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全模型迭代重建技术联合矫形金属伪影减少技术对125I粒子植入术后CT图像评价研究

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摘要

英文缩略语表

前言

材料与方法

二、设备与方法

三、图像重建及分析

结果

一、患者一般情况

二、图像质量客观评价分析

三、图像质量主观评价分析

讨论

一、金属植入物在CT检查中产生伪影的机制

二、减少CT检查中金属植入物伪影的方法

三、IMR技术联合O-MAR技术消除金属伪影的原理和效果

结论

参考文献

综述 全模型迭代重建算法的研究及应用进展

攻读学位期间发表论文情况

致谢

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摘要

目的:
　　探讨全模型迭代重建(Model-Based Knowledge-Based Iterative Reconstruction，IMR)技术联合矫形金属伪影减少(Orthopedic Metal Artifact Reduction，O-MAR)技术对于提高CT图像质量以及减少125I放射性粒子伪影的应用价值。
　　材料与方法:
　　一、一般资料
　　收集2015年12月-2017年6月于大连医科大学附属第二医院行腹膜后125I放射性粒子植入手术并进行术后256CT随访的患者24例，其中女性15例，男性9例，年龄42-79岁，平均年龄55.8岁。
　　二、CT扫描及图像后处理
　　（一）扫描设备及参数
　　采用飞利浦256层MSCT(Phihps Brilliance iCT)扫描，扫描参数:管电压120kV，管电流采用X线剂量智能跟踪技术，准直器宽度128×0.625mm，螺距0.91mm，矩阵512×512。
　　（二）图像重建
　　所有原始数据使用飞利浦后处理工作站(EBW4.01工作站)进行处理分析。对CT扫描所获原始数据进行IMR(2级)、高级混合迭代重建(Hybrid Iterative Reconstruction，HIR)中的iDose4（4级）及FBP重建，每种重建方式再分为联合O-MAR重建和不联合O-MAR重建两种，利用多平面重建等进一步处理薄层图像得到相关数据。
　　三、图像质量评估
　　（一）图像质量客观评估
　　分别选取六种重建方法下图像粒子伪影最强的层面选择合适的感兴趣区进行观察和测量，测量粒子伪影的CT值及噪声值，同层面肌肉组织内的CT值和噪声值，背景对照选取皮下脂肪组织。根据公式计算出感兴趣区的伪影指数及对比噪声比。利用多平面重建等方法显示和选择125I粒子最长径的显示层面，测量粒子最长径。
　　（二）图像质量主观评估
　　重建后的图像经2名高年资影像科医生对图像质量进行独立的主观评分。评价的内容包括125I粒子伪影、125I粒子清晰度及瘤体和周围正常组织显示情况。对其结果行一致性检验。当两名医师判断结果不一致时，需一名有20年以上经验的医师判定差异最后达成共识评分。
　　四、统计学分析
　　采用SPSS24.0统计分析软件进行统计学分析。所有连续变量资料进行正态性及方差齐性检验，正态资料以均数士标准差（(x)±s）表示，偏态资料采用中位数和四分位间距表示。对2名医师的主观评分利用Kappa检验行一致性检验。IMR、IMR+OMAR、iDose4、iDose4+OMAR、FBP、FBP+OMAR六组不同重建方法下图像的主观评价指标比较采用Friedman检验，若存在显著差异，再进行Wilcoxon符号秩检验成对比较。六组间的对比噪声比、伪影指数、噪声值比较采用单因素重复测量方差分析，不符合球形假设检验时通过Greenhouse&Geisser方法校正，若存在显著差异，再进行两两比较，经Bonferroni调整P值。六组不同重建方法下测量的粒子长度分别与真实粒子长度进行配对t检验。统计学水准定为0.05。
　　结果:
　　一、图像质量客观评价
　　IMR算法的图像噪声低于iDose4及FBP算法，差异具有统计学意义(p＜0.05);IMR、iDose4、FBP算法联合O-MAR算法后图像噪声较未联合O-MAR技术显著降低，差异具有统计学意义(p＜0.001)。IM算法的伪影指数与iDose4算法无统计学意义，IMR算法伪影指数显著低于FBP算法，差异具有统计学意义(p＜0.05);IMR、iDose4、FBP算法联合O-MAR算法后图像伪影指数较未联合显著降低，差异具有统计学意义(p＜0.001)。IMR重建算法图像的对比噪声比显著高于iDose4及FBP组，差异具有统计学意义(p＜0.001)。联合O-MAR后对比噪声比减低，IMR与IMR+O-MAR组差异无统计学意义，iDose4及FBP组与联合O-MAR后图像对比噪声比差异具有统计学意义(p＜0.05)。IMR、IMR+O-MAR算法重建图像测得粒子长度与粒子真实长度无统计学意义，可反映出粒子真实长度;iDose4、iDose4+OMAR、FBP、FBP+OMAR算法重建图像测得的粒子长度与粒子真实长度差异具有统计学意义(p＜0.05)，不能反映粒子真实长度。
　　二、图像质量主观评价
　　两名医师一致性检验Kappa值为0.60;IMR重建算法的主观评分高于iDose4算法及FBP算法，差异具有统计学意义(p＜0.05);联合O-MAR技术较未联合O-MAR技术图像的主观评分差异不具有统计学意义。
　　结论:
　　一、IMR技术较iDose4及FBP技术可显著降低CT图像噪声，提高图像客观及主观质量，改善125I粒子及周围组织显示情况。
　　二、O-MAR技术可显著减少CT图像中125I粒子的伪影，降低噪声，提高图像客观质量。
　　三、IMR技术与O-MAR技术联合，相比iDose4及FBP技术（联合或不联合O-MAR技术），可最大程度减少CT图像中125I粒子周围伪影，降低图像噪声，提升图像主观及客观质量，改善粒子及周围组织的显示情况，为125I粒子植入术后的随访与疗效评估提供了更优的方案。

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