自动能谱成像协议选择技术联合ASir-V在成人腹部能谱CT中的应用研究

摘要

本课题通过评估ASIS技术结合ASiR-V重建技术在成人腹部能谱CT成像中的辐射剂量、图像质量以及低对比剂量下的病灶显示，探讨能谱低剂量CT成像和新一代ASiR-V技术的临床应用价值。
　　第一部分 常规120kVp、低管电压(80kVp)与能谱CT扫描在成人体模腹部CT成像中的辐射剂量评估
　　目的：
　　通过和常规120kVp、低管电压(80kVp)技术对照，全面评估采用自动能谱成像协议选择技术的腹部能谱CT辐射剂量，探索能谱低剂量CT成像的可行性。
　　方法：
　　采用宝石能谱CT(Discovery CT750HD，GE Healthcare，Milwaukee，WI，USA)扫描仪，ATOM系列成人男性剂量专用体模。扫描方案:方案A，常规120kVp，自动管电流调制技术(Automatic tube current modulation，ATCM)，噪声指数(Noise index，NI)为10HU，螺距0.984∶1，临床常规应用的40％ASiR重建;方案B，采用80kVp扫描，其余扫描参数及图像重建同方案A;方案C，能谱CT成像扫描，80和140kVp瞬时切换，螺距0.984∶1，使用自动能谱成像协议选择(ASIS)技术，预设非能谱扫描噪声指数分别为8、10、15、20HU，与之相对应的毫安(mA)和转速分别为550mA×0.8s、375mA×0.7s、360mA×0.5s、260mA×0.7s，能谱浏览器生成相应的四组70keV的单能量图像（能谱550mA组、能谱375mA组、能谱360mA组、能谱260mA组），使用机器默认的30％ASiR重建。
　　器官吸收剂量测定使用热释光剂量计（Thermo luminescent dosimeter,TLD），在体模预留孔内放入TLD元件，TLD具体分布情况:眼睛4个、甲状腺6个、胰腺6个、肾上腺2个、结肠18个、腰椎骨髓8个、腹部皮肤9个、睾丸2个，记录并测定方案A，B，C的器官吸收剂量和有效剂量;记录机器自动显示的三种方案的容积CT剂量指数(Volume CT dose index，CTDIvol)、剂量长度乘积(Dose length product，DLP)，并计算有效剂量(effective dose，ED)。分析两种有效剂量测定方法的偏离程度，并对噪声水平(Standard deviation，SD)、信噪比(Signal-to-noise ratio，SNR)进行评价。
　　结果：
　　1.常规120kVp、80kVp及能谱375mA组成像三组间有相似的CTDIvol，DLP;从能谱550mA、375mA、360mA到260mA组，CTDIvol依次减少33％、35％、13％，DLP减少39％、33％、11％。
　　2.相同噪声指数下，常规120kVp和能谱375mA组器官吸收剂量没有明显差别，但两组均比80kVp组偏高;在能谱扫描组，随着预设非能谱噪声指数的升高，器官吸收剂量逐步减低;扫描野外敏感器官吸收剂量(0.08～0.60mGy)显著低于扫描野内组织(5.59～26.07mGy);扫描野内吸收剂量最高的是腹部皮肤，所测实质器官中，吸收剂量最高的是胰腺。
　　3.常规120kVp、能谱375mA组及80kVp组经DLP法计算的有效剂量基本相等，但在经器官吸收剂量计算的有效剂量中，常规120kVp、能谱375mA组均高于80kVp组;80kVp组经两种方法计算的有效剂量均高于能谱360mA和260mA组;能谱360mA组有效剂量高于260mA组;80kVp组、常规120kvp组、能谱550mA组、375mA组、360mA组、260mA组两种方法计算的有效剂量偏离程度分别为-2.20％、18％、9.2％、18.7％、20％、16％。
　　结论：
　　经器官吸收剂量测算的有效剂量高于经DLP所计算的剂量，实际临床工作中，低估了患者所受有效剂量;与常规120kVp和80kVp低管电压技术相比，通过不同预设非能谱噪声指数的选择，ASIS技术可以有效降低辐射剂量，实现能谱低剂量CT成像，且保持较高的图像质量。
　　第二部分 自动能谱成像协议选择技术联合ASiR-V在成人腹部CT成像中的辐射剂量及图像质量评估
　　目的：采用自动能谱成像协议选择技术（Auto spectral imaging protocol selection，ASIS）并结合新一代ASiR-V技术，评估能谱低剂量CT成像的辐射剂量和图像质量，探讨其在成人腹部CT成像中的可行性。
　　方法：
