本文選題：輻射劑量 + 肺　； 參考：《第二軍醫(yī)大學》2013年博士論文

【摘要】：【研究背景】 在胸部疾病的多種檢查手段中，CT無疑是最敏感、最有價值的檢查方法之一。CT具有很高的密度分辨率，且無組織重疊等優(yōu)點，較胸部X線片而言，大大提高了病變檢出的敏感性和特異性。隨著多層螺旋CT的發(fā)展及廣泛普及，其應用數(shù)量急劇增加，據(jù)資料統(tǒng)計，2007年美國CT檢查次數(shù)較1980年增長了23倍，但常規(guī)胸部CT的輻射劑量大約是胸片的100倍。美國有高達2%的癌癥病例可能是由于CT掃描的輻射造成的[1]。CT電離輻射的致癌風險以及放射防護與安全問題開始成為關注的焦點。 因此當前世界CT研究的重點是如何在獲得滿足診斷要求圖像的前提下，盡可能使受檢者接受的輻射劑量減低。美國國家癌癥研究所（NLST）研究發(fā)現(xiàn)，低劑量CT篩查相比于胸片其檢出率高，能夠檢出更多的肺結節(jié)和肺癌（包括早期肺癌），研究結果表明，低劑量CT篩查組和胸部X片篩查組中陽性率分別為24.2%和6.9%。可以降低被檢者肺癌相關病死率20%[2]。然而，過度的降低劑量，又會導致相應的圖像噪聲的升高和對病灶診斷信心的降低。既往研究[3,4]表明，合理的CT參數(shù)對fGGO的客觀顯示非常重要，在一定程度上低劑量CT并不能完全反映fGGO的特征，輻射劑量過低，圖像噪聲增大，容易造成假象或漏診，尤其對部分有基礎肺疾病的人群，如：陳舊性肺結核、肺氣腫、肺纖維化等。 Li[3]等研究83例病理學證實的肺癌中，39％的fGGO因為能見度低被誤診。Funama等[4]通過仿真胸部磨玻璃密度結節(jié)體模研究發(fā)現(xiàn)，管電流降至21、45mAs時，CT值為-800HU或更低密度的模擬GGO結節(jié)漏檢率約為60%、36%，CT值高于-650HU的模擬GGO結節(jié)漏檢率分別為17%、8%，因此低劑量CT應用于肺部磨玻璃密度影的檢出有一定限度。 傳統(tǒng)濾波反投影（filtered back projection, FBP)是目前大多數(shù)商用CT機型所采取的標準CT重建技術。但它對噪聲和偽影較為敏感，因此限制了輻射劑量的降低。為彌補噪聲升高而導致的圖像質量下降，各廠商分別新開發(fā)出各種圖像后處理技術，比如GE公司的ASIR、Siemens的IRIS、Philips的iDose等，其核心均是迭代重建技術（Iterative reconstruction, IR）。國內外也有研究者采用IR技術對低劑量掃描的原始數(shù)據(jù)進行重建，研究發(fā)現(xiàn)，迭代重建技術有明顯降低輻射劑量，并使圖像噪聲減少的特點[5-10]。本研究通過仿真胸部體模及臨床對照研究相結合的方法探討迭代重建技術在低劑量胸部CT中應用的潛在價值，摸索一套適合肺內GGO篩查的低劑量方案。 第一部分迭代重建技術對低劑量胸部CT圖像質量影響的仿真體模研究 1.1輻射劑量和迭代重建技術對肺部HRCT圖像CT值影響的體模研究 【研究目的】評價輻射劑量和迭代重建技術iDose對肺部HRCT圖像CT值的影響。 【材料與方法】應用Philips Brilliance128排螺旋CT在5種不同的劑量水平（管電壓120kV不變，管電流200mAs、100mAs、50mAs、25mAs、10mAs）下對仿真胸部體模進行HRCT掃描，并分別采用傳統(tǒng)的濾波反投影（FBP）和迭代重建算法iDose（水平分別選4和7）進行重建。根據(jù)CT機器測定的CT劑量容積指數(shù)（CTDIvol）、劑量長度乘積（DLP）計算每次掃描的有效輻射劑量（ED），測量、記錄不同劑量水平、不同算法下的模型肺實質的CT值和SD值并進行統(tǒng)計學分析。【結果】不同管電流、不同重建算法條件下測得的肺實質CT值之間無明顯差異（p值均0.05）。SD值在不同管電流條件下有明顯的統(tǒng)計學意義（p值均0.05），且管電流越小，SD值越大。在同一劑量水平下，SD值在不同重建算法間有明顯的統(tǒng)計學意義（p值均0.05），迭代重建算法iDose可以明顯降低SD值，且iDose所選的水平越高，SD值越小�！窘Y論】低劑量HRCT掃描可以準確的測量肺實質的CT值，同時隨著劑量的降低，噪聲明顯增大。和傳統(tǒng)的濾波反投影（FBP)相比，迭代重建算法iDose可以明顯的改善噪聲,且不同的iDOSE水平降低噪聲的能力不一。 1.2應用迭代重建技術的低劑量HRCT評估肺磨玻璃密度結節(jié)可行性的體模研究 【研究目的】評價應用不同水平iDose迭代重建技術(Iterative reconstruction, IR)在低劑量HRCT中評估肺純磨玻璃密度結節(jié)（Pure ground glass nodule, pGGN）的可行性。 