫描方式：螺旋扫描；层厚及层间距均为0.625mm,pitch为0.969：1,球管旋转时间0.4秒/圈,矩阵512x512,探测器宽度为64x0.625mm,扫描层数共178层；把标本固定在头架上,先进行平扫,管电压为100kV,管电流分别为100mA、200mA.300mA,400mA、500mA、600mA、700mA,然后对输液管注入造影剂直至管内完全充盈,重复平扫扫描序列,管电压改为120kV,管电流分组不变,各分7组。所得图像传至GE AW4.4工作站作后处理。 1.2.4利用工作站的Add/Sub功能进行图像减影处理,把增强扫描时不同管电流的图像分别减去平扫不同管电流的图像,一共获取49组减影图像,再进行三维容积重建。 1.3图像质量的主观评价方法：由两位医生用双盲法对减影图颅骨的去除情况进行评价分析,Ⅰ级为减影图里输液管显示清晰,颅骨骨质基本去除,无残影干扰；Ⅱ级为颅骨有少许残留,不影响输液管的观察；Ⅲ及为颅骨有大量残留,输液管观察不清。记录并统计各级的例数。 1.4图像质量客观评价方法：在颅底输液管与扫描方向垂直的图像中,以颅底的蝶鞍层面为中心,连续选择上下2层共5层,在双侧输液管内画一个直径2mm的感兴趣区(ROI),测量其CT值标准差(SD)记为输液管噪声。在后颅窝画一个直径30mm的感兴趣区,测量其CT值标准差记为本底噪声,每组各测量5次,所有图像选取的层面均一致。对图像进行双盲法处理。所得数据取均值。上述指标均在5倍放大的图像中测量。 1.5辐射剂量统计 从机器自动生成的每组扫描后的剂量统计表里记录各组的容积CT剂量指数(CTDIvol)和剂量长度乘积(DLP),然后根据不同的减影组合把平扫与增强的剂量相加并记录。 1.6统计学分析 使用统计学软件SPSS17.0进行数据处理。观察指标数据用均数±标准差表示。采用Kruskal-Wallis test多个独立样本非参数秩和检验及相关性分析,分别比较平扫与增强扫描各组间管电流与本底噪声及输液管噪声的差异和对应关系,利用相关性分析比较各减影图图像质量(本底噪声)和辐射剂量的对应关系。第二部分：头颈部CT减影血管造影低剂量扫描序列的临床应用 2.1研究对象筛选2012年7月至2013年5月所有拟行头颈CTA检查,体质指数(BMI)在正常范围(18.5kg/m2-25kg/n2),年龄大于18岁的成年人,并排除造影剂过敏试验阳性以及有心肾功能不全不适合做CT血管造影检查的受检者共90例,根据不同的扫描参数组合随机分为3组。A组为常规剂量组,男19例,女11例,年龄18-76岁,平均40±16.16岁。B组与C组为对照组,B组男20例,女10例,年龄18-79岁,平均50±11.43岁。C组男17例,女13例,年龄19～82岁,平均48±16.23岁。所有受检者检查前均签署知情同意书。 2.2扫描技术 采用美国通用电器公司64排VCTXT螺旋CT扫描机；扫描方式：螺旋扫描；层厚及层间距均为0.625mm,pitch为0.969：1,球管旋转时间0.4秒/圈,矩阵512x512,探测器宽度为64x0.625mm,扫描范围为370mmm。对比剂为欧乃派克(350mgI/ml),剂量70m1,流速5.0ml/S,紧接着以同样的流速注入生理盐水30m1。A组为常规剂量组,增强扫描及平扫的管电压均为120Kv,管电流均为为600mA。B组与C组增强扫描管电压为120Kv,平扫管电压为100Kv；B组管电流为400mA。C组再降低扫描条件,管电流设为250mA。所得图像传至GE AW4.4工作站作后处理。 2.3图像重建及质量评估 客观评估：(1)在轴位上于双侧大脑中动脉M1段、大脑前动脉A1段、大脑后动脉P1段、双侧颈总动脉、基底动脉中心分别放置一个直径约2mm的圆形感兴趣区(Region of Interest,ROI),测量相应血管内的CT值的平均值(Mean).(2)在上述同一层面上分别于头颈旁空气中放置一个直径30mmm左右大小的ROI,测量其CT值标准差的平均值记为本底噪声(SD)。(3)计算各组的信噪比(SignalTo Noise Ratio, SNR),公式为SNR=Mean/SD。上述指标均在5倍放大的图像中测量。 主观评估：由两名经验丰富的医师分别双盲法利用AW4.4工作站对各组图像血管进行容积再现(volume rendering, VR)及最大密度投影(maximum-intensity-projection, MIP)处理并结合轴位图像进行对比分析,根据文献分4个等级评价图像质量：4分(优秀),血管显示清晰,无骨残留,所有颅内血管管壁显示良好,远端分支显示清晰；3分(良好),血管结构尚清晰,边缘略模糊,少量残留骨,一半以上的管腔可显示,远端分支显示尚清晰；2分(尚可),有较多骨残留或者不足一半的管腔可显示,但不影响对血管的观察,远端分支显示稀疏,部分不能显示；1分(差),大量的骨残留或伪影影响对血管的观察,远端分支显示不清,不能满足诊断要求。 2.4辐射剂量统计 从机器自动生成的每组扫描后的剂量统计表里记录不同剂量组各受检者接受的辐射剂量,包括容积CT剂量指数(CTDIvol, mGy)和剂量长度乘积(Dose DLP, mGy. cm),并换算成吸收剂量,公式为E=DLPxW,单位为mSv,其中w为不同器官的权重因子,颅脑为0.0023。 2.5统计学分析 观察指标数据用均数±标准差表示。使用统计软件SPSS17.0进行数据处理,方差齐者用One-way ANOVA方差分析；方差不齐者采用非参数秩和检验(Kruskalwllis test)进行统计学分析,P0.01认为有统计学意义。两名医师的观察一致性判定,采用Kappa检验进行评价,K0.07认为一致性较好。 结果：第一部分：DSCTA的颅底骨血管模型实验 1.1不同增强扫描与平扫管电流减影的自由组合对图像质量的影响 增强扫描管电流固定,平扫管电流的改变与本底噪声有明显统计学意义(P0.01)并呈高度负相关(r0.7,P0.01)；平扫管电流不变,增强扫描管电流的改变与本底噪声有明显统计学意义(P0.01),其中平扫管电流固定在100mA与300mA组时增强扫描管电流与本底噪声无明显相关性(P0.05),200mA组为中度负相关(r=-0.586,P0.01),其余组并呈高度负相关(r0.7,P0.01)；当增强扫描及平扫管电流均大于400mA时各组本底噪声与管电流的相关性明显下降(r0.7)；平扫及增强扫描管电流的改变与输液管噪声无统计学意义(P0.05)。 1.2不同平扫与增强扫描管电流减影的自由组合对图像主观质量的影响49组减影图经过VR及MIP重建后,两位医师对图像资料评价Ⅰ级的分别有41例及44例,Ⅱ级的分别有8例及5例,图像资料评价未出现评价Ⅲ级的图像。各级评分例数在各减影组合中的分布无明显规律性。 1.3不同增强及平扫管电流下本底噪声与辐射剂量存在中度负相关性(r=-0.679,P0.01)。 第二部分：头颈部DSCTA低剂量扫描序列的临床应用 2.1不同扫描参数各组客观图像质量评价。各组头颈血管内CT平均值(Mean)比较差异无统计学意义(P0.05)；A组与B组之间的噪声(SD)及信噪比(SNR)比较差异无统计学意义(P0.05),C组与A组及B组之间的噪声(SD)及信噪比(SNR)比较差异有统计学意义(P0.01)。 2.2不同扫描参数各组主观图像质量评价。两位医师主观诊断基本一致(Kappa0.7)A组与B组之间VR、MIP评分(平均分)差异无统计学意义(P0.05),C组与A组及B组在VR、MIP评分(平均分)差异有统计学意义(P0.05)。颅骨去除情况评分差异无统计学意义(P0.05)。 2.3不同组辐射剂量对比。各组辐射剂量对比差异有统计学意义(P0.01)。B组、C组比A组辐射剂量分别降低了29.7%和53.3%。 2.4三组受检者在身高、体重、体重指数及年龄上的差异无统计学意义。 结论： 应用低剂量扫描序列的头颈DSCTA能在一定程度上降低病人所接受的辐射剂量,并且能保证减影后头颈血管解剖结构的完整性及诊断结果的一致性。DSCTA中骨质去除是否彻底与X线质量无明显关系。根据我们的经验总结,增强扫描120kV400mA与平扫100kV400mA的序列组合能满足影像诊断需要并同时降低了辐射剂量29.7%,可予以推广。
[Abstract]:Purpose of study :

