迭代重建技术在心脏ct成像的动物实验研究--降低辐射剂量及控制图像质量

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南方医科大学2011级硕士学位论文浏氇睫抛诽盯成l鲥拗搠嗍一降低辐射剂量及控耕图像质量Iterativereconstructioninhea讯CTscanning：anexperimentalstudyⅪnp唱s—Reducingradiationdoseandco醇romngimagequali够课题来源：自选课题学位申请导师姓专业名培养类培养层所在学人蒋骏名黄美萍熬授称影像医学：与核医学型专业型次硕士院第二临床学院答辩委员会主席江新青蓼授l渺答辩委员会委员许乙凯教授陈萍教授单鸿教授龙晚生教授2014年5月16日广州 硕士学位论文迭代重建技术在，潍CT成像的动物实验研究一降低辐射剂量及控制图像质量螂嬲摘要【目的】探讨高级混合迭代重建技术(iDose4)和全模型迭代重建技术(I胀)在前瞻性心电门控结合体重调节管电压管电流心脏CT成像中降低辐射剂量及控制图像质量的临床应用价值。【材料和方法】1．一般资料选用健康小型猪10只，雌雄各5只，年龄4~16个月，体重26kg～52埏。本实验经本院动物实验伦理委员会审查批准并在其监督下进行。2．检查方法2．1麻醉：本实验采用基础麻醉+静脉麻醉，肌注氯胺酮10mg瓜g+地西泮O．4mg／l【g进行基础麻醉，经耳缘静脉滴注丙泊酚10n蚺g维持进行静脉麻醉。2．2扫描参数：采用256层CT扫描仪(BrillianceiCT，Pllilips)对所有实验动物行前瞻性心电门控心脏CT增强扫描，增强扫描前先进行平扫，测量并记录升主动脉根部平扫CT值。准直96～128层×O．625mm；旋转时间0．27s／r；层厚0．9mm；层间距O．45mm。在心动周期的70％．80％进行图像采集，并在70％、75％及80％时相重建。经耳缘静脉用高压注射器注入非离子对比剂(碘比乐，370mgI／rnl)60IIll+生理盐水301111；注射流率3．5I州s。采用对比剂示踪法(bohlS—track吨)，在降主动脉气管分叉层面选择感兴趣区监测CT值，当感兴趣区内CT值达到100HU时，延迟7s自动触发扫描。所有实验动物均按体重调节管电压和管电流(InAs)，作为常规剂量(A组)扫描；之后在A组常规剂量的基础上将管电流分别降低30％ 摘要(B组)、50％(C组)、70％(D组)进行扫描。每次扫描完成后持续静脉滴注生理盐水以促进对比剂排出(注意及时更换导尿袋)，尽量保持每次增强扫描前平扫主动脉CT值与初次平扫主动脉CT值相近。扫描范围自胸廓入口至左膈面下5cm。3．图像处理所有原始数据均采用滤波反投影重建(FBP)、iDose4(1evel4级)、I凇三种方法重建。将图像最清晰的心动周期的那组图像传至飞利浦外置工作站进行分析和后处理。4．图像质量评价比较各组图像的主、客观指标，将FBP重建的A组设为册嬲。4．1客观指标：包括图像噪声(NoiSe)、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)。由一位有经验的心血管影像医师采用盲法进行测量。对FBP、iDose4、IMR三种重建方法处理后的三组图像在相同层面进行测量，感兴趣区(ROI)均取50士1mmz，采取复制、粘贴功能保证其大小、形状相同；每个感兴趣区测量3次，结果取3次测量值的平均值。分别测量升主动脉根部(左主干开口层面)、左心室腔中央层面中心区域的CT值均值(记为SI)及其标准差(SD)，测量中尽量避开乳头肌的影响，感兴趣区CT值均值代表强化程度、标准差代表噪声；另外，以竖脊肌为背景组织，分别测量相应同层面双侧竖脊肌中央均匀区域的CT值均值及其标准差(结果取双侧竖脊肌的平均值)，注意尽量避开血管及脂肪。信噪比测量定义为感兴趣区强化程度与噪声之间的比值，对比噪声比测量定义为感兴趣区与背景组织强化程度之差与背景组织噪声之间的比值；公式为：SNR主=SI主／SD主，SNR心=SI心／SD心，CNR主=(SI主．SI肌)／SD肌，CNR心=(SI心．SI肌)／SD肌。4．2主观指标：包括总体图像质量、冠状动脉图像质量。由2位有10年以上心血管诊断经验的影像医师采用盲法分别对所有图像的主观指标进行评价，二人存在分歧时，一同重新阅片并达成一致意见。4．2．1总体图像质量：采用5分法评价图像质量的总体感觉及对除冠状动脉外的解剖结构的显示情况：5分：图像质量优秀，噪声很小，解剖结构显示极好；4分：图像质量良Ⅱ 硕士学位论文好，噪声较小，解剖结构显示良好，所有结构可清晰判断，；3分：图像质量中等，中等噪声，解剖结构显示一般，尚可满足临床诊断；2分：图像质量较差，噪声较大，解剖结构显示不完整，解剖细节显示差；1分：图像质量很差，噪声严重，无法获取有用信息。3分或以上为图像质量满足临床诊断需求，其中3分为基本满足诊断，4分或以上为图像质量优良。4．2．2冠状动脉图像质量：采用5分法分别对冠状动脉9个节段(左主干，左前降支近、中、远段，左旋支近、远段，右冠状动脉近、中、远段)的图像质量进行评分：5分：血管显示清晰，边缘锐利，无伪影；4分：血管边缘较清晰，轻度伪影；3分：血管较模糊，中等伪影，但仍可诊断；2分：血管边缘模糊不清，伪影较重，无法评价；1分：伪影严重，血管错层或大部分未显示。3分或以上均为满足临床诊断需要图像，可诊断率是指评分≥3分的血管段所占比例，优良率是指评分>4分的血管段所占比例。