本文選題：輻射劑量 + 肺　； 參考：《第二軍醫(yī)大學(xué)》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(wú)疑是最敏感、最有價(jià)值的檢查方法之一。CT具有很高的密度分辨率，且無(wú)組織重疊等優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)用數(shù)量急劇增加，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，2007年美國(guó)CT檢查次數(shù)較1980年增長(zhǎng)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(guó)有高達(dá)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(fēng)險(xiǎn)以及放射防護(hù)與安全問(wèn)題開始成為關(guān)注的焦點(diǎn)。 因此當(dāng)前世界CT研究的重點(diǎn)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(guó)國(guó)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(jié)節(jié)和肺癌（包括早期肺癌），研究結(jié)果表明，低劑量CT篩查組和胸部X片篩查組中陽(yáng)性率分別為24.2%和6.9%�？梢越档捅粰z者肺癌相關(guān)病死率20%[2]。然而，過(guò)度的降低劑量，又會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的圖像噪聲的升高和對(duì)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(duì)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(guò)低，圖像噪聲增大，容易造成假象或漏診，尤其對(duì)部分有基礎(chǔ)肺疾病的人群，如：陳舊性肺結(jié)核、肺氣腫、肺纖維化等。 Li[3]等研究83例病理學(xué)證實(shí)的肺癌中，39％的fGGO因?yàn)槟芤姸鹊捅徽`診。Funama等[4]通過(guò)仿真胸部磨玻璃密度結(jié)節(jié)體模研究發(fā)現(xiàn)，管電流降至21、45mAs時(shí)，CT值為-800HU或更低密度的模擬GGO結(jié)節(jié)漏檢率約為60%、36%，CT值高于-650HU的模擬GGO結(jié)節(jié)漏檢率分別為17%、8%，因此低劑量CT應(yīng)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(jī)型所采取的標(biāo)準(zhǔn)CT重建技術(shù)。但它對(duì)噪聲和偽影較為敏感，因此限制了輻射劑量的降低。為彌補(bǔ)噪聲升高而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，各廠商分別新開發(fā)出各種圖像后處理技術(shù)，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(shù)（Iterative reconstruction, IR）。國(guó)內(nèi)外也有研究者采用IR技術(shù)對(duì)低劑量掃描的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，研究發(fā)現(xiàn)，迭代重建技術(shù)有明顯降低輻射劑量，并使圖像噪聲減少的特點(diǎn)[5-10]。本研究通過(guò)仿真胸部體模及臨床對(duì)照研究相結(jié)合的方法探討迭代重建技術(shù)在低劑量胸部CT中應(yīng)用的潛在價(jià)值，摸索一套適合肺內(nèi)GGO篩查的低劑量方案。 第一部分迭代重建技術(shù)對(duì)低劑量胸部CT圖像質(zhì)量影響的仿真體模研究 1.1輻射劑量和迭代重建技術(shù)對(duì)肺部HRCT圖像CT值影響的體模研究 【研究目的】評(píng)價(jià)輻射劑量和迭代重建技術(shù)iDose對(duì)肺部HRCT圖像CT值的影響。 【材料與方法】應(yīng)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(duì)仿真胸部體模進(jìn)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(jìn)行重建。根據(jù)CT機(jī)器測(cè)定的CT劑量容積指數(shù)（CTDIvol）、劑量長(zhǎng)度乘積（DLP）計(jì)算每次掃描的有效輻射劑量（ED），測(cè)量、記錄不同劑量水平、不同算法下的模型肺實(shí)質(zhì)的CT值和SD值并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析�！窘Y(jié)果】不同管電流、不同重建算法條件下測(cè)得的肺實(shí)質(zhì)CT值之間無(wú)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(jì)學(xué)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(jì)學(xué)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(jié)論】低劑量HRCT掃描可以準(zhǔn)確的測(cè)量肺實(shí)質(zhì)的CT值，同時(shí)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(yīng)用迭代重建技術(shù)的低劑量HRCT評(píng)估肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)可行性的體模研究 【研究目的】評(píng)價(jià)應(yīng)用不同水平iDose迭代重建技術(shù)(Iterative reconstruction, IR)在低劑量HRCT中評(píng)估肺純磨玻璃密度結(jié)節(jié)（Pure ground glass nodule, pGGN）的可行性。 