迭代重建技術(shù)在體部低劑量CT檢查中的應用和圖像質(zhì)量評價.pdf

1、第一部分，圖像域迭代重建(IRIS)在胸部CT平掃中的應用初探
　　 目的：評價采用圖像域迭代重建(IterativeReconstructioninImageSpace，IRIS)算法重建的胸部CT平掃圖像的質(zhì)量，和使用該算法減少胸部CT輻射劑量的潛力。
　　 材料與方法：本研究包括CT水模實驗和患者實驗兩部分。
　　 CT水模實驗，以120kV/150mAs和100kV/270mAs為基準掃描條件，管電流每降

2、低10％掃描一次，直至基準條件的40%。分別用濾波反投影(FilteredBack-projection，F(xiàn)BP)技術(shù)和IRIS技術(shù)重建，測量兩組圖像的噪聲，測算IRIS技術(shù)的降噪能力。
　　 患者實驗，納入90例胸部CT平掃的患者，隨機分成3組：全劑量A組(n=30)采用標準的掃描條件，120kV/110mAs；低劑量B組(n=30)采用低電壓掃描條件100kV/110mAs；低劑量C組(n＝30)采用低電流掃描條件，120k

3、V/67mAs。三組掃描分別采用FBP和IRIS算法重建，獲得卷積函數(shù)(B30f和I30f)互相匹配的兩套圖像。分別測量兩套CT圖像中主動脈和背闊肌的客觀噪聲(OIN)、信噪比(SNR)和對比度噪聲比(CNR)。圖像的主觀噪聲和質(zhì)量評價由兩位有經(jīng)驗的放射診斷醫(yī)師完成。低劑量B、C組采用IRIS算法重建的圖像分別進行主觀和客觀的圖像質(zhì)量評價，評價結(jié)果分別與全劑量A組采用FBP算法重建的圖像進行比較。90例患者實際掃描的管電流時間乘積和CT

4、容積劑量指數(shù)由機器自動測算生成，然后采用劑量長度乘積乘以胸部轉(zhuǎn)換系數(shù)(0.017mSv·mGy-1·cm-1)的方法估算掃描的有效劑量。
　　 結(jié)果：水模實驗結(jié)果顯示在120kV和100kV的條件下，IRIS重建的圖像噪聲顯著低于相同掃描條件下的FBP圖像，采用全劑量60%的掃描條件并使用IRIS算法重建獲得圖像的噪聲與全劑量掃描并使用FBP算法重建獲得的圖像噪聲接近。在患者實驗中，A、B、C三組患者胸部CT平掃的有效劑量分別為

5、3.81±0.43，2.40±0.19，和2.41±0.15mSv。與FBP算法比較，IRIS算法可顯著改善圖像的客觀噪聲、信噪比和對比度噪聲比。低劑量B、C組使用IRIS算法的圖像客觀噪聲、信噪比和對比度噪聲比至少與全劑量A組使用FBP算法的圖像一樣。而低劑量B、C組使用IRIS算法的圖像的主觀噪聲和圖像質(zhì)量評價與全劑量A組使用FBP算法的圖像無顯著性差異。
　　 結(jié)論：與FBP算法比較，IRIS算法能顯著降低圖像的噪聲，但不

6、影響分辨率；在減少40%的輻射劑量的條件下，IRIS算法仍可保持甚至改善胸部CT平掃的圖像質(zhì)量。
　　 第二部分，基于原始數(shù)據(jù)的迭代技術(shù)重建的半劑量腹部CT圖像的質(zhì)量和小病變的顯示能力
　　 目的：評價采用第二代迭代技術(shù)，即基于原始數(shù)據(jù)的迭代(SinogramAffirmedIterativeReconstruction，SAFIRE)技術(shù)，重建的半劑量腹部CT的圖像質(zhì)量和小病變的顯示能力。
　　 材料和方法：本

7、研究包括標準體部模體實驗和患者實驗兩部分。
　　 標準體部模體實驗，以120kV/250mAs和100kV/410mAs為基準掃描條件，管電流時間乘積(mAs)每降低10%掃描一次，直至基準條件的20%。分別采用濾波反投影(FilteredBack-projection，F(xiàn)BP)技術(shù)和SAFRIE技術(shù)重建，SAFIRE選擇濾波強度3(Strength3，s3)，對比FBP圖像和SAFIRE_s3圖像的空間分辨率、密度分辨率和客觀

