本文關(guān)鍵詞：準(zhǔn)確制定腹部迭代重建低劑量CT掃描參數(shù)的方法及其臨床應(yīng)用研究

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【摘要】：研究背景輻射對(duì)疾病的診斷和治療發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,但同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)體造成不同程度的危害,包括致癌等問(wèn)題。X線計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography,CT)因具有較高的密度分辨率和較快的成像速度,在臨床上的應(yīng)用越來(lái)越廣,給疾病的診治帶來(lái)了巨大的幫助。但是,CT掃描對(duì)人體的輻射劑量也較大,單期掃描時(shí)不同部位的平均有效輻射劑量(Effective Dose,ED)約2.0mSv~20mSv,均顯著高于國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(International Commission on Radiological Protection,ICRP)推薦的1mSv/a的公眾受照射安全劑量限值。其中,全腹部腸道CT檢查因掃描范圍大、期相多,患者所接受的輻射劑量較大,成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。降低管電壓或管電流、增加螺距等是降低CT輻射劑量的常用方法,但是過(guò)度降低輻射劑量會(huì)導(dǎo)致CT圖像噪聲太大,不能滿足診斷需要,因而僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)掃描參數(shù)來(lái)降低輻射劑量的方法具有一定的限度。近年來(lái),為了進(jìn)一步降低CT掃描的輻射劑量,迭代重建(Iterative Reconstruction,IR)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于臨床。與傳統(tǒng)的濾過(guò)反投影(Filtered Back Projection,FBP)重建相比,IR去除圖像噪聲的能力較強(qiáng)。因此,采用IR允許更多地降低CT掃描的輻射劑量。但是由于缺乏科學(xué)、規(guī)范地制定迭代重建低劑量ct掃描參數(shù)的方法,現(xiàn)有文獻(xiàn)中還存在著低劑量掃描參數(shù)制定不夠準(zhǔn)確的問(wèn)題,或者是掃描參數(shù)偏高、輻射劑量未能充分減少而導(dǎo)致低劑量ct圖像質(zhì)量高于常規(guī)掃描,或者是掃描參數(shù)偏低、輻射劑量過(guò)度減少而導(dǎo)致低劑量ct圖像質(zhì)量顯著下降,致使其掃描方法難以在臨床上推廣應(yīng)用,不能有效地降低患者的受輻射劑量。因此,如何在保證圖像質(zhì)量滿足診斷的前提下準(zhǔn)確制定迭代重建低劑量ct的掃描參數(shù)成為臨床工作中面臨的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。既往研究中有采用水模實(shí)驗(yàn)估計(jì)低劑量ct掃描參數(shù)的方法,但欠準(zhǔn)確,也不全面,本課題擬在之前研究的基礎(chǔ)上,深入探索能夠更加準(zhǔn)確而全面地制定迭代重建低劑量ct掃描參數(shù)的方法。目的建立不同管電壓、管電流及重建算法條件下的水模ct圖像噪聲和輻射劑量組合曲線,并經(jīng)臨床研究檢驗(yàn)該曲線制定腹部迭代重建低劑量ct掃描參數(shù)的準(zhǔn)確性與可靠性,為準(zhǔn)確制定迭代重建低劑量ct掃描參數(shù)探索新的方法,從而促進(jìn)迭代重建在臨床的推廣應(yīng)用,降低ct檢查中患者的受輻射劑量。方法(1)模體試驗(yàn)用西門(mén)子第二代雙源ct掃描水模,管電壓分別設(shè)置為80kv、100kv、120kv,參考管電流時(shí)間乘積(后簡(jiǎn)稱參考管電流)從700mas降至50mas,每次減少50mas。每組掃描參數(shù)所得數(shù)據(jù)均采用fbp和正弦圖確定迭代重建3(sinogramaffirmediterativereconstruction3,safire3)兩種圖像重建方法進(jìn)行重建。掃描完成后,在ct工作站上測(cè)量不同掃描與重建方法所得水模ct圖像的噪聲,即ct值的標(biāo)準(zhǔn)差(standarddeviationofctattenuation,sd),一組圖像連續(xù)測(cè)量10個(gè)層面,取其平均值作為該組圖像的噪聲,同時(shí)記錄不同掃描參數(shù)的容積ct劑量指數(shù)(volumecomputedtomographydoseindex,ctdivol)。然后用配對(duì)t檢驗(yàn)比較掃描參數(shù)相同時(shí)不同重建方法的ct圖像噪聲,并用spss19.0擬合出各管電壓條件下的管電流—噪聲和管電流—ctdivol函數(shù),用excel繪制成組合曲線,并從中讀取出與腹部常規(guī)掃描參數(shù)圖像噪聲相等的、采用safire3重建的低劑量掃描參數(shù)。最后采用catphan500ct模體檢測(cè)所得低劑量掃描參數(shù)是否會(huì)對(duì)ct圖像的空間分辨率和密度分辨率造成影響,初步評(píng)價(jià)所得掃描參數(shù)的可靠性。(2)臨床實(shí)驗(yàn)搜集240例擬行全腹部腸道ct增強(qiáng)掃描的患者,根據(jù)bmi分為兩組,a組18.5kg/m2≤bmi23kg/m2,b組23kg/m2≤bmi27kg/m2。各組再隨機(jī)分為對(duì)照組(a1和b1)、低管電流組(a2和b2)和低管電壓組(a3和b3)三個(gè)亞組,管電壓、管電流及重建算法采用經(jīng)組合曲線讀取的參數(shù),其余掃描參數(shù)與掃描水模時(shí)相同。掃描完成后,由一名放射科醫(yī)師在工作站上測(cè)量各組患者肝臟、門(mén)靜脈、腹主動(dòng)脈、豎脊肌、膀胱、皮下脂肪和背景空氣等多個(gè)部位的ct值和sd,同時(shí)記錄每一次掃描的ctdivol、劑量長(zhǎng)度乘積(productofdoseandlength,dlp),在此基礎(chǔ)上計(jì)算各部位的信噪比(signalnoiseratio,snr)和肝臟、門(mén)靜脈、腹主動(dòng)脈的對(duì)比噪聲比(contrasttonoiseratio,cnr)等客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),以及每一次掃描的有效輻射劑量(effectivedose,ed)。