【材料與方法】應用Philips Brilliance128排螺旋CT在5種不同的劑量水平（管電壓120kV不變，管電流200mAs、100mAs、50mAs、25mAs、10mAs）下對含有9個5~12mm的pGGN的仿真胸部體模進行HRCT掃描，并分別采用傳統(tǒng)的濾波反投影（FBP）和iDose迭代重建技術（水平分別選4和7）進行數(shù)據(jù)重建。由兩名有經(jīng)驗的影像科醫(yī)師采用盲法對不同劑量水平、不同重建技術下顯示的pGGN的圖像質量進行主觀評價，并用Kappa檢驗評價觀察者間的一致性，測量并比較每次掃描的有效輻射劑量（ED）。【結果】對不同劑量水平、不同重建技術下顯示的pGGN的圖像質量進行主觀評價，兩名觀察者間的一致性中等或較好（k0.4）。在管電流低至10mAs水平時，各組pGGN均能顯示，結合iDose迭代重建技術后圖像質量明顯改善。25mAs采用idose-4/7重建后圖像的肺結節(jié)可見度評分優(yōu)于50mAsFBP重建后的圖像（p值0.001）�！窘Y論】128排螺旋CT實驗條件下10mAs可以檢出≥5mm的pGGN，結合iDose迭代重建技術后圖像質量明顯改善，有利于結節(jié)邊緣情況的顯示，為臨床方案的制定提供了參考依據(jù)。 1.3輻射劑量和迭代重建技術對CT測量肺磨玻璃密度結節(jié)體積準確性的影響 【研究目的】評價輻射劑量和迭代重建技術對測量磨玻璃密度結節(jié)（Ground glassnodule, GGN）體積準確性的影響�！静牧吓c方法】應用Philips Brilliance128排螺旋CT在5種不同的管電流水平（管電壓120kV不變，管電流200mAs、100mAs、50mAs、25mAs、10mAs）下對含有9個5~12mm的pGGN的仿真胸部體模進行CT掃描，掃描圖像采用1mm層厚，骨算法重建，并對重建圖像分別采用FBP和迭代重建技術iDose（水平選4）進行重建后傳送至工作站，使用Lung Nodule Assessment軟件測量模擬GGN的體積。計算每次掃描的有效輻射劑量（ED）。以管電流200mAs+FBP重建為對照組，計算其他各組的相對百分誤差（relative percent error, RPE）并進行統(tǒng)計學分析�！窘Y果】10mAs+FBP重建技術條件下，模擬GGN不能被軟件成功分離并計算出各自體積。與對照組相比，F(xiàn)BP重建技術下，100mAs、50mAs、25mAs條件下各組的RPE分別為（-0.96±1.28）、(-2.24±2.86)、(-11.97±5.48)，其中25mAs條件下的RPE與其他各組間具有明顯的統(tǒng)計學差異（p0.05），100mAs與50mAs間的RPE無明顯統(tǒng)計學差異（p0.05）。RPE與管電流呈顯著負相關關系（r=-0.739，p=0.000）。iDose重建技術下，與對照組相比，100mAs、50mAs、25mAs、10mAs條件下各組的RPE分別為（-0.095±0.39）、(-0.93±0.97)、(-2.18±3.07)、（-3.12±3.85），四組間的RPE具有統(tǒng)計學差異（F=7.605，p0.001），組間兩兩比較后發(fā)現(xiàn)，10mAs與其余各組間的RPE具有統(tǒng)計學差異（p0.05），其余各組間的RPE無統(tǒng)計學差異。【結論】不同輻射劑量和重建技術可以對磨玻璃密度結節(jié)體積測量產生影響，在肺內磨玻璃密度結節(jié)動態(tài)觀察時，應重視掃描參數(shù)和重建技術的一致。與傳統(tǒng)的FBP相比，iDose可以使低劑量圖像的噪聲降低，可以改善圖像質量，所獲得的磨玻璃密度結節(jié)體積誤差較小。 1.4不同濾波函數(shù)和重建技術對低劑量CT肺磨玻璃結節(jié)圖像質量影響的體模研究 【研究目的】評價應用不同濾波函數(shù)和重建技術在低劑量胸部CT中評估肺磨玻璃密度結節(jié)的可行性�！静牧吓c方法】應用Philips Brilliance128排螺旋CT在4種不同的劑量水平（管電壓120kV不變，管電流100mAs、50mAs、30mAs、25mAs）下對含有9個5~12mm的pGGN的仿真胸部體模進行CT掃描，并分別采用濾波反投影（FBP）標準（standard）濾波函數(shù)、FBP平滑（smooth）濾波函數(shù)和iDose迭代重建技術進行數(shù)據(jù)重建。對不同劑量水平、不同濾波函數(shù)和重建技術下顯示的pGGN的CT值、噪聲值及其圖像質量進行評價，測量并比較每次掃描的有效輻射劑量（ED）�！窘Y果】不同管電流、不同濾波函數(shù)和重建技術下所測得的GGN的CT值間均無明顯統(tǒng)計學差異（p均0.05）。