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256层iCT低剂量扫描—双空间多模型迭代算法重建技术在肝脏肿瘤中的临床应用

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摘要

第一章 前言

第二章 材料与方法

2．1 一般资料

2．2 研究方法

第三章 结果

3．1 各组有效辐射剂量

3．2 图像质量客观指标分析结果

3．3 图像质量主观指标分析结果

3．4 附图

第四章 讨论

4．1 本研究设计思路及相关分析

4．2 低剂量扫描-FBP重建对图像质量客观指标的影响

4．3 低剂量扫描对图像质量主观指标的影响

4．4 iDose 4-4迭代重建对图像质量影响相关分析

4．5 iDose 4-4迭代重建对图像质量客观指标的影响及比较

4．6 iDose 4-4迭代重建对图像质量主观指标的影响及比较

4．7 本研究所存在的不足

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间成果

致谢

声明

统计学证明

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摘要

目的:探讨256层iCT低剂量扫描-双空间多模型迭代算法(iDose4-4)重建技术在肝脏肿瘤中的临床应用价值。通过降管电压、提高管电压、降管电流时间的三种方法，使得有效剂量同等降低50％，门静脉期随机进行常规剂量组、50％低剂量组检查，前者采用FBP重建，后者分别采用iDose4-4、FBP重建，比较在采用FBP重建的基础上，常规剂量组与50％低剂量组、50％低剂量各组间图像质量的差异;在各50％低剂量组采用iDose4-4重建基础上，比较其与常规剂量组以及各50％低剂量组间图像质量的差异;比较50％低剂量-iDose4-4迭代重建组与其相应FBP重建组间的图像差异。
　　 材料和方法:
　　 1.纳入及排除标准纳入标准:选择年龄＞18岁，体重指数(BMI)正常（21～25kg/m2）、已确诊后复查的肝脏肿瘤患者46例;
　　 排除标准:严重肾功能不全（肌苷清除率≤120umol/L）、心功能不全、已知碘造影剂过敏史、怀孕或哺乳妇女、有明显运动伪影、严重肝功能不全或其他影响肝脏血流动力学的疾病，如脂肪肝等、前腹壁皮下脂肪层过于菲薄，而无法测量，以及各组间憋气幅度差异较大者亦给予剔除。
　　 本研究经医院伦理委员会批准并在其监督下进行，所有研究对象均签署知情同意书。
　　 2.扫描参数:扫描前准备:检查前15min口服胃肠道对比剂纯水500～800ml，上检查台前再口服200ml，并训练病人呼吸和屏气，嘱其检查中尽量保持一致的屏气幅度;扫描设备及方法:使用Philips Brilliance256层螺旋CT，层厚1.5mm，螺距0.9;准直:128×0.625;分辨率:标准;X线管旋转速度:0.75s/圈;FOV:350;矩阵:512×512;窗宽/窗位:250Hu/50Hu。使用高压注射器经前臂静脉注射碘必乐(370mg I/ml)，按每公斤体重1.5ml计算用量，总剂量≤100ml;注射流速:4ml/s，双筒注射器加用小剂量20ml生理盐水冲洗。注射对比剂30后使用常规剂量进行动脉期扫描，60S后（门脉期）立即随机进行常规剂量(120KV，250mAs，A组)、50％有效剂量（B组:120KV，125mAs;C组:140KV，85mAs;D组:100KV，210mAs）扫描;扫描体位及范围:采用仰卧位，屏气状态扫描，扫描范围自膈肌至肝下缘或肝脏病变最下缘。
　　 3.图像处理方式:原始图像采用层厚1.5mm，重建层厚5mm，层距3mm，矩阵:512×512。常规剂量组采用FBP重建，降50％有效剂量组分别采用双空间多模型迭代算法(iDose4-4)和FBP重建，相应得到七组图像，分别记做:A组、B1组、B2组、C1组、C2组、D1组和D2组。门脉期常规剂量及低剂量重建图像传至PACS工作站进行观察、分析。
　　 4.图像观察评价: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，图像被随机分配给每位阅片者，同时，病人的名字、年龄、性别，图像参数、扫描剂量、重建方式、检查号等均被隐藏，诊断室的灯光在评估过程中保持在较适宜、一致水平。
　　 5.评价指标:客观指标:包括客观噪声、信噪比、对比噪声比。由一位高年资医师测量并记录各组图像的;测量窗宽、窗位:250Hu，50Hu;感兴趣区(RIO)的选择，采用复制、粘贴功能保证大小、形状一致，选择三/四个感兴趣区，取平均值;每一感兴趣区测三次，取平均值，大血管、伪影处尽量小心避免，ROI面积为100±6.8mm2。测量门静脉主干层面，左内、外叶、右前、后叶CT值的均值(ROI肝脏)，其CT值的标准差(SD)作为图像噪声;测量右侧竖脊肌CT值均值(ROI肌)、前腹壁皮下脂肪的标准差（SD背景）;按下列公式计算对比噪声比(CNR)及信噪比(SNR)，对比噪声比:CNR肝脏=（RIO肝-RIO肌）/SD背景;信噪比:SNR肝脏=RIO肝脏/SD背景。主观指标:分别由两位高年资医师同时评价图像质量主观指标，采用5分法评价主观图像质量、门静脉细小分支显示、病灶对比显示情况，4分法评价病灶诊断信度;两位阅片者意见不统一时经第3位腹部CT阅片专家进行评分后采用多数者的评分值。