由兩名放射科醫(yī)師在不知道掃描和重建方法的情況下采用盲法對(duì)所得各組ct圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。采用方差分析和非參數(shù)檢驗(yàn)對(duì)各組圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)和輻射劑量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,采用kappa檢驗(yàn)對(duì)兩位放射科醫(yī)師對(duì)各組圖像質(zhì)量主觀評(píng)分的一致性進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果(1)模體試驗(yàn)掃描參數(shù)相同時(shí),與fbp重建相比,safire3重建的圖像噪聲均顯著減少(p0.05),其中80kv組噪聲降低率為14.1%~25.9%,100kv組為22.4%~27.8%,120kv組為25.3%~28.7%,降低率隨著圖像噪聲的減小而增加。曲線擬合結(jié)果顯示,在實(shí)驗(yàn)條件下,參考管電流在50mas~600mas之間時(shí)與圖像噪聲的關(guān)系符合冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系,與ctdivol成直線相關(guān),決定系數(shù)r2均大于0.99,所得組合曲線客觀、準(zhǔn)確、全面地展示了不同管電壓、管電流及重建方法對(duì)圖像噪聲和ctdivol的影響。經(jīng)組合曲線讀取的與腹部常規(guī)掃描條件120kv/400mas/fbp(a1組)圖像噪聲相等的低劑量掃描參數(shù)為120kv/210mas/safire3(a2組)和100kv/410mas/safire3(a3組),與120kv/500mas/fbp(b1組)圖像噪聲相等的低劑量掃描參數(shù)為120kv/260mas/safire3(b2組)和100kv/500mas/safire3(b3組),各組掃描參數(shù)的空間分辨率均為5lp/cm,1%對(duì)比度的密度分辨率均為4mm,均能夠滿足診斷要求。(2)臨床實(shí)驗(yàn)(1)圖像噪聲a1、a2、a3組之間各部位的圖像噪聲差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p0.05),與預(yù)期的結(jié)果一致。(2)ct值與a1、a2組相比,a3組肝臟、門(mén)靜脈、腹主動(dòng)脈ct值明顯增高(p0.05),皮下脂肪ct值明顯降低(p0.05),其余部位的ct值無(wú)顯著變化(p0.05),a1、a2組之間各部位的ct值均無(wú)顯著性差異(p0.05)。(3)snr與a1、a2組相比,a3組門(mén)靜脈、腹主動(dòng)脈的snr明顯增高(p0.05),其余部位的snr無(wú)顯著變化(p0.05),a1、a2組之間各部位的snr差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p0.05)。(4)cnr與A1、A2組相比,A3組門(mén)靜脈、腹主動(dòng)脈的CNR顯著增高(P0.05),肝臟的CNR輕度增高,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),A1、A2組之間三個(gè)部位的CNR差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。(5)主觀圖像質(zhì)量評(píng)分A1、A2、A3組之間主觀圖像質(zhì)量評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。(6)輻射劑量與A1組相比,A2、A3組的CTDIvol(7.7mGy vs.16.5mGy,9.3mGy vs.16.5mGy)、DLP(352.5mGycm vs.749.7mGycm,424.8mGycm vs.749.7mGycm)、ED(5.3mSv vs.11.2mSv,6.4mSv vs.11.2mSv)均顯著降低(P0.05),A2組的CTDIvol、DLP、ED均低于A3組,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),與經(jīng)組合曲線預(yù)期的結(jié)果一致。(7)B組B1、B2、B3組之間圖像噪聲、CT值、SNR、CNR、主觀圖像質(zhì)量評(píng)分、CTDIvol、DLP及ED的差別與A1、A2、A3組之間類似。(8)兩位放射科醫(yī)師對(duì)各組圖像質(zhì)量的主觀評(píng)分一致性極好,kappa值在0.806~0.898之間。結(jié)論本課題在前人研究的基礎(chǔ)上首次采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)3種管電壓條件下的管電流—圖像噪聲及管電流—CTDIvol的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行了擬合,首次將管電流—噪聲(FBP重建)、管電流—噪聲(SAFIRE3重建)和管電流—CTDIvol曲線繪制于同一坐標(biāo)系內(nèi),并進(jìn)一步將3種管電壓條件下的曲線并列組合在一起繪制成組合曲線,直觀、全面地展示了不同掃描及重建方法對(duì)圖像噪聲和輻射劑量的影響,為簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地制定與常規(guī)掃描FBP重建圖像噪聲相等的腹部迭代重建低劑量CT掃描參數(shù)創(chuàng)造了條件。它的應(yīng)用將有助于促進(jìn)迭代重建在臨床的推廣應(yīng)用,從而充分發(fā)揮迭代重建的優(yōu)勢(shì),大幅度減少腹部CT檢查中患者的受輻射劑量。
【關(guān)鍵詞】：體層攝影術(shù) X線計(jì)算機(jī) 水模 迭代重建 圖像質(zhì)量 輻射劑量 管電流—噪聲曲線 管電流—CTDIvol曲線 腹部 腸道
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R814.2
【目錄】：

