iDose4迭代重建技術(shù)對(duì)低劑量肺部CT圖像影響的模型及臨床研究.pdf

1、[研究背景]
　　 隨著多層螺旋CT的發(fā)展及廣泛普及，其應(yīng)用數(shù)量急劇增加，CT檢查的輻射劑量問題已經(jīng)成為目前臨床研究熱點(diǎn)之一，低劑量掃描已廣泛應(yīng)用于肺癌篩查，目前用于肺部篩查的合適劑量約30mAs-50mAs，劑量降低幅度太大時(shí)圖像噪聲水平提高，圖像質(zhì)量下降進(jìn)而影響診斷[1]。近來低劑量研究的重點(diǎn)從前期單純降低毫安秒到目前聯(lián)合改進(jìn)重建算法以求在降低有效輻射劑量改善圖像質(zhì)量方面有所突破。CT技術(shù)自誕生以來，解析重建(analyti

2、creconstructionAR)和迭代重建(iterativereconstructionIR)是兩種基本方法。濾波反投影法(FilteredBackProjection，F(xiàn)BP)是解析重建的主要算法，因其運(yùn)算構(gòu)建系統(tǒng)簡(jiǎn)單和速度快成為CT常規(guī)重建技術(shù)而被各廠商應(yīng)用[2]，而該方法在保證圖像質(zhì)量的前提下降低劑量的幅度是有限的。迭代重建算法并不是新興的重建技術(shù)，曾用于第一臺(tái)商用CT機(jī)，但因重建速度慢以及運(yùn)算構(gòu)建復(fù)雜等缺點(diǎn)被臨床廢棄[3]

3、。相比FBP技術(shù)，IR算法能在顯著降低劑量的同時(shí)選擇性去除噪聲。獲得較好的圖像質(zhì)量[4]，故在當(dāng)今對(duì)低劑量迫切要求的發(fā)展趨勢(shì)下迭代重建技術(shù)又重新應(yīng)用于臨床[5]。近來各廠商相繼推出的迭代重建技術(shù)如：西門子IRIS、東芝ADIR、GEASIR、飛利浦iDose4等，其主要考慮即對(duì)低劑量掃描的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代重建以求在輻射劑量及圖像質(zhì)量方面有所突破。本研究應(yīng)用Philips256-iCT通過模型及臨床對(duì)照研究相結(jié)合的方法探討iDose4迭代

4、重建算法對(duì)肺部平掃圖像的影響，研究其降低圖像噪聲的效果，尋求較合適的低劑量掃描方案。
　　 第一部分，迭代重建算法對(duì)低劑量CT顯示肺結(jié)節(jié)及其圖像質(zhì)量影響的模型研究
　　 [目的]
　　 探討iDose4高級(jí)迭代重建算法(iterativereconstructionIR)與濾波反投影法(filteredbackprojectionFBP)對(duì)低劑量螺旋CT發(fā)現(xiàn)GGO和部分實(shí)性結(jié)節(jié)及其圖像質(zhì)量的影響。
　　

5、[材料和方法]
　　 1、采用PhilipsBrilliance256層iCT。應(yīng)用常規(guī)劑量100mAs(我院胸部CT平掃健康體檢日常劑量)作為對(duì)照組，3種低劑量組(50mAs/25mAs/15mAs)，對(duì)包含有模擬結(jié)節(jié)的肺模型進(jìn)行掃描，其他參數(shù)一致：120kVp，準(zhǔn)直128×0.625mm，螺距0.915，0.5s/Rot，層厚5mm，F(xiàn)OV257mm。掃描結(jié)束記錄不同掃描條件主機(jī)顯示的單次掃描CT劑量加權(quán)指數(shù)(CTDIvol

6、)和劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)兩項(xiàng)指標(biāo)。采用FBP及iDose4(1-6)水平重建比例對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離線重建，層厚1mm。以100mAs聯(lián)合FBP重建作為對(duì)照組。
　　 2、CT圖像質(zhì)量分析：測(cè)量不同序列上肺近似胸鎖關(guān)節(jié)層面、中肺近似主肺動(dòng)脈窗層面及下肺近似右下肺靜脈3個(gè)層面1mm軸位圖像肺CT值及其標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，取6個(gè)ROICT值標(biāo)準(zhǔn)差的平均值作為每層面的平均CT值標(biāo)準(zhǔn)差(MSD)評(píng)價(jià)圖像噪聲，由我院兩名有經(jīng)驗(yàn)的胸部放射學(xué)專家對(duì)

7、各組圖像結(jié)節(jié)的顯示及其質(zhì)量分等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。定義標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)為100mAs聯(lián)合FBP重建。
　　 [結(jié)果]
　　 1、不同掃描條件的輻射劑量：四種毫安秒組(120kVp/100mAs、50mAs、25mAs、15mAs)有效輻射劑量(ED)為2.45mSv、1.22mSv、0.61mSv、0.36mSv，低劑量組輻射劑量較100mAs組降低約50.85-3％。
　　 2、不同毫安秒及重建算法組合時(shí)，肺模型肺實(shí)質(zhì)CT值測(cè)