左主干、左前降支近段、左旋支近段及右冠状动脉近段归为冠状动脉近段，左前降支中、远段、左旋支远段及右冠状动脉中、远段归为冠状动脉远段。5．辐射剂量记录所有实验动物每次扫描的容积CT剂量指数(CTDIvoI)及剂量长度乘积(DLP)，DLP乘以转换系数k计算有效剂量(ED)，本文转换系数采用胸部平均值为0．014。6．统计学分析所有统计学分析均采用SPSS13．0软件完成。客观指标：各组内3种重建方法处理所得的图像噪声、SNR、CNR的比较：正态分布且方差齐性者采用One．w|ayANOVA方差分析，两两比较采用Bonfen．011i检验；正态分布但方差不齐者采用wrelch近似方差分析，两两比较采用DunnettT3检验；非正态分布者采用勋uskal-wrallis非参数检验。任意两者客观指标间的比较采用两独立样本t检验。PiDose4>I躲(PO．05)，D组的可诊断率低于对照组，差异有统计学意义(P0．05)。2)远段冠状动脉：用iDose4重建，A、B、C组的可诊断率均高于70％，与对照组相当或更高，D组的可诊断率仅为14％，低于对照组，差异有统计学意义(PB1>Cl>D1(P=0．000)；(3)ImageCNR：A1>Bl>C1>Dl(P=O．000)．1．2E仃．ectonsubjectiveindicato体：(1)S蛔ectiveiIIlagenoiSescore：Al>B1>C1>D1(P=O．ooO)．(2)OVeraUimagequality：A1(3．80±0．42)>Bl(3．60±0．52)>C1(3．00±O．67)>D1(2．oo±0．67)(P=0．000)．，，'、，、’一UJCorollar)rarterymlagequalltyscore：1)ProxiIIlalcorolla巧arte巧：A1(4．20±O．56)>B1(3．90±O．71)>Cl(2．93±O．73)>D1(2．oo±0．68)(P=0．ooO)．2)Distantcorollaryarte巧：A1(3．34±0．75)>Bl(2．94±O．77)>C1(2．10±0．79)>D1(1．22±0．42)(P=0．ooO)．(4)Corollarydiagnosticrate：1)Prox证lalcororlaryarte巧：A1(100％)>Bl(95％)>C1(70％)>D1(22．5％)(P=O．000)．2)Distamcoro彻巧arteDr：Al(88％)>B1(72％)>C1(36％)>D1(O％)(P20．OOO)．(5)Coronaryfmenessrate：1)Proxirnalcorona巧arte巧：A1(92．5％)>B1(80％)>C1(22．5％)>Dl(0％)(P=O．000)．2)Distantcor011a巧arte巧：A1(48％)>B1(24％)>Cl(O％)=D1(0％)(P=O．000)．2·In丑uenceofite豫tive心constmction(iDose4andmR)onobjectiveindicato璐ofimagequaU锣2．1Imagenoise： ABSTRACT(1)Foreachgroup：FBP>iDose4>IMR(P<0．05)；MultipleeornparisoIlS证each铲oup：Di蜀盹renceswereaUStatisticallysigrlificant(P0．05)，(1i疵rencewasnotstatisticallysigllificantbetweenGroupC2砌dGroupA1(P>0．05)；theiInagenoiseof∞upD3wasIowerthanGroupA1(P=O．ooO)．2)LeRVentriCularchalnber：Di＆rence、vaSnotstatisticallysigllificantbetweenGroupD2aIldGroupA1(P=O．105)；theimagenoiseofQoupD3waSlowerthaIlGroupA1(P=0．000)．2．2ImageSNR：(1)ForeaChgroup：FBP0．05)；theiIIlageSNRof研oupD3was11igherthallGroupA1(P=O．000)．2)Lef【Ventricularcllamber：theil陇唱eSNRofGroupD2waSlo、Vert11￡mGroupA1(P<0．05)，di彘rencewasnotStatistiCallysigIlific锄betweenGroupC2andGroupA1(P>O．05)；theiIIlagesNRofGroupD3、VaSKgherthaJlGroupA1(P=O．000)．2．3ImageCNR：(1)Foreachgroup：FBPO．05)；theiIllageQ汛ofGroupD3waSh适herthallGroupA1(P=0．ooo)．2)Leftventriculaurc11amber：Di舵rencewasnotstatisticallysigllificantbetween研oupD2aIldGmupA1(P>O．05)；theilIlageCNRofGroupD3washighertl姗研oupA1(P20．000)．3．