• 縮略語(yǔ)表5-7
• 中文摘要7-11
• Abstract11-17
• 前言17-18
• 文獻(xiàn)回顧18-31
• 第一部分 不同掃描和重建參數(shù)條件下水模CT圖像噪聲和輻射劑量組合曲線的建立31-53
• 1 材料與方法32-35
• 1.1 掃描對(duì)象32
• 1.2 檢查設(shè)備與方法32-33
• 1.3 圖像重建33
• 1.4 測(cè)量水模CT圖像噪聲33-34
• 1.5 記錄輻射劑量34
• 1.6 生成管電流—噪聲、管電流—輻射劑量(CTDIvol)曲線34
• 1.7 確定腹部低劑量CT掃描參數(shù)34-35
• 1.8 檢測(cè)腹部低劑量CT掃描參數(shù)所得圖像的空間分辨率和密度分辨率35
• 1.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析35
• 2 結(jié)果35-46
• 2.1 水模掃描與圖像重建35-39
• 2.2 圖像噪聲39-41
• 2.3 輻射劑量41-42
• 2.4 管電流—噪聲、管電流—輻射劑量（CTDIvol）組合曲線42-43
• 2.5 腹部低劑量CT掃描參數(shù)43-45
• 2.6 腹部低劑量CT掃描參數(shù)的空間分辨率和密度分辨率45-46
• 3 討論46-51
• 3.1 SAFIRE的的臨床應(yīng)用用及存在的問(wèn)問(wèn)題46-48
• 3.2 水模在制定迭代重建低劑量CT掃描參數(shù)中的應(yīng)用48-49
• 3.3 經(jīng)組合曲線制定低劑量CT掃描參數(shù)更加全面、準(zhǔn)確、方便49-51
• 4 結(jié)論51-53
• 第二部分 經(jīng)組合曲線制定腹部迭代重建低劑量CT掃描參數(shù)的可靠性研究53-71
• 1 材料與方法53-57
• 1.1 患者一般資料及實(shí)驗(yàn)分組53
• 1.2 圖像采集與重建53-54
• 1.3 圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)54-55
• 1.4 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)55-56
• 1.5 輻射劑量評(píng)估56
• 1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析56-57
• 2 結(jié)果57-66
• 2.1 患者一般資料57
• 2.2 CT值57-59
• 2.3 圖像噪聲59-60
• 2.4 信噪比60-61
• 2.5 對(duì)比噪聲比61-62
• 2.6 圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)62-64
• 2.7 輻射劑量64-66
• 3 討論66-69
• 3.1 CT腸道造影檢查的優(yōu)點(diǎn)與不足66
• 3.2 降低管電流與降低管電壓在迭代重建低劑量CTE中的作用比較66-67
• 3.3 降低管電壓對(duì)CT圖像質(zhì)量的影響67-68
• 3.4 體重或BMI對(duì)個(gè)體化掃描參數(shù)及降低輻射劑量的作用68-69
• 3.5 經(jīng)組合曲線讀取低劑量CT掃描參數(shù)的可靠性和準(zhǔn)確性的綜合評(píng)價(jià)69
• 4 結(jié)論69-71
• 小結(jié)71-72
• 參考文獻(xiàn)72-84
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷和研究成果84-85
• 致謝85

