本文選題：體層攝影術(shù) + X線計算機��； 參考：《鄭州大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：近幾十年來,隨著CT硬件和軟件技術(shù)的快速發(fā)展以及臨床需求水平的增高,能量CT又重新成為了業(yè)界研究的熱點。在這樣的背景下,能譜CT成像,基于獲取時一致的雙能量數(shù)據(jù)信息,通過單源高低雙球管電壓(80k Vp和140k Vp)的瞬時切換(能量時間分辨率0.5ms)可產(chǎn)生雙能數(shù)據(jù)的時空完美結(jié)合,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)空間的能譜解析。能譜CT在基于常規(guī)CT所具備的高空間分辨率和時間分辨率的基礎(chǔ)上,又實現(xiàn)了能量分辨率和理化性質(zhì)分辨率,從而突破常規(guī)CT的傳統(tǒng)的基于CT值的診斷模式,把CT成像推向多參數(shù)成像的新診斷模式,即5維空間(x,y,z,時間和能量)的診斷模式。能譜CT在獲得傳統(tǒng)的人體形態(tài)學(xué)信息的基礎(chǔ)上,利用通過能譜成像瀏覽器產(chǎn)生的單能量圖像、基物質(zhì)密度圖像、單能量變化曲線和有效原子序數(shù)圖像等,對組織的性質(zhì)和功能狀態(tài)進行多方位的評價。目前這項技術(shù)已在科研和臨床上展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價值,特別是低單能量成像提高圖像對比度的優(yōu)勢,有利于降低患者對比劑的攝入量。然而單能量圖像在實現(xiàn)高對比度的同時也伴有高噪聲,而且能譜輻射劑量問題在業(yè)界仍然是一個不斷的被研究和探討的問題。自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)在能譜CT單能量圖像水平上的應(yīng)用有利于降低圖像噪聲。而基于患者體型及所設(shè)定的掃描參數(shù),并基于非能譜掃描的噪聲指數(shù)的能譜CT智能匹配技術(shù),可智能匹配選擇患者掃描所需的最佳參數(shù),有利于優(yōu)化患者的能譜掃描輻射劑量。肝癌是我國常見的惡性腫瘤之一,死亡率高,發(fā)展較快,因此對肝癌早期診斷和及時治療后的評估至關(guān)重要。能譜CT在小肝癌的檢測及肝癌的鑒別診斷等方面已經(jīng)展現(xiàn)出重要的臨床應(yīng)用價值,然而輻射劑量問題也制約著能譜CT成為常規(guī)影像篩查的診斷學(xué)方法。因此,本研究的目的是能譜CT智能匹配技術(shù)是否可以優(yōu)化患者的輻射劑量,在聯(lián)合迭代重建的基礎(chǔ)上提高圖像質(zhì)量,保持或進一步提高肝癌的檢測效能。第一部分能譜CT智能匹配技術(shù)掃描與常規(guī)CT掃描在相同輻射劑量條件下圖像質(zhì)量的體模研究目的:通過體模實驗,探討能譜CT智能匹配技術(shù)掃描與常規(guī)80k Vp、100k Vp和120k Vp掃描在相同輻射劑量條件下的圖像質(zhì)量。材料和方法:采用體模研究的方法,將含碘對比劑溶液用蒸餾水分散成8種不同的濃度(mg/ml),依次為0,0.5,1,2.5,5,10,20,50(mg/ml),體模中央為含水試管。分別進行80k Vp(方案A)、100k Vp(方案B)、120k Vp(方案C)的常規(guī)CT掃描以及能譜CT智能匹配技術(shù)能譜成像掃描模式(方案D)。計算與常規(guī)掃描各亞組(方案A、B和C)CT值相當(dāng)?shù)哪茏V掃描組(方案D)的單能量水平。分別采用30%、50%和70%的適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)(adaptive statistical iterative reconstruction,ASIR)重建各個方案的圖像,并計算各個試管相對于中央試管的對比噪聲比(contrast to noise ratio,CNR)。采用獨立樣本t檢驗比較常規(guī)掃描組圖像與其CT值相當(dāng)?shù)膯文芰克綀D像的圖像噪聲值和CNR的差異。結(jié)果:1.