各管電流水平下，F(xiàn)BP-standard下所測得的噪聲與FBP-smooth、iDose-4/6間具有明顯的統(tǒng)計學差異（p值均0.05）。50mAs、30mAs、25mAs水平下，F(xiàn)BP-smooth下所測得噪聲與iDose-4間無明顯統(tǒng)計學差異（p值均0.05）。50mAs條件下，iDose-4下測得的圖像噪聲接近100mAs+FBP下的噪聲。30mAs、25mAs條件下，iDose-6下測得的圖像噪聲接近100mAs+FBP下的噪聲。iDose-4重建的圖像質量均較FBP-標準濾波函數(shù)、FBP-平滑濾波函數(shù)重建的圖像質量好，均具有明顯統(tǒng)計學差異（p值均0.05）�！窘Y論】和FBP-標準濾波函數(shù)相比，F(xiàn)BP-平滑濾波函數(shù)可以降低低劑量圖像的噪聲，但圖像中結節(jié)邊緣過度平滑，導致部分診斷信息丟失，而iDose迭代重建技術不但可以明顯的降低噪聲，還可以改善圖像質量，并保留了不同結構的對比信息。 第二部分迭代重建技術在超低劑量胸部CT的臨床應用 【研究目的】評價分別采用iDose迭代重建技術（iterative reconstruction，IR）與傳統(tǒng)濾波反投影（FBP）重建的低劑量（low-dose diagnostic CT, LDD-CT）和接近胸片劑量的超低劑量胸部CT（ultra-low-dose chest computed tomography, ULD-CT）圖像質量的差別。【材料與方法】收集42例行胸部CT平掃的門診或住院病人，對其同時進行低劑量（120kVp，自動管電流調制技術）和超低劑量（100kVp，10mAs）掃描。圖像分別采用FBP，iDose-L4和iDose-L6進行重建。記錄各組的CT值、噪聲和有效劑量（ED），按1-3分主觀評價其肺窗和縱隔窗圖像質量，按1-4分評價各組對病變的顯示能力�！窘Y果】超低劑量組的有效劑量（ED）為0.215±0.018mSv，低劑量組的有效劑量(ED)為2.6±0.7mSv，兩組間的ED具有明顯統(tǒng)計學差異(P0.001)，超低劑量組劑量較低劑量組降低91.73%。和FBP重建的低劑量組相比，超低劑量組采用FBP和iDose-L4重建后圖像的CT值明顯增高(p0.05)，而采用iDose-L6重建后的圖像CT值則差別不大（p0.05）。iDose-L4和L6重建后的低劑量組圖像的CT值與FBP重建的低劑量組無明顯統(tǒng)計學差異（p0.05）。iDose迭代重建技術可以明顯降低SD值，且iDose所選的水平越高，SD值越小。和FBP比較，，迭代重建后的圖像質量明顯改善，迭代重建后的超低劑量組圖像可以較好的檢出并顯示微結節(jié)、實性結節(jié)、氣腫、支擴、實變、纖維灶、胸腔積液、心包積液、胸膜及胸壁病變、縱隔病變的特征，可以檢出肺內GGO，但對其邊緣及內部特征的顯示欠佳，不能充分滿足診斷要求�！窘Y論】接近胸片劑量的超低劑量CT掃描技術診斷肺內基本病變時，輻射劑量降低，噪聲增加，圖像質量也明顯下降，診斷信息丟失，但結合迭代重建技術的應用，圖像質量明顯改善，可滿足檢出肺內病變的要求，可推薦作為胸部低劑量篩查和隨訪方案。 第三部分迭代重建技術對低管電壓胸部CT增強掃描圖像質量的影響 【研究目的】評價分別采用iDose迭代重建技術（iterative reconstruction，IR）與傳統(tǒng)濾波反投影（FBP）重建的常規(guī)劑量和低劑量胸部CT增強掃描在體質量指數(shù)（BMI）正常（18.5kg/m2≤BMI25kg/m2）患者中應用的圖像質量的差別�！静牧吓c方法】選取80例BMI在正常范圍行胸部CT增強掃描的門診或住院病人，隨機分為常規(guī)劑量（120KVp）和低劑量（80KVp）組。對常規(guī)劑量組采用FBP進行重建（A組），低劑量組則分別采用iDose迭代重建技術（B組）和FBP（C組）進行重建。記錄各組的噪聲、信噪比（SNR）、對比度噪聲比（CNR）和有效劑量（ED），按1-3分評價總體圖像質量，并對3組結果進行比較�！窘Y果】低劑量組的有效劑量（ED）較常規(guī)劑量組降低71.35%，B組圖像噪聲較C組�。╬0.05），較C組降低26.74%，且B組SNR、CNR最大，B組總體圖像質量與A組無差異（p0.05）�！窘Y論】和傳統(tǒng)濾波反投影FBP比較，迭代重建技術聯(lián)合低管電壓（80KVp）進行胸部CT增強掃描時，可以降低圖像噪聲，提高圖像的SNR和CNR，獲得滿足診斷要求的圖像，此方案可推薦用于胸部血管成像。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：第二軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R816.41

