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

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(20mAsIMR(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。