Innuenceofiterativereconstruction(iDose4and】MR)onsubjectiveindicatorsofimagequaH够3．1Subjectiveimagenoisesco心：Foreachgroup：FBPO．05)，theoveraUirnagequalityscoreofGroupC2、VaLsaboutthesaIneausGroupA1(P>O．05)；研oupD3、VaShjgherthaIlGroupA1(P<0．05)．3．3Comna呵arte珂imagequaK锣sco心：(1)ProxhnalanddiStantcoro彻r)rarte巧南reachgroup：FBP0．05)．2)Dist咖corona巧arte巧：ThequalityscoreofGroupD2waS10WerthanGroupA1(P=0．000)，thequalityscoreofGroupC2、vas10werthaIlGroupA1(P>O．05)，thequal“yscoreof研oupB2、VaSllighertllanGroupAl(P>O．05)；thequalityscoreofGroupD3wasaboutthes鲫∞aS(houpA1(P>0．05)．3．4Comna呵arte呵diagnostic豫te：(1)ProxiInalanddistantcoronaryarteryforgroupD：FBPO．05)；thed魄n0SticrateofGroupD3wasa_bouttheSalneaSGroupA1(P>O．05)．2)Dist咖coroIla]呵ane巧：ThediagnosticrateofGroupD2was10werthallGroupA1(P=0．000)，thediagnosticrateofQoupC2waSaboutthesameaSGroupA1(P>0．05)；thediagnosticrateofGroupD3waS籼utthesameas研oupA1(P>0．05)．3．5Corona珂arte呵finenessmte：(1)Thedi丘宅rencea皿【or培cor011a]叮artayfinenessratesbythetllreereconstmctionmethodsi11eachgroupareaJlstatiSticallysigllificant(P<0．05)，bothXV ABSTRACTforproxiIIlalanddist铷1tCoronaryarteU(2)Prox曲a1coronaryanery：thefmenessrateofQoupD3washigherthall研oupD2(P=0．000)；Dist枷corona】呵ane巧：the丘nenessrateofGroupD3waSmgherthaIlGroupD2(P=0．000)．4．Radiationdose研oupA：CTDIvol(mGy)／DLP(mGy·cm)／ED(msV)respectivelywere(16．20±3．79)“261．75±73．96)／(3．66±1．04)；GroupB：CTDIvol(mGy)／DLP(mGy。crn)／ED(IIlsv)respectiVelywere(11．20±2．49)／(184．74±47．18)／(2．59±0．66)；GroupC：CTDIvol(mGy)／DLP(mGy·cm)／ED(111sv)respectiVelyWere(8．04±1．86)／(137．50±40．67)／(1．93±O．57)；GroupD：CTDIvol(mGy)／DLP(mGy。cm)厄D(mSv)respectively、vere(4．85±1．15)／(81．90±20．68)／(1．15±O．29)；TheCTDIvol，DLP，EDofGroupB，C，DwcIreaⅡreducedsuccessiVelyby30％，50％，70％comparedtoGroupA．【Conclusion】1．Thespaceofreducir培radiationdoseusingtheconventionalrecoIlstmctionmethodFBP’recoIlstructedbywllichwillleadtoobviousiIlcreaseofimagenoise，remarkabledecreaseofsNRandQ叮RsubstantialreductionofimagequalityduetoitssenSitivitytonoiseisliIIlited．TheradiationdoseofheanCTsc锄：1i119usingFBPreco璐tructioncano山bereducedby30％atmost；whenreducedby50％，panofthe油agecan’tbediagnosed．2．IteratiVereco喊mctiontecmque(iDose4趾dIMR)bothcaIlmemorablyreduciI培inlagenoiSe，enhanciIlgirnageSNRandCNRimproViI培imagequalityarldthee仃．ectofnoisereductioll'iIIlageqllalityiIllproVementwiththeuseofIMRismorerem砌(ablethaIliDose4，eSpeciallyinthedistantcoro彻ryaIteries．