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 丁娟,肖湘生,李惠民,劉士遠,李成洲,張沉石,朱婷;MSCT胸部低劑量掃描對慢性肺部病變的應用研究[J];放射學實踐;2005年02期

2 黃偉;張艷;徐益明;;迭代重建技術在臨床低劑量CT掃描中的應用進展[J];中國介入影像與治療學;2012年05期

3 于曉坤;孫浩然;李又潔;李磊;;ASIR提高低劑量CT結腸成像息肉檢出率有效性的體模研究[J];臨床放射學雜志;2011年10期

4 鄂林寧;李健丁;武志峰;;基于體模的肺內磨玻璃密度結節(jié)容積測量準確性研究[J];山西醫(yī)科大學學報;2011年08期

5 李云卿,李一鳴,溫連慶,劉鐵,祁吉;多層螺旋CT低劑量掃描胸部的影像學研究[J];實用放射學雜志;2005年08期

6 吳前芝;馮敏;張?zhí)?;從急診CT檢查陽性率論放射實踐正當化[J];中國輻射衛(wèi)生;2011年04期

7 林大全;張紀淮;王星泉;代世同;席寧;劉勇;吳大可;李詩豪;;《中國模擬人》—非均勻組織等效輻照體模的研制[J];醫(yī)學物理;1985年03期

8 鄧大平，王燕南，孫秀蘭，侯金鵬，宗西源;X射線CT檢查陽性檢出率調查及其合理應用[J];中華放射醫(yī)學與防護雜志;1995年04期

9 朱天照,唐光健,蔣學祥;低劑量螺旋CT肺結節(jié)掃描與常規(guī)劑量CT的對照研究[J];中華放射學雜志;2004年04期

10 彭剛;曾勇明;趙峰;張志偉;劉志宏;金瑞;周e

本文編號：1775037