最佳ASIR权重低剂量扫描在胸主动脉CTA中的应用

摘要

目的：探讨最佳权重自适应统计迭代重建(ASIR)技术联合低剂量扫描在胸主动脉CT血管造影(CTA)成像的临床应用研究。
　　方法：应用宝石能谱CT对厚度为23.5cm的胸主动脉模型进行扫描,扫描条件为机器默认的120 kV、400mAs,使用10％~100%权重的自适应迭代重建技术对上述扫描条件下图像进行重建并进行信噪比(signal to noise ratio,SNR)、对比度噪声比(contrast to noise ratio,CNR)评价,请3位影像学家对上述图像进行5分值主观评价,优选出最佳图像质量的权重,然后依此权重为基础,固定扫描条件中的400mAs,用80kV、100kV、120kV、140kV对模体进行相同范围扫描,记录不同管电压的CT容积剂量指数(CTDIvol)及剂量长度乘积(DLP),并转换为有效剂量(ED)。对上述扫描条件下的图像进行 SNR、CNR及主观评价,优选出合适的管电压。然后将身体质量指数为18～24的100名被检者随机分成5组,用宝石能谱CT进行胸主动脉CTA扫描,在上述优选参数的基础上,用150mAs、200mAs、250mAs、300mAs、350mAs、400mAs对被检者进行扫描,记录不同管电流的CTDIvol及 DLP,并转换为ED。计算上述图像的SNR及CNR,并进行主观评价,从而优选出在胸主动脉CT血管造影(CTA)成像的临床应用研究中最佳的ASIR权重及扫描参数。
　　结果：在120kV、400mAs扫描条件下10%-100%权重ASIR的SNR及CNR分别是:56.46、37.17、44.89、56.60、59.82、107.49、111.89、70.45、115.87、145.02和603.11、356.67、514.48、679.57、734.56、1407.43、1362.36、1379.23、1414.34、949.15。3位影像学家主观评价分值分别是:3.31±0.82,3.36±0.80,3.98±0.78,4.16±0.79,4.42±0.69,4.69±0.32,4.52±0.56,4.31±0.55,4.51±0.65,4.12±0.52,经对照分析选出最佳图像质量的ASIR权重为60%。在此基础上对80kV、100kV、120kV、140kV扫描产生的图像进行 SNR及CNR评价,其值分别为:61.49、110.57、194.76、108.49和386.74、802.56、1106.84、740.79。3位影像学家主观评价分值为:4.21±0.72,4.68±0.30,4.72±0.28,4.58±0.36。其CTDIvol、DLP分别为:6.20mGy、11.61mGy、18.43mGy、26.27mGy和147.96mGy、277.12mGy、439.84mGy、627.11mGy,并将 DLP转换为 ED为2.22mSv、4.16mSv、6.60mSv、9.41mSv。对上述数据进行统计学分析,100kV和120kV及140kV产生的影像质量没有明显差异,但其CTDIvol、DLP及ED较120kV分别低37.0%、36.9%及36.9%,较140kV低55.8%、55.8%及55.8%。因此胸主动脉CTA最佳的扫描管电压为100kV。以60%ASIR权重及100kV为基础,对150mAs、200mAs、250mAs、300mAs、350mAs、400mAs及扫描产生的图像进行SNR及CNR评价,其值分别为:1.97、1.93、2.89、4.22、4.91、6.31和0.97、0.93、1.89、3.22、3.91、5.31。3位影像学家对100 kV下150mAs、200mAs、250mAs、300mAs、350mAs、400mAs主观评价分值分别为:3.15±0.23,3.65±0.38,4.38±0.36,4.72±0.28,4.78±0.30,4.69±0.32;其 CTDIvol、DLP的平均值分别为:4.41mGy、5.88mGy、7.34mGy、8.81mGy、10.28mGy、12.64mGy和128.27mGy、171.08mGy、213.82mGy、256.46mGy、299.32mGy、331.81mGy,并将DLP转换为ED为1.92mSv、2.57mSv、3.21mSv、3.85mSv、4.50mSv、4.98mSv。对上述数据进行双因素方差分析,200mAs、250mAs、300mAs、350mAs与400mAs产生的影像质量没有明显差异(F=5.365,P>0.05),但200mAs的CTDIvol、DLP及ED较400mAs分别低53.4%、48.4%及48.4%。
　　结论：在进行胸主动脉CTA成像时最佳的ASIR权重为60%。胸厚为23.5cm的正常人进行胸主动脉CTA扫描的最佳管电压为100 kV。体质量指数为18～24的被检者进行胸主动脉 CTA扫描的最佳管电流为200mAs~250mAs。对于体型较小(肌肉较少)或有肺气肿等疾病可以选用80kV、150mAs~180mAs进行扫描。

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第1章 绪 论

1.1 X射线的物理学基础

1.2 X射线的强度

1.3 X射线人体的衰减

第2章 CT成像简介

2.1 CT扫描机的发展历史

2.2 CT成像的基本原理

2.3 CT图像的质量

2.4 CT扫描的检查类型

第3章 X射线的放射与防护

3.1 X射线的辐射剂量单位

3.2 CT辐射剂量的计算

3.3 电离辐射的危害

3.4 辐射剂量对图像质量的影响

3.5 射线的防护

第4章 胸主动脉CTA的低剂量研究

4.1 目的

4.2 材料与方法

4.3 实验结果

4.4 讨论

4.5 结论

第5章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作进一步发展方向

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果