【材料與方法】應(yīng)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(duì)含有9個(gè)5~12mm的pGGN的仿真胸部體模進(jìn)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(shù)（水平分別選4和7）進(jìn)行數(shù)據(jù)重建。由兩名有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師采用盲法對(duì)不同劑量水平、不同重建技術(shù)下顯示的pGGN的圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，并用Kappa檢驗(yàn)評(píng)價(jià)觀察者間的一致性，測(cè)量并比較每次掃描的有效輻射劑量（ED）�！窘Y(jié)果】對(duì)不同劑量水平、不同重建技術(shù)下顯示的pGGN的圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，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(shí)，各組pGGN均能顯示，結(jié)合iDose迭代重建技術(shù)后圖像質(zhì)量明顯改善。25mAs采用idose-4/7重建后圖像的肺結(jié)節(jié)可見度評(píng)分優(yōu)于50mAsFBP重建后的圖像（p值0.001）�！窘Y(jié)論】128排螺旋CT實(shí)驗(yàn)條件下10mAs可以檢出≥5mm的pGGN，結(jié)合iDose迭代重建技術(shù)后圖像質(zhì)量明顯改善，有利于結(jié)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(shù)對(duì)CT測(cè)量肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)體積準(zhǔn)確性的影響 【研究目的】評(píng)價(jià)輻射劑量和迭代重建技術(shù)對(duì)測(cè)量磨玻璃密度結(jié)節(jié)（Ground glassnodule, GGN）體積準(zhǔn)確性的影響�！静牧吓c方法】應(yīng)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(duì)含有9個(gè)5~12mm的pGGN的仿真胸部體模進(jìn)行CT掃描，掃描圖像采用1mm層厚，骨算法重建，并對(duì)重建圖像分別采用FBP和迭代重建技術(shù)iDose（水平選4）進(jìn)行重建后傳送至工作站，使用Lung Nodule Assessment軟件測(cè)量模擬GGN的體積。計(jì)算每次掃描的有效輻射劑量（ED）。以管電流200mAs+FBP重建為對(duì)照組，計(jì)算其他各組的相對(duì)百分誤差（relative percent error, RPE）并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析�！窘Y(jié)果】10mAs+FBP重建技術(shù)條件下，模擬GGN不能被軟件成功分離并計(jì)算出各自體積。與對(duì)照組相比，F(xiàn)BP重建技術(shù)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(jì)學(xué)差異（p0.05），100mAs與50mAs間的RPE無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p0.05）。RPE與管電流呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.739，p=0.000）。iDose重建技術(shù)下，與對(duì)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(jì)學(xué)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(jì)學(xué)差異（p0.05），其余各組間的RPE無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異�！窘Y(jié)論】不同輻射劑量和重建技術(shù)可以對(duì)磨玻璃密度結(jié)節(jié)體積測(cè)量產(chǎn)生影響，在肺內(nèi)磨玻璃密度結(jié)節(jié)動(dòng)態(tài)觀察時(shí)，應(yīng)重視掃描參數(shù)和重建技術(shù)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(zhì)量，所獲得的磨玻璃密度結(jié)節(jié)體積誤差較小。 1.4不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)對(duì)低劑量CT肺磨玻璃結(jié)節(jié)圖像質(zhì)量影響的體模研究 【研究目的】評(píng)價(jià)應(yīng)用不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)在低劑量胸部CT中評(píng)估肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)的可行性�！静牧吓c方法】應(yīng)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(duì)含有9個(gè)5~12mm的pGGN的仿真胸部體模進(jìn)行CT掃描，并分別采用濾波反投影（FBP）標(biāo)準(zhǔn)（standard）濾波函數(shù)、FBP平滑（smooth）濾波函數(shù)和iDose迭代重建技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重建。