TheraldiationdoseofprospeCtiveECG—gatedCTe1111ancememscallI]lillgofheancombilledwithweighta由uStingtubeVoltageaIldcurrentcallbereducedby50％tomakesuret}1attheiIIlagequalitymeetscl“caldiagnosiswiththeuseofiDose4recoIlstruction：whenwiththeuseofIMRreconstructioIl，theradiationdosecanatXVI 硕士学位论文leaStreducedby70％tomal【esuretheacquisitionofthesaIlleimagequalityaLstheI．outirledose．【Keywords】IteratiVerecoIlS仃uction；Hean；T0mography，X-rayco唧uted；Radiationdose；I眦gequalit)rXVⅡ 硕士学位论文目录摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IABSTRACT⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．Ⅸ目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯xⅨ第一章前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。1第二章材料与方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．72．1一般资料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．2检查方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72．2．1麻醉⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一72．2．2扫描参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．72．3图像后处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．4图像质量评价⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．4．1客观评价指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82．4．2主观评价指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．5辐射剂量评估⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯102．6统计学分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．10第三章结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．123．1客观指标(升主动脉根部及左心室腔中心层面的图像噪声、SNR、CNR)评价结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123．1．1升主动脉根部⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯J23．1．1．1图像噪声的差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯123．1．1．2图像SNR的差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133．1．1．3图像CNR的差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14XⅨ 目录3．1．2左心室腔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．J63．1．2．1图像噪声的差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．163．1．2．2图像SNR的差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯173．1．2．3图像Q叮R的差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯183．2主观指标(总体图像质量、冠状动脉图像质量)评价结果⋯⋯⋯⋯一193．2．1总体图像质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．J93．2．2冠状动脉图像质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2D3．