與方案A、B和C中各試管含碘溶液CT值相當(dāng)?shù)姆桨窪的單能量范圍分別集中在40~55ke V,43~62ke V和48~68ke V,對應(yīng)的平均能量水平分別位于49 ke V,55 ke V和60 ke V。2.方案D在30%ASIR圖像重建水平下圖像噪聲值為(12.68±2.32)HU,高于30%ASIR、50%ASIR和70%ASIR方案A的圖像噪聲值[(8.12±1.530)HU、(7.00±1.52)HU和(6.34±1.98)HU,P值分別為0.001,0.001和0.001],增加噪聲值分別約為56%,81%和100%;在50%ASIR圖像重建水平下的圖像噪聲值為(9.73±1.49)HU,高于50%ASIR和70%ASIR方案A的圖像噪聲值[P值分別為0.005和0.004],增加噪聲值約為39%和53%,但與30%ASIR方案A圖像噪聲值無顯著統(tǒng)計學(xué)差異;在70%ASIR圖像重建水平下,與方案A的圖像噪聲值均無統(tǒng)計學(xué)差異。方案A與方案D在這三種ASIR百分比重建圖像條件下的CNR值均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。3.方案D在30%ASIR圖像重建水平下的圖像噪聲值為(9.91±3.40)HU,高于50%ASIR和70%ASIR方案B的圖像噪聲值[(6.38±1.80)HU和(5.93±2.22)HU,P值分別為0.032和0.023],增加噪聲值分別約為55%和67%,但和30%ASIR方案B圖像噪聲值無顯著統(tǒng)計學(xué)差異;在50%ASIR和70%ASIR圖像重建水平下,與方案B的圖像噪聲值均無統(tǒng)計學(xué)差異。方案B與方案D在這三種ASIR百分比重建圖像條件下的CNR值均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。4.方案D在30%ASIR圖像重建水平下的圖像噪聲值(7.95±2.80)HU,高于70%ASIR方案C的圖像噪聲值[(5.15±1.67)HU,P值為0.042],增加噪聲值約為54%;在50%ASIR圖像重建水平下,其圖像噪聲值與方案C的圖像噪聲值均無統(tǒng)計學(xué)差異;在70%ASIR圖像重建水平下的圖像噪聲值為(4.94±1.18)HU,低于30%ASIR方案C圖像噪聲值(P=0.021),降低約為23%,但與50%ASIR和70%ASIR方案C圖像噪聲值無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。方案A與方案D在這三種ASIR百分比重建圖像條件下的CNR值均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)論:在相同的輻射劑量條件下,能譜CT智能匹配技術(shù)掃描通過設(shè)置合適的迭代重建水平可達到與常規(guī)掃描相近的圖像噪聲和對比度。第二部分能譜CT智能匹配技術(shù)在腹部CT掃描中的應(yīng)用價值目的:通過與常規(guī)120k Vp掃描和能譜手動選擇模式掃描對比,評估能譜CT智能匹配技術(shù)掃描在腹部CT成像中的圖像噪聲和輻射劑量,并探討其輻射劑量與體質(zhì)量指數(shù)的相關(guān)性。材料和方法:前瞻性收集2015年2月至2015年5月我院因病情需要在本院行能譜CT腹部增強檢查的患者共60例,掃描前記錄每個患者的體質(zhì)量指數(shù)(BMI)。平掃選用常規(guī)120k Vp掃描(方案A),自動管電流選擇技術(shù);雙期增強掃描采用寶石能譜成像模式(gemstone spectral imaging,GSI)掃描,管電壓為80k Vp和140k Vp瞬時切換,動脈期掃描選用能譜手動選擇模式,手動選擇平掃自動管電流中出現(xiàn)的最大m As所對應(yīng)的GSI模式(方案B);靜脈期啟用能譜CT智能匹配技術(shù)掃描模式(方案C)。采用能譜成像瀏覽器,重建出方案B和方案C掃描的65ke V單能量圖像用于分析。記錄三種掃描方案的容積CT劑量指數(shù)(volume CT dose index,CTDIvol)和劑量長度乘積(dose length product,DLP),并測量三組圖像膀胱和皮下脂肪的圖像噪聲。采用配對t檢驗比較方案A與C及方案B與C的圖像噪聲和輻射劑量。采用Pearson相關(guān)分析BMI值與方案C的CTDIvol相關(guān)性。