8、噪聲。
　　 患者實驗，60例常規(guī)腹部CT掃描的患者在平掃后(30例)或增強靜脈期后(30例)增加一個半劑量序列。常規(guī)掃描采用120kV/200mAs，啟用自動管電流調(diào)制技術(shù)(CAREDose4D)，半劑量序列采用120kV/100mAs，其余掃描參數(shù)同全劑量序列，但是僅覆蓋以胰腺為中心的軸向10cm范圍。半劑量掃描序列的原始數(shù)據(jù)采用SAFIRE算法重建，選擇濾波強度3和5(Strength5，s5)，獲得兩組半劑量迭代圖像(H

9、D-SAFIRE_s3和HD-SAFIRE_s5)。全劑量序列中與半劑量序列范圍相同的部分原始數(shù)據(jù)采用FBP重建，獲得全劑量圖像(FD-FBP)。以FD-FBP組的圖像為參考，評價兩組半劑量迭代重建圖像的客觀噪聲、主觀噪聲和解剖細節(jié)的顯示能力。然后計數(shù)60例患者10cm掃描范圍內(nèi)肝、脾、腎三個主要的實質(zhì)性臟器內(nèi)長徑≤2cm的小病變并評價病變的清晰度和邊緣的銳利度。60例患者全劑量和半劑量掃描序列的管電流時間乘積和CT容積劑量指數(shù)由機器自

10、動測算生成，然后采用劑量長度乘積乘以腹部轉(zhuǎn)換系數(shù)(0.015mSv·mGy-1·cm-1)的方法估算掃描的有效劑量。
　　 結(jié)果：標準體部模體實驗：在相同的掃描條件下，F(xiàn)BP圖像與SAFIRE_s3圖像的空間分辨率、密度分辨率均一致，各組圖像的線對數(shù)均≥6線對/cm。在120kV組和100kV組，mAs從100%降低至60%，密度分辨率保持2mm，mAs降至50%，密度分辨率降至3mm。在120kV和100kV組，采用SAFIR

11、E_s3算法重建的圖像噪聲比FBP重建圖像降低29-33%。當輻射劑量減少至基準劑量的45%時，采用SAFIRE_s3重建所得圖像的噪聲與基準劑量掃描采用FBP重建的圖像噪聲水平相當。
　　 患者實驗：在平掃和靜脈期圖像中，HD-SAFIRE_s3組圖像的客觀噪聲與FD-FBP組圖像基本相當，而且，增強靜脈期掃描的HD-SAFIRE_s3組空氣噪聲低于FD-FBP組(p=0.002)，而HD-SAFIRE_s5組圖像的客觀噪聲則

12、顯著低于FD-FBP組(各p=0.000)。主觀噪聲評價顯示在FD-FBP和HD-SAFIRE_s3組中，分別有44/60和47/60例被評為噪聲合適，分別有10/60和3/60例被評為噪聲過少，圖像過于平滑，有統(tǒng)計學差異(p=0.026)，而在HD-SAFIRE_s5組中，60/60例全被評價為噪聲過少，圖像過于平滑。在60例FD-FBP圖像中，共發(fā)現(xiàn)了33例中83個長徑≤2cm的小病灶，但是在半劑量掃描迭代重建的30例平掃患者中，有

13、5個肝內(nèi)小結(jié)節(jié)和1個右腎小結(jié)節(jié)(平均長徑約5.5±0.5mm，范圍：4.9-5.9mm)因邊緣模糊被漏診，增強的半劑量迭代圖像無小結(jié)節(jié)漏診。在圖像總的診斷可接受度評價中，F(xiàn)D-FBP和HD-SAFIRE_s3兩組中分別有47/60和42/60例被評價為完全可以接受，無統(tǒng)計學差異(p=0.072)，但是在HD-SAFIRE_s5組中，僅16/60例被評價為完全可以接受，其他44/60例為評為基本可以接受，與FD-FBP組結(jié)果存在顯著性差異