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 許靜;CT、DSA設(shè)備輻射劑量的測(cè)量與研究[D];泰山醫(yī)學(xué)院;2014年

2 秦好樸;嬰幼兒胸部X線數(shù)字化高電壓攝影技術(shù)的研究[D];河北醫(yī)科大學(xué);2015年

3 侯毅;寶石CT“雙低”技術(shù)在冠脈成像中的臨床應(yīng)用[D];山西醫(yī)科大學(xué);2016年

4 蔡湘琴;卷莢相思種子~(60)Co-γ輻射誘變效應(yīng)的初步研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2016年

5 呂志征;C-arm CT在神經(jīng)介入手術(shù)中輻射劑量的研究[D];吉林大學(xué);2016年

6 辛立旭;迭代重建技術(shù)（ASIR-V）在胸部CT檢查中降低輻射劑量的初步研究[D];蘇州大學(xué);2016年

7 楊朝慧;低劑量64排螺旋CT冠狀動(dòng)脈成像掃描技術(shù)研究[D];山西醫(yī)科大學(xué);2014年

8 李勰;低輻射劑量CT肺動(dòng)脈成像的臨床應(yīng)用研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2016年

9 王峰;準(zhǔn)確制定腹部迭代重建低劑量CT掃描參數(shù)的方法及其臨床應(yīng)用研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2016年

10 袁肖娜;迭代重建算法（iDose）在腹部CT掃描輻射劑量控制中的應(yīng)用研究[D];寧夏醫(yī)科大學(xué);2016年

本文編號(hào)：551388