腹部低剂量扫描联合迭代重建算法的可行性研究

发布时间：2020-05-29 21:59

【摘要】：目的:1.通过不同扫描条件的管电压(KV)、管电流(mA)对装有不同浓度对比剂水模的反复扫描,探讨管电压、管电流与对比剂浓度的关系,以及得到较好的图像质量的扫描条件管电压、管电流,为临床实验研究提供一定的依据。2.对三组患者扫描条件管电压、管电流范围的限定,上腹部增强扫描患者的有效辐射剂量、主观图像评分及客观评价的信噪比(signal noise ratio,SNR)、对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR)、图像噪声的比较,探讨上腹部低剂量螺旋CT扫描的可行性及低剂量扫描较合适的管电压、管电流。3.通过对自适应迭代重建-V(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction V,ASIR-V)不同重建水平的上腹部图像的主、客观评价,探讨ASIR-V降低图像噪声,优化图像质量最好的重建级别。方法:1.将碘剂、生理盐水按比例配制成实验水模,固定于CT质量确认模上,置于扫描床中心。选择人体腹部扫描条件,固定扫描条件(层厚、螺距、FOV等)不变,仅改变mAs或管电压,对配有不同碘浓度的七只试管进行扫描,测量CT图像的一定感兴趣区(region of interest ROI)的CT值(?X?SD,SD表示噪声值),计算得出SNR,并将常规扫描得到的CT值、图像噪声、SNR与改变扫描条件后的进行比较。观察不同扫描条件的管电压、管电流对CT值、图像噪声值及SNR的影响。2.收集2017年5月至2017年12月因临床怀疑有上腹部病变、需进行上腹部螺旋CT增强扫描且体重指数统计学上无差异、心肺肾功能正常的患者66人例,随机分为三组,扫描条件依次为(1)A组:管电压120KV,管电流范围100~250mA,噪声指数(noise index NI)选择10,管电流控制模式采用smart模式;(2)B组:管电压100KV,管电流范围100~250mA,NI选择10,管电流控制模式采用smart模式;(3)C组:管电压100KV,管电流范围100~250mA,NI选择12,管电流控制模式采用smart模式;固定层厚、螺距、FOV等其他扫描条件不变,所得图像采用ASIR-V40重建算法重建。扫描范围从膈顶至肝下缘,增强扫描对比剂1.3~1.5ml/kg,经肘静脉注入,注射速率为3ml/s。对扫描所得3组图像测量各期(平扫期、动脉期、门脉期、平衡期)的正常肝实质、腹主动脉、脾脏、胰腺、右侧腰大肌及前腹壁上方空气CT值及其标准差,定量计算不同组的信噪比、对比噪声比、图像噪声;依据图像噪声、对比分辨率及对病灶、解剖结构的显示,按1-5分(1分表示最差,5分表示最优)对各期图像的总体质量予以评分;并记录完成一次上腹部多期扫描DLP(Dose Length Product),计算完成一次多期扫描的有效辐射剂量。3.选择临床怀疑上腹部病变的病人21例,行上腹部增强多期扫描检查,扫描管电压100KV,管电流范围100~250mA,NI 10。通过测ASIR-V0%(FBP图像)、10%、20%...90%、100%11组图像的正常肝实质、腹主动脉、脾脏、胰腺、右侧腰大肌及前腹壁上方空气CT值及其标准差,定量计算不同组的图像噪声、信噪比(signal noise ratio,SNR)、对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR);各组图像的总体质量按1-5分(1分表示最差,5分表示最优)予以评分;记录完成一次上腹部多期扫描DLP(Dose Length Product),计算有效辐射剂量。计数资料采用随机区组方差分析,SNK检验进行多重比较,等级资料采用完全随机设计多个样本比较的秩和检验。结果:1.管电压为120KV时,管电流降到60mAs时,图像质量明显下降,达不到临床诊断标准;管电压为100KV,管电流降到120mAs时,图像质量明显下降,达不到临床诊断标准;管电压为80KV,管电流为200mAs或低于200mAs时,图像质量达不到临床诊断标准;管电压为70KV,管电流为200mAs或低于200mAs时,图像质量达不到临床诊断标准。CT值、SNR值均随对比剂碘浓度的升高而升高;CT值随电压升高而降低,而电压为100KV时,SNR值最大。2.三组患者体重指数差异在统计学上无意义,有效剂量差异有统计学意义,以A组患者的有效剂量最高,约10.01mSv。平均一期扫描剂量约2.50mSv,B、C组有效剂量分别是7.95mSv、5.94mSv,平均一期的扫描剂量一次为1.99mSv、1.49mSv。A、B、C三组中肝脏的CNR值、SNR差异均无统计学意义。A、B、C组的胰腺动脉期、门脉期,脾脏平扫期、动脉期,腹主动脉平扫期、动脉期,CNR值差异统计学上无意义,胰腺平扫期、平衡期,脾脏门脉期、平衡期,腹主动脉门脉期、平衡期差异统计学上有意义。A、B、C组的胰腺各期、脾脏动脉期及腹主动脉平扫期、动脉期SNR值差异统计学上无意义;脾脏平扫期、门脉期、平衡期及腹主动脉门脉期、平衡期SNR值差异统计学上有意义。三组不同扫描条件的各期图像主观评分统计学上无意义。3.动脉期,除正常肝实质不同组的CNR值差异无统计学意义,腹主动脉、脾脏、胰腺的CNR值差异存在统计学意义;其余各期,正常肝实质、腹主动脉、脾脏、胰腺不同迭代水平的CNR值、SNR值、背景噪声差异均存在统计学意义。主观评价:ASIR-V90%、100%重建的上腹部各期的图像比FBP图像质量差,评分均小于3;ASIR-V10%、20%、80%重建图像与FBP图像对比无统计学差异,其余百分数重建图像质量优于FBP图像,且以50%图像质量评分最高。21例患者上腹部扫描的平均DLP为525.96±104.00/mGy·cm,有效辐射剂量ED=7.89±1.56mSv。结论:1.水模研究表明,低剂量检查时,推荐扫描条件100KV,150mAs,能得到接近管电压120KV、200mAs图像质量的图像。2.降低管电压、管电流联合迭代重建算法可以明显减少患者扫描接受的辐射剂量,且不影响图像质量,建议扫描条件管电压为100KV、管电流100~250mA,NI选择10。3.随着迭代水平的增加,增强扫描各期图像的SNR值、CNR值逐渐增大,背景噪声逐渐降低。除ASIR-V90%、100%,其他重建水平优化低剂量上腹部图像是可行的,ASIR-V40%、50%、60%较常规FBP图像比,能明显改善低剂量上腹图像质量,其中ASIR-V50%最佳。
【图文】：

水模,图像质量评价,线对,方块

水模图像质量评价1-1A1级图像，，水模背景几乎没有噪声，能清楚显示3个方块内的线对数，扫描条件为120KV、

迭代重建算法,组图,可行性研究,主观评价

部低剂量扫描联合迭代重建算法的可行性研究硕士学位论表 2-11.图像质量主观评价组别平扫期动脉期门脉期平衡期A 组 4.82±0.39 4.77±0.43 4.72±0.46 4.68±0.48B 组 4.63±0.58 4.59±0.59 4.64±0.58 4.68±0.57C 组 4.66±0.48 4.67±0.48 4.76±0.44 4.71±0.46卡方 1.559 1.170 0.193 0.069P 值 0.459 0.557 0.908 0.966图 A1图 B1 图 C1
【学位授予单位】：广西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R816.5

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