結(jié)果:方案C的CTDIvol和DLP分別為(13.81±6.18)m Gy和(650.3±343.1)m Gy?cm,與方案A[CTDIvol和DLP分別為(13.98±5.38)m Gy和(654.5±297.7)m Gy?cm]和方案B[(12.98±6.97)m Gy和(636.3±315.4)m Gy?cm]均無顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P值均0.05)。方案C的膀胱和脂肪噪聲值分別為(8.89±1.65)、(6.09±1.38)HU,低于方案A[(11.5±1.88)、(8.27±1.66)HU](P值均0.001),但是與方案B[(8.95±1.35)、(6.38±1.22)HU]無顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P值均0.05)。方案C的CTDIvol與受檢者BMI值呈正相關(guān)(r=0.668,P0.01)。結(jié)論:在腹部CT掃描中,能譜CT智能匹配技術(shù)掃描的輻射劑量與常規(guī)120k Vp掃描和能譜手動選擇模式掃描相當(dāng)且與BMI呈正相關(guān),其65ke V單能量圖像噪聲低于常規(guī)120k Vp掃描圖像,但與能譜手動選擇模式掃描圖像相當(dāng)。第三部分能譜CT智能匹配技術(shù)聯(lián)合自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)在腹部低對比劑量掃描中的應(yīng)用價值目的:探討能譜CT智能匹配技術(shù)聯(lián)合自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)(ASIR)對上腹部低對比劑量增強掃描的圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響。方法:前瞻性收集2015年2月1日至2015年5月30日100例行上腹部CT平掃和雙期增強掃描的患者。采用電腦隨機數(shù)字法將研究對象隨機分為試驗組和對照組,每組各50例。試驗組采用能譜CT智能匹配技術(shù)和300mg I/kg對比劑,并分別采用濾波反投影法(FBP)和ASIR技術(shù)重建能譜單能量圖像(40~60ke V)獲得A組和B組圖像;對照組采用常規(guī)120k Vp掃描模式和450mg I/kg對比劑,采用FBP技術(shù)進行重建,獲得C組圖像。對三組圖像質(zhì)量進行客觀評價[圖像噪聲及肝臟、胰腺、腹主動脈和門靜脈的對比噪聲比(CNR)]和主觀評分(總體圖像質(zhì)量評分)。采用單因素方差分析和Kruskal-Wallis H檢驗比較三組圖像的客觀和主觀評價指標(biāo);采用t檢驗比較試驗組和對照組的輻射劑量。結(jié)果:試驗組和對照組的容積CT劑量指數(shù)均為(12±5)m Gy,劑量長度乘積分別為(364±142)和(377±131)m Gy.cm,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(t值分別為-0.408和-0.428,P值均0.05)。在40ke V水平下,B組雙期各部位的CNR值高于A組和C組,雙期圖像噪聲值[(29±6)、(24±6)HU]低于A組[(43±11)、(44±10)HU]但高于C組[(18±4)、(18±4)HU],雙期總體圖像質(zhì)量評分[(3.0±0.2)、(2.9±0.3)分]低于C組[(3.6±0.4)、(3.6±0.5)分]但與A組[(2.9±0.4)、(2.8±0.4)分]無統(tǒng)計學(xué)差異;在50ke V水平下,B組雙期各部位的CNR值高于A組但不低于C組,雙期圖像噪聲值[(20±5)、(20±4)HU]低于A組[(31±8)、(31±7)HU]但相當(dāng)于C組,雙期總體圖像質(zhì)量評分[(3.6±0.4)、(3.5±0.4)分]高于A組[(3.3±0.3)、(3.3±0.3)分]但與C組無統(tǒng)計學(xué)差異;在60ke V水平下,B組雙期圖像噪聲值[(14±4)、(14±3)HU]低于A組[(19±5)、(20±5)HU]和C組,雙期各部位的CNR值和總體圖像質(zhì)量評分[(3.9±0.4)、(3.9±0.3)分]均高于A組(3.7±0.4)、(3.7±0.3)分]和C組。