2．2．1质量评分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．203．2．2．2可诊断率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2l3．2．2．3优良率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．3辐射剂量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯243．4附图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯25第四章讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．294．1本研究的背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯294．2迭代重建算法(IR)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯304．3传统FBP算法重建下低剂量扫描对主、客观图像质量的影响⋯⋯⋯．．324．3．1图像噪声⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯刃4．3．2图像信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一粥4．3．3总体图像质量及冠状动脉图像质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯郧4．4IDosE4、I脉迭代重建技术对客观图像质量的影响及比较⋯⋯⋯⋯⋯344．4．1图像噪声⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．弼4．4．2图像信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一茆4。5IDosE4、I揪迭代重建技术对主观图像质量的影响及比较⋯⋯⋯⋯⋯364．5．1总体图像质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364。5。2冠状动脉图像质量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一364．5．2．1质量评分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～364．5．2．2可诊断率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．374．5．2．3优良率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．6本研究所存在的不足⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38×X 硕士学位论文第五章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。41英文缩略词表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46攻读硕士学位期间成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。46致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．47南方医科大学学位论文原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49 硕士学位论文第一章前言CT(ComputedTomography，电子计算机体层成像)的出现是20世纪医学一个伟大的进步，它带来了放射学的重大变革，是放射诊断的一项重大突破。随着多层螺旋CT(MSCT)的迅速发展，其临床应用日益广泛、应用数量迅猛增加[1】。根据文献报道[2】，在美国每年有超过六千万人次做过CT检查，且其中有至少超过6％的人数为儿童。CT高分辨率及快速成像等优点使其成为x线或超声怀疑或检查不清时的进一步重要检查手段，如：胸片怀疑占位性病变的进一步确诊，超声怀疑肝结节的进一步诊断，等等。CT用于急诊更是必备检查手段，如外伤病人或怀疑脑出血病人必做头颅CT等。而今，CT用于筛查、排查性诊断也越来越普遍，在一些疾病的早期诊断中CT具有无法取代的优势，如：对于胸闷病人或疑似冠状动脉疾病的病人，冠状动脉CT成像正成为首选影像学检查方法【3]；对于有长期吸烟史的病人，高分辨率CT是一种很好的体检筛查肺癌的手段[4]。随着CT成像技术日新月异的发展，MSCT对心脏疾病如先天性心脏病的诊断及手术评估具有超声不可比拟的独特的优势，其在显示心内及血管复杂畸形及解剖结构方面的优势是超声无可取代的，因此CT在心脏方面的应用亦愈来愈普及[5]。然而，CT的广泛应用在给临床影像诊断治疗带来巨大帮助的同时，也同时带来了过高的辐射剂量。有研究表明，尽管CT检查只占放射性检查的13％，但其引起的辐射剂量却占病人所接受辐射剂量的70％[6，7】。