　　 采用kappa(k)检验评价两位阅片人图像质量主观评分的一致性，分4级，＜0.20:几乎不一致;0.21-0.40:轻微一致;0.41-0.60:中等一致;0.61-0.80:较好一致;0.81-1.00:完美一致。
　　 6.辐射剂量:采用CT剂量指数(CTDI)，CT剂量长度乘积(DLP)及有效辐射剂量(ED)评价患者的辐射剂量;记录扫描过程中CTDI及DLP值，采用公式:ED=DLP*K计算患者的有效辐射剂量(K=0.015mSv.mGy-1)。
　　 7.统计学方法:用SPSS13.0统计软件进行统计学分析，客观指标:各组噪声、对比噪声、信噪比行正态性检验，正态分布且方差齐者，采用随机区组方差分析，组间两两比较，采用Bonferroni法，P＜0.05认为差异有统计学意义;非正态分布者及主观质量评分采用Wilcoxon秩和检验，P＜0.05为差异有统计学意义，两两比较，P＜0.0083认为差异有统计学意义。
　　 结果:
　　 1.有效辐射剂量46例受检者，常规剂量A组有效辐射剂量大致为其余各组的2倍，B、C、D三组间有效辐射剂量两两比较，差异均无统计学意义，三组间有效辐射剂量基本相等(P=0.999)。
　　 2.50％低剂量-FBP重建对图像质量的影响及组间比较
　　 (1)对图像客观指标的影响
　　 ①图像客观噪声:50％低剂量-FBP重建组均高于常规剂量A组（P＜0.001），D组最高，C2组最低。
　　 ②图像CT值:A组与B2组基本相等（P=0.260），A组高于C2组（P＜0.001），而低于D2组（P＜0.001）。
　　 ③图像CNR:50％低剂量-FBP重建组均低于常规剂量A组(P＜0.001)，D2组高于B2组(P＜0.001)，B2组高于C2组(P＜0.001)。
　　 ④图像SNR:50％低剂量-FBP重建组均低于常规剂量A组(P＜0.001)，D2组高于B2组（P=0.001），B2组高于C2组(P=0.001)。
　　 (2)对图像主观评分指标的影响
　　 ①图像质量主观评分:50％低剂量-FBP重建组均低于常规剂量A组（P＜0.001），B2、C2组主观质量评分高于D2组(P＜0.0083);
　　 ②门静脉细小分支的显示评分:除A组与D2组大致相等(P=0.038)，B2、C2组均低于A组(P＜0.001);
　　 ③病灶对比显示评分:50％低剂量-FBP重建组均低于常规剂量A组(P＜0.005);D2组高于B2、C2组（P＜0.001）;
　　 ④诊断信度评分:B2、C2组均低于A组，A组与D2组大致相仿（P=0.059）。
　　 3.双空间多模型迭代算法(iDose4-4)重建技术对图像质量的影响及组间比较
　　 (1)iDose4-4迭代算法重建技术对图像质量的影响:各降50％有效剂量-iDose4-4重建组较相应FBP重建组客观噪声显著降低，对比噪声比、信噪比明显升高，主观图像质量、门静脉细小分支显示、病灶对比显示评分、诊断信度明显提高（P均＜0.001）。
　　 (2)各组间比较
　　 ①图像客观噪声:D1组与A组大致相仿（P=0.305），B1、C1组低于A组（P＜0.001），C1组低于B1组(P=0.013);
　　 ②图像对比噪声比:D1组高于A、B1、C1组(P＜0.001)，A组高于C1组(P＜0.001)，而低于B1组(P＜0.001):
　　 ③图像信噪比:B1、D1组高于A组(P＜0.05)，D1组高于B1组(P=0.001)，C1组与A组大致相仿(P=0.206);
　　 ④图像主观质量评分:C1组高于A组、B1、D1组（P＜0.0083），B1组高于D1组(P=0.004)，D1组与A组大致相等(P=0.695);
　　 ⑤门静脉细小分支显示评分:D1组高于B1、C1组(P＜0.001)，D1组高于A组(P=0.006)，A组与B1组大致相仿(P=0.127)，B1组高于C1组(P＜0.001);
　　 ⑥病灶对比显示评分:D1组与A组大致相仿(P=0.394)，B1组低于D1组(P＜0.001)，而高于C1组(P＜0.001)。
　　 ⑦诊断信度评分:B1组、D1组诊断信度与A组大致相仿(P=0.132，P=0.058)，B1组低于D1组（P=0.005），而高于C1组（P＜0.001）。
　　 结论:
　　 1.采用FBF重建基础上，通过降低管电压（D2组）、提高管电压（C2组）、降低管电流时间（B2组）的方法，降低50％有效辐射剂量，均将造成图像噪声的升高，引起CNR和SNR的下降，以及图像主观质量不同程度的降低;降低管电压组（D2组）客观指标虽稍有下降，但其图像质量尚可用于临床诊断。
　　 2.采用双空间多模型迭代算法(iDose4-4)重建技术、有效剂量降低50％的情况下，通过降管电流时间（B1组）与降管电压（D1组）都可获得较好的、满足临床诊断的CT图像，但降管电压的方式（D1组）在提高图像的CNR、SNR、空间分辨力和密度分辨力上要优于降管电流时间（B1组）;提高管电压同时降管电流方式（C1组）获得的CT图像无法用于临床诊断。

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