B組總體圖像質(zhì)量評分除雙期40ke V單能量圖像外均3分,均符合臨床診斷需求。結(jié)論:通過采用能譜CT智能匹配技術(shù),上腹部能譜CT掃描可簡捷的獲得與常規(guī)掃描相當(dāng)?shù)妮椛鋭┝?聯(lián)合ASIR重建技術(shù),50~60ke V低單能量圖像可在提高圖像CNR、降低對比劑使用量的同時保持或提高總體圖像質(zhì)量。第四部分低k Vp與能譜CT成像聯(lián)合迭代重建技術(shù)在腹部低對比劑量掃描及肝癌檢測中的對比研究目的:探討低k Vp聯(lián)合自適應(yīng)統(tǒng)計迭代重建技術(shù)(ASIR)及能譜CT智能匹配技術(shù)聯(lián)合ASIR對上腹部低對比劑量增強掃描的圖像質(zhì)量和輻射劑量的影響及在肝癌檢測中的對比研究。方法:前瞻性收集2015年2月1日至2016年1月30日240例行上腹部CT平掃和雙期增強掃描的患者。采用電腦隨機數(shù)字法將研究對象隨機分為對照組和試驗組,每組各120例。對照組為低k Vp掃描模式,分為兩個2個亞組,A組:80k Vp,300mg I/kg,BMI≤23.9 kg/m2,60例;C組:100k Vp,450mg I/kg,24 kg/m2≤BMI28.9 kg/m2,60例。試驗組采用能譜CT智能匹配技術(shù)掃描模式,其它掃描參數(shù)分別與A組和C組相匹配,分別是B組和D組,每組各60例。采用ASIR技術(shù)重建對照組低k Vp圖像和試驗組能譜單能量圖像(40~60ke V);對所有圖像進行客觀評價[圖像噪聲及肝臟、胰腺、腹主動脈和門靜脈的對比噪聲比(CNR)]和主觀評分(總體圖像質(zhì)量評分)。計算動脈期肝癌相對于正常肝組織的對比度(LNR)并主觀評估肝癌病灶的顯示能力。采用獨立樣本t檢驗比較相匹配組別圖像的客觀和主觀評價指標(biāo)及輻射劑量。結(jié)果:60ke V試驗組和對照組間圖像噪聲無統(tǒng)計學(xué)差異外,40ke V和50ke V試驗組的圖像噪聲均高于對照組。40ke V和50ke V條件下,動脈期試驗組各部位的CNR低于或相當(dāng)于對照組;靜脈期試驗組各部位的CNR高于或相當(dāng)于對照組。60ke V條件下,試驗組和對照組間各部位的CNR值無顯著統(tǒng)計學(xué)差異�？傮w圖像質(zhì)量評分動脈期除40ke V條件下C組的評分值高于D組外,對照組和試驗組之間無統(tǒng)計學(xué)差異;靜脈期50ke V和60ke V試驗組的總體圖像質(zhì)量值評分優(yōu)于對照組,但40ke V總體圖像質(zhì)量評分值低于對照組。肝癌病灶的檢測能力在40ke V和50ke V條件下試驗組優(yōu)于或相當(dāng)于對照組,60ke V條件下B組低于A組但D組相當(dāng)于C組。A組的CTDIvol及DLP均低于B組(P值分別為0.001和0.042),但是C組和D組之間無顯著統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)論:相同BMI、對比劑量和掃描參數(shù)條件下,能譜CT智能匹配技術(shù)掃描的輻射劑量相當(dāng)于或高于80k Vp掃描,但是50ke V條件下能譜掃描的總體圖像質(zhì)量和肝癌病灶檢測能力優(yōu)于或相當(dāng)于80k Vp掃描;能譜CT智能匹配技術(shù)掃描的輻射劑量和100k Vp掃描相當(dāng),50ke V和60ke V條件下能譜掃描的總體圖像質(zhì)量和肝癌病灶檢測能力優(yōu)于或相當(dāng)于100k Vp掃描。
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【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R816.5

【參考文獻】

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3 林曉珠;李衛(wèi)俠;朱延波;董海鵬;呂培杰;繆飛;李劍穎;沈云;陳克敏;;寶石能譜CT在腫瘤診斷中的初步應(yīng)用[J];診斷學(xué)理論與實踐;2010年02期

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本文編號：1935015