　　收集行腹部CT平扫检查的患者132例。CT扫描均采用宝石能谱CT (Discovery CT750HD，GE Healthcare，Milwaukee， WI，USA)扫描仪，随机将患者分为A、B两组，A组为常规120kVp组，管电流采用自动管电流调制技术(ATCM)，噪声指数为10，螺距1.375∶1;B组为能谱扫描组，管电压为80和140kVp瞬时切换，采用ASIS技术，预设非能谱噪声指数(noise index，NI)为15HU，螺距1.375∶1。A组图像采用40％ASiR重建(AA40％)，B组图像采用70keV的单能量图像，同时进行ASiR和ASiR-V重建，分别得到相应的30％ASiR (BA30％)、50％ASiR (BA50％)、30％ASiR-V(BAV30％)、50％ASiR-V(BAV50％)四组单能图像，评估两组的辐射剂量并对图像进行客观(SD、SNR、CNR)及主观（主观图像噪声、整体图像质量、诊断接受度）图像质量评价。
　　结果：
　　1.能谱扫描组，BMI与CTDIvol相关系数r=0.717，P＜0.001，有统计学意义，二者具有相关性，随着BMI指数增高，ASIS技术所对应的CTDIvol相应增大。
　　2.B组CTDIvol、DLP、ED均低于A组，分别减少39％、36％、36％，两组间差异有统计学意义(P＜0.001)。
　　3.AA40％组与BA30％组在SD竖脊肌、SNR肝脏、 SNR腹主动脉、 CNR肝脏方面没有统计学差异(P＞0.05)，AA40％、 BA30％组与BA50％、 BAV30％比较均有统计学差异(P＜0.001)，BA50％组与BAV30％组比较无统计学差异(P＞0.05)，BAV50％组图像的SD值最小，SNR、CNR最高，与其他四组图像比较均有统计学差异(P＜0.001)。
　　4.BAV50％组图像主观噪声评分最高，但整体图像质量评分最低，均与其他四组比差异有统计学意义(P＜0.01);BAV50％组图像的诊断接受度评分最低，但五组图像间差异没有统计学意义（P＞0.05）。
　　结论：
　　在临床研究中，通过采用自动能谱成像协议选择技术(ASIS)，选择预设非能谱噪声为15HU，能谱CT有效辐射剂量较常规120kVp CT扫描降低36％;能谱成像中，30％ASiR-V较30％ASiR技术改善图像质量的效果更佳，但50％ASiR-V图像的整体图像质量下降，组织锐利度轻度降低，ASIS技术联合30％ASiR-V技术在腹部能谱CT成像中有较好的临床应用前景。
　　第三部分 能谱低剂量CT成像联合ASiR-V技术在低对比剂量典型肝血管瘤CT中的应用
　　目的：评估能谱低剂量CT成像结合ASiR-V技术在低对比剂量典型肝血管瘤能谱CT中的应用效果。
　　方法：
　　收集临床怀疑典型肝血管瘤需行腹部CT检查的患者62例。CT扫描均采用宝石能谱CT (Discovery CT 750HD，GE Healthcare，Milwaukee， WI，USA)扫描仪，随机将患者分为A、B组，A组为常规120kVp组，图像采用40％ASiR重建，对比剂采用高浓度碘对比剂(370mgI/ml)，碘负荷:450mgI/kg;B组为能谱扫描组，采用ASIS技术，对比剂采用低浓度碘对比剂(270mgI/ml)，碘负荷:270mgI/kg，能谱浏览器生成两组单能量图像:70keV组图像(B1)，采用30％ASiR重建;52keV组图像(B2)，采用30％ASiR-V重建。两组碘对比剂注射速度均为4.0ml/s.评估两组的辐射剂量并对图像进行客观[CT值、SD、CNR和CER(contrastenhancement ratio，CER)]及主观（主观图像噪声、病灶显示度、诊断接受度）图像质量评价。
　　结果：
　　1.三组图像在肝脏SD值、主观图像噪声、诊断接受度方面均没有统计学差异(P＞0.05)
　　2.B2组图像在肝脏CT值、病灶CT值、病灶CNR、病灶CER及病灶显示度方面优于其他两组，差异有统计学意义(P＜0.01);A组图像在肝脏CT值（门脉期）、病灶CT值、病灶CNR、病灶CER及病灶显示度评分方面高于B1组，差异有统计学意义（P＜0.01）。
　　3.B组CTDIvol、DLP、ED及总的对比剂量均低于A组，分别减少42％，30％，30％，41％，两组间差异有统计学意义（P＜0.01）。
　　结论：
　　采用自动能谱成像协议选择技术(ASIS)可以显著减少腹部能谱CT辐射剂量;52keV图像结合30％ASiR-V技术能够降低图像噪声，显著改善图像对比度及病灶显示度，有效降低碘对比剂浓度及剂量，满足临床诊断要求。

目录

声明

摘要

符号说明

第一部分 常规120kVp、低管电压(80 kVp)CT与能谱CT扫描在成人体模腹部CT成像中的辐射剂量评估

前言

材料与方法

结果

讨论

小结

第二部分 自动能谱成像协议选择技术联合ASiR-V在成人腹部CT成像中的辐射剂量及图像质量评估

前言

材料与方法

结果

讨论

小结

前言

材料与方法

结果

讨论

小结

附表及附图

参考文献

综述

致谢

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