對(duì)不同劑量水平、不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)下顯示的pGGN的CT值、噪聲值及其圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，測(cè)量并比較每次掃描的有效輻射劑量（ED）�！窘Y(jié)果】不同管電流、不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)下所測(cè)得的GGN的CT值間均無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p均0.05）。各管電流水平下，F(xiàn)BP-standard下所測(cè)得的噪聲與FBP-smooth、iDose-4/6間具有明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p值均0.05）。50mAs、30mAs、25mAs水平下，F(xiàn)BP-smooth下所測(cè)得噪聲與iDose-4間無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p值均0.05）。50mAs條件下，iDose-4下測(cè)得的圖像噪聲接近100mAs+FBP下的噪聲。30mAs、25mAs條件下，iDose-6下測(cè)得的圖像噪聲接近100mAs+FBP下的噪聲。iDose-4重建的圖像質(zhì)量均較FBP-標(biāo)準(zhǔn)濾波函數(shù)、FBP-平滑濾波函數(shù)重建的圖像質(zhì)量好，均具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p值均0.05）。【結(jié)論】和FBP-標(biāo)準(zhǔn)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(jié)節(jié)邊緣過(guò)度平滑，導(dǎo)致部分診斷信息丟失，而iDose迭代重建技術(shù)不但可以明顯的降低噪聲，還可以改善圖像質(zhì)量，并保留了不同結(jié)構(gòu)的對(duì)比信息。 第二部分迭代重建技術(shù)在超低劑量胸部CT的臨床應(yīng)用 【研究目的】評(píng)價(jià)分別采用iDose迭代重建技術(shù)（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(zhì)量的差別�！静牧吓c方法】收集42例行胸部CT平掃的門診或住院病人，對(duì)其同時(shí)進(jìn)行低劑量（120kVp，自動(dòng)管電流調(diào)制技術(shù)）和超低劑量（100kVp，10mAs）掃描。圖像分別采用FBP，iDose-L4和iDose-L6進(jìn)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(píng)價(jià)其肺窗和縱隔窗圖像質(zhì)量，按1-4分評(píng)價(jià)各組對(duì)病變的顯示能力�！窘Y(jié)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(jì)學(xué)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(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p0.05）。iDose迭代重建技術(shù)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(zhì)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(jié)節(jié)、實(shí)性結(jié)節(jié)、氣腫、支擴(kuò)、實(shí)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(nèi)GGO，但對(duì)其邊緣及內(nèi)部特征的顯示欠佳，不能充分滿足診斷要求。【結(jié)論】接近胸片劑量的超低劑量CT掃描技術(shù)診斷肺內(nèi)基本病變時(shí)，輻射劑量降低，噪聲增加，圖像質(zhì)量也明顯下降，診斷信息丟失，但結(jié)合迭代重建技術(shù)的應(yīng)用，圖像質(zhì)量明顯改善，可滿足檢出肺內(nèi)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(shù)對(duì)低管電壓胸部CT增強(qiáng)掃描圖像質(zhì)量的影響 【研究目的】評(píng)價(jià)分別采用iDose迭代重建技術(shù)（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(qiáng)掃描在體質(zhì)量指數(shù)（BMI）正常（18.5kg/m2≤BMI25kg/m2）患者中應(yīng)用的圖像質(zhì)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(qiáng)掃描的門診或住院病人，隨機(jī)分為常規(guī)劑量（120KVp）和低劑量（80KVp）組。對(duì)常規(guī)劑量組采用FBP進(jìn)行重建（A組），低劑量組則分別采用iDose迭代重建技術(shù)（B組）和FBP（C組）進(jìn)行重建。記錄各組的噪聲、信噪比（SNR）、對(duì)比度噪聲比（CNR）和有效劑量（ED），按1-3分評(píng)價(jià)總體圖像質(zhì)量，并對(duì)3組結(jié)果進(jìn)行比較。【結(jié)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(zhì)量與A組無(wú)差異（p0.05）�！窘Y(jié)論】和傳統(tǒng)濾波反投影FBP比較，迭代重建技術(shù)聯(lián)合低管電壓（80KVp）進(jìn)行胸部CT增強(qiáng)掃描時(shí)，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(xué)位授予單位】：第二軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R816.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1775037