1 . To investigate the effect of CT subtraction angiography on the quality of head vessel image by changing the scanning parameters of the CT subtraction angiography and the arterial phase respectively .

2 . To explore the effect of CT subtraction angiography on the image quality of subtraction image by changing the scanning parameters of CT subtraction angiography and arterial phase , respectively .

3 . To discuss the relationship between radiation dose and image quality , and finally reduce the radiation dose of CT subtraction angiography in head and neck .

Materials and methods :

Part I : Experimental study of skull base vessel model of CT subtraction angiography ( DSCTA )

1.1 Experimental Materials

1 piece of skull base specimen , 1 infusion tube , 1 60ml syringe , 60 % of compound panthamine injection ( 20m1 : 12g , Haipu Pharmaceutical Co . ) 20m1 , physiological saline 100ml , 300ml empty water bottle 1 , fixed adhesive tape 1 .

1.2 Test methods and procedures

1.2 . 1 Use the infusion tube to puncture through the skull base fracture hole , close the middle cranial fossa into one skull base vessel model and fix it with adhesive tape .

1.2 . 2 The compound panthamide injection is diluted 1 : 20 according to the proportion of 1 : 20 , and 60ml is extracted with a syringe , connected with the infusion tube of the model , and the outlet end is connected with the empty water bottle .
Scanning mode : helical scan ;
The thickness of the layer and the spacing of the layers are 0.625mm , 0.969 : 1 , the rotation time of the bulb tube is 0.4 seconds / circle , the matrix 512x512 , the width of the detector is 64x0.625mm , and the scanning layer number is 178 layers ;
Fix the specimen on the headframe , perform the plain scan first , the tube voltage is 100kV , the tube current is 100mA , 200mA , 700mA , 400mA , 500mA , 600mA , 700mA , then inject the contrast agent into the infusion tube until the tube is completely filled , repeat the plain scan scan sequence , change the tube voltage to 120kV , the tube current packet is unchanged , and each group 7 groups . The obtained image is transmitted to the GE AW4.4 workstation for post - processing .

1.2 . 4 Use the Add / Sub function of the workstation to perform image subtraction processing , subtract the images of different tube currents at the time of the enhancement scanning , subtract the images of different tube currents respectively , obtain 49 groups of subtraction images , and then perform the three - dimensional volumetric reconstruction .

1.3 The subjective evaluation method of image quality : Two doctors used double - blind method to evaluate the removal of the skull of the subtraction map .
Grade 鈪，

本文编号：1765616