迭代模型重建技术在低剂量胸部CT联合腰椎QCT扫描中的研究

摘要

第一部分 迭代模型重建技术联合低管电流对腰椎体模骨密度值准确性的研究 研究目的： 探讨迭代模型重建(IMR)（level为1，2，3）、滤波反射投影(FBP)和混合迭代重建算法(iDose4)(level为1，2，3，4，5，6)三种重建技术和低管电流对腰椎体模骨密度值准确性的影响。 材料与方法： 选用欧洲模拟脊柱体模(European Spine Phantom，ESP)(ESP)，编号145和QCT校准体模行多排螺旋CT扫描，扫描条件:管电压:120KV，管电流设置条件分别为 20、30、40、50、60mAs，床高 146mm，扫描层厚为 5mm、层间距为5mm，螺距0.976，球管转速0.5s/r，DFOV 500mm，矩阵512×512，床高146mm。重建层厚1mm,层间距1mm。原始数据扫描后行迭代模型重建(IMR)（level为1，2，3）、滤波反投影算法(FBP)、混合迭代重建技术(iDose4)(level为1，2，3，4，5，6)重建。记录ESP经CT扫描后生成的剂量单CT剂量容积指数(volume CT dose index，CTDIvol)、剂量长度乘积(dose length produce，DLP)。测量、记录噪声、信噪比(SNR)、对比噪声比（CNR）。比较采用不同重建技术和管电流时ESP的L1、L2、L3的骨密度值(BMD)的差异性和图像质量。 结果： 1. 管电压120KV不变时，mAs与CTDIvol、DLP具有相关性，且呈正相关(r=1，p＜0.05)，随着mAs增高，ESP体模辐射剂量增加。 2. ESP体模L1、L2、L3的BMD值，在同一迭代技术算法下，20、30、40、50、60mAs时，未见明显的统计学差异(p值均＞0.05)；相同mAs时，IMR （level为1，2，3）、FBP、iDose4(level为1，2，3，4，5，6)重建时，ESP体模L1、L2和L3的BMD值未见明显的统计学差异(p值均＞0.05)。 3.IMR（level为1，2，3）三组的图像噪声明显低于FBP组、iDose4各组，另外随着mAs不断的增加，图像噪声越来越低；IMR（level为1，2，3）三组的CNR明显高于FBP组、iDose4各组；20mAs条件下、IMR(level 2)组较FBP组图像组噪声降低了66.67%，CNR提高569%,差异有统计学意义(p＜0.01)。 结论： 迭代模型重建技术IMR(level 2)联合低管电流(20mAs)可降低辐射剂量，提高图像质量，同时满足骨密度测量值的准确性。 第二部分 迭代模型重建技术联合低管电流对胸部体模胸部CT图像质量影响的研究 研究目的： 探讨迭代模型重建(IMR)(Level 2）、滤波反射投影(FBP)和混合迭代重建算法(iDose4)(Level 4)三种重建技术和低管电流对胸部体模CT图像质量的影响。 材料与方法： 选用成人胸部体模(男性)行多排螺旋CT扫描，扫描条件如下:管电压:120KV,管电流设置分别为20、30、40、50、60mAs，扫描层厚为5mm、层间距为5 mm，螺距0.976，球管转速0.5 s/r，DFOV 500 mm，矩阵512×512。重建层厚1mm,层间距1mm。扫描后，原始数据行迭代模型(IMR)(Level 2）算法、滤波反投影算法(FBP)、混合迭代重建技术(iDose4)(Level 4)重建。记录胸部体模经CT扫描后生成的辐射剂量的报告单。测量、记录噪声、信噪比(SNR)、对比噪声比（CNR）。比较采用不同迭代算法下胸部体模的CT值和SD值的统计学差异和不同管电流下胸部体模的CT值和SD值的统计学差异，对胸部CT图像质量进行主观和客观评价。 结果： 1.管电压120KV不变时,mAs与CTDIvol、DLP具有相关性，且呈正相关(r=1,p＜0.05)，随着mAs增高，胸部体模辐射剂量增加。 2.不同的管电流和重建技术，胸部体模的CT值未有明显的统计学差异(p均＞0.05)，SD值则有明显的统计学差异(p均＜0.05))。且在mAs数值较小时，SD值则较大，相同 mAs 时,SD 值在不同的重建技术下差异有统计学意义(p 均＜0.05)。 3.管电流20 mAs、采用IMR迭代算法与管电流60 mAs、采用FBP迭代算法的纵隔窗和肺窗图像质量主观评分，差异均无统计学意义（P均＞0.05）,两名观察者对肺窗、纵膈窗的一致性好(Kappa值分别为0867、0.823)。 结论： 迭代模型重建技术IMR(level 2)联合低管电流(20mAs)可降低辐射剂量，提高图像质量。 第三部分 迭代模型重建技术在低剂量胸部联合腰椎QCT扫描中的临床应用 研究目的： 探讨迭代模型重建(IMR)和滤波反射投影(FBP)两组重建技术、低管电流对胸部CT图像质量和腰椎QCT测量骨密度值准确性的影响。 材料与方法： 收集体检科行胸部CT平扫，同时做腰椎QCT骨密度检查的健康体检人群，体重＜80kg，共 399 例，分低剂量组 20mAs 和常规剂量组 40mAs，分别采用20mAs、40mAs行胸部CT联合腰椎QCT扫描，扫描范围自胸廓入口处至第三腰椎椎体下缘水平，两组均行迭代模型重建(IMR)(Level 2），滤波反投影算法(FBP)重建，记录多排螺旋 CT 自动扫描后生成辐射剂量的报告单，剂量单 CT剂量容积指数(volume CT dose index，CTDIvol)和剂量长度乘积(dose length produce，DLP)。测量、记录噪声、骨密度值(BMD)、对比噪声比（CNR）。由两名主治医师对图像的质量进行主观评分。比较低剂量组和常规剂量组辐射剂量的差异、各组L1、L2、L3的BMD的差异性和对胸部CT图像质量进行客观和主观比较。 结果： 1.管电压不变时，低剂量组 CTDIvol 较常规剂量有明显的统计学差异(p=0.001),低剂量组较常规剂量组CTDIvol至少降低了60%。 2.低剂量组和常规剂量组分别行FBP、IMR(2)迭代技术重建后，四组L1-L3的BMD值比较，未见明显的统计学差异(p＞0.05)。 3.和常规剂量组(40mAs FBP)相比，低剂量组(20mAs IMR(2))图像噪声有统计学差异(p＜0.05)，低剂量组(20mAs IMR(2))图像噪声降低了55%(p＜0.05)，常规剂量组的SNR、CNR均明显的低于低剂量组,差异有统计学意义(p＜0.05)。 结论： 迭代模型重建技术IMR(level 2)联合低管电流(20mAs)可降低辐射剂量，提高图像质量，同时满足腰椎QCT测量BMD值的准确性。

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