8、量無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。平均CT值標(biāo)準(zhǔn)差(MSD)隨著毫安秒降低而增大(P=0.000)，3個(gè)低劑量組采用FBP重建MSD與對(duì)照組均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。同一毫安秒組內(nèi)隨著iDose4迭代重建水平的提高M(jìn)SD值逐漸減小(P=0.000)，50mAs選擇iDose4-1臨界水平與100mAs無明顯差異；25mAs采用iDose4-4水平重建圖像較FBP圖像噪聲改善(MSD下降約38.49％)，與100mAsFBP比較無明顯差異；15mAs

9、采用低比例(iDose41-5水平)重建時(shí)圖像MSD值與100mAsFBP組存在不同程度差異(P<0.05)，采用iDose4-6重建較FBP圖像噪聲改善(MSD下降約60.99％)，與100mAsFBP組無明顯差異(P>0.05)。
　　 3、15mAs采用FBP重建圖像與100mAsFBP圖像一致性較差(kappa<0.4)，結(jié)節(jié)評(píng)分偏低。25mAs采用iDose4-4、15mAs采用iDose4-6水平重建圖像與100mA

10、s采用FBP掃描一致性較好(0.4≤kappa<0.75)；
　　 [結(jié)論]
　　 iDose4迭代重建算法與FBP相比能降低圖像噪聲，實(shí)驗(yàn)條件下50mAs選擇iDose4-1臨界水平，25mAs選擇iDose4-4臨界水平，15mAs選擇iDose4-6水平可以作為肺部低劑量篩查的管電流與iDose4迭代重建水平可選組合方案。
　　 第二部分，迭代重建算法對(duì)肺部低劑量CT圖像質(zhì)量的臨床研究
　　 [目的

11、]
　　 比較iDose4高級(jí)迭代重建算法(iterativereconstructionIR)與常規(guī)濾波反投影法(filteredbackprojectionFBP)對(duì)肺部低劑量平掃圖像質(zhì)量的影響。
　　 [材料和方法]
　　 1、收集我院2011年8月-10月擬行胸部體檢的無肺部臨床癥狀的門診或住院病人144例患者，男性86例，女性58例，年齡18-75歲，平均47.5歲。分別采用常規(guī)劑量(選用我院胸部平掃日

12、常劑量)組A：100mAs(n=40)、低劑量組B：50mAs(n=40)、C：25mAs(n=40)、D：15mAs(n=24)進(jìn)行掃描。
　　 2、CT檢查方法：采用PhilipsBrilliance256層iCT掃描機(jī)進(jìn)行全肺屏氣掃描，掃描范圍自肺尖至肺底，除毫安秒外其它參數(shù)保持一致：分別為120kVp，準(zhǔn)直128×0.625mm，螺距0.915，F(xiàn)OV280-330mm，0.5s/Rot，層厚5mm，掃描前訓(xùn)練病人屏氣，

13、掃描中病人屏氣良好，所有圖像均無呼吸運(yùn)動(dòng)偽影。掃描結(jié)束記錄不同掃描條件主機(jī)顯示的單次掃描CT劑量加權(quán)指數(shù)(CTDIv)和劑量長(zhǎng)度乘積(DLP)兩項(xiàng)指標(biāo)。對(duì)掃描原始數(shù)據(jù)均采用FBP及iDose4-4和6水平進(jìn)行離線重建，層厚1mm，以100mAs聯(lián)合FBP重建作為對(duì)照組。
　　 3、由兩名有經(jīng)驗(yàn)的主治以上醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量分等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，并測(cè)量不同序列肺尖部胸鎖關(guān)節(jié)層面、主肺動(dòng)脈窗層面及右下肺靜脈3個(gè)層面肺組織及同一層面右側(cè)肩胛骨區(qū)肌

14、肉組織1mm軸位圖像同一部位CT值及其標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，比較不同管電流和重建算法掃描圖像噪聲(MSD)、CNR、SNR的大小。
　　 [結(jié)果]
　　 1、ABCD四組ED分別為2.73±0.27mSv，1.30±0.17mSv和0.66±0.08mSv，0.46±0.02mSv；低劑量組ED較100mAs組分別降低52.37％，75.8％和83.2％；
　　 2、不同管電流及重建算法組合時(shí)肺實(shí)質(zhì)CT值無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(

15、P>0.05)。50mAs采用FBP重建圖像較100mAsFBP組無明顯差異，采用iDose4-4和6水平重建較100mAsFBP組比較MSD肺尖部降低(27.52％、43.13％)，中肺(20.25％、32.94％)，下肺(17.26％、33.46％)，3個(gè)層面CNR及SNR均較對(duì)照組增大。25mAs采用FBP重建圖像較100mAsFBP組3個(gè)層面MSD值分別增加約40.46％、36.86％、35.89％；采用iDose4-4圖像較1

16、00mAsFBP組MSD、CNR及SNR均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。15mAs采用FBP及iDose4-4重建圖像較100mAsFBP組比較MSD、CNR及SNR均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)：采用iDose4-6圖像與100mAsFBP組相比3個(gè)部位MSD無明顯差異(P>0.05)，3個(gè)層面CNR及SNR均低于100mAsFBP組。
　　 3、降低毫安秒肺尖部MSD增加顯著，采用迭代重建算法噪聲顯著改善。
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