毫无疑问，CT相对于普通X线检查产生更高的辐射剂量，如：一个普通腹部前后位平片的辐射剂量约0．25rnGy，而一次腹部CT扫描所产生的的辐射剂量达12．5mGy，后者为前者的五十倍之多[8]。CT所导致的辐射剂量大幅增加的问题正引起越来越广泛的关注[8，9]。过高的CT辐射剂量给病人带来了潜在的危害。X线对人体的生物学效应按效应的发生和照射剂量的关系可分为确定性效应和随机性效应。确定性效应指效应的严重程度(不是发生率)与辐射剂量的大小有关，效应的严重程度取决于细胞群中受损细胞的数量或百分率，此种效应存在阈剂量，如照射后的白 前言细胞减少、白内障、皮肤红斑脱毛等均属于确定性效应；而随机性效应指效应的发生率(不是严重程度)与辐射剂量的大小有关，这种效应在个别细胞损伤(主要是突变)时即可出现，不存在阈剂量，如遗传效应和辐射诱发癌变等属于随机性效应。因此，辐射剂量越大，给人们带来的潜在性危害也越大，其中诱发癌变风险被认为是最重要的。流行病学调查显示，CT检查带来的X线辐射可增加患者患癌症的风险，过高的辐射剂量可能会使被照射者增加罹患乳腺癌或肺癌的危险性[10】。更有研究称，根据目前美国的CT应用情况估计，其每年约有1．5％．2％的肿瘤患者是由CT检查直接或间接所导致【8]。一个严峻的事实正摆在放射学家面前：尽管单次CT检查的辐射剂量理论上处于国际安全范围内，但由于CT不可替代的作用，其使用越来越广泛的同时也使其成为造成医源性放射性损伤的一个非常重要的源头，CT检查所带来的过高的辐射剂量造成的潜在危害正成为一个严重的医疗社会问题[8，10，11]。因先天性心脏病做心脏cT检查的患者大部分为婴幼儿，相比较成人而言，小儿对辐射更为敏感，过量射线可能会引起儿童不可逆损害及染色体畸变。研究表明，在相同的CT扫描条件下，X射线对儿童的致癌性是成人的10倍以上[12]。因此降低心脏CT扫描的辐射剂量显得尤为重要。然而在CT检查中，一直以来辐射剂量和图像质量都是一对矛盾体，它们互相影响又互相制约[13]：一方面看，过高的辐射剂量会给病人带来潜在伤害风险，尤其婴幼儿，因此在临床工作中应尽可能降低CT扫描的X线剂量；另一方面看，辐射剂量与图像质量呈正比，适当增加辐射剂量可以增强信号强度，改善低对比度分辨力，提高图像质量，从而更有利于诊断。MSCT的广泛应用增加了病变的检出率，也使得CT扫描厚度越来越薄，相应噪声越来越大，如要得到同常规CT相同的图像质量必然需要更高的x线剂量，这样二者的矛盾就更加突出。因此，如何最大化的降低心脏MSCT辐射剂量，又能保证图像质量满足临床诊断是亟待解决的一个十分重要的问题。传统的降低CT辐射剂量的方法主要是降低扫描条件，大致可分为降低X射线输出量和降低X射线照射时间，前者包括有降低管电流、降低管电压、自动管电流调制等；后者包括有加大螺距、加大扫描层厚等[14，15]。但低剂量扫描最主要的后果是会导致图像噪声增加，进而影响图像质量和准确诊断。目前， 硕士学位论文MSCT常用的滤波反投影重建技术(fiheredbackprojection，FBP)对噪声比较敏感，故而降低辐射剂量的空间有限。解析重建和迭代重建(iteratiVereconstmction，IR)是CT图像重建的两种基本方法。FBP是解析重建的主要算法。世界上第一台医用CT即采用IR，但由于计算速度慢、所需存储空间大，限制了其应用和发展，FBP则成为CT图像重建的金标准[16]。FBP重建速度快，但是，它对测量的数据要求较高。当噪声较高，辐射剂量不足，投影数据采集不足时，重建的图像质量可能就无法满足诊断的要求【17]。因此，该方法对辐射剂量的要求较高，在辐射已越来越备受关注的今天以及幼儿检查中，显然要寻找另一种对剂量要求低的方法来完成诊断要求。随着计算机性能的提高，IR用于临床CT检查成为现实，其对图像质量的改善尤其是降低辐射剂量成为目前的研究热点。IR的成像原理：对于某个重建视角，首先在估计的物体图像上通过前后投影计算综合投影，并尽可能地模拟真实CT系统中X线光子穿过物体并到达探测器的过程；在X线光子与物体相互作用的建模过程中，通过计算光子在不同方向和位置进入体素的路径长度来考虑重建像素的大小和尺寸；采用相同方式通过探测器相应函数对探测器单元的大小和形状来建模。将综合投影与实际测量投影相比较，两者间的差异代表当前估计需要校正的量。在校正过程中考虑由有限光子统计导致的投影测量波动，同时评估每个独立测量中的光子，并将信息用于图像校正。考虑到所有这些信息时，即校正了当前的重建图像，再通过以上的综合和校正过程来获得一个更新的图像，．当重建图像和原始投影数据一致时，迭代即中止，经过多次迭代和校正更新，可重建出高质量和低噪声的图像。IR算法所需的投影数较少，具有可在数据不完全和低SNR(低剂量)条件下成像等优点[17]。目前多家公司推出了多种IR算法，如GE的适应性统计迭代重建技术(ASIR)和基于模型的迭代重建技术(ⅧIR)即(Veo)技术；西门子的图像空间迭代重建技术(IⅪS)和SAFIRE技术；飞利浦的iDose技术和东芝的适应性迭代剂量减低技术(趾DR)。其中MBIR是ASIR技术的改进，SAFII也是I对S技术的改进。按照迭代计算所利用的数据空间不同可将这些技术分为3类[18]：1)仅在图像数据空间进行IR，如IⅪS，对原始数据按照传统的FBP法 前雷重建后再根据噪声模型对获得的图像数据进行多次迭代计算，以降低噪声和伪影。这种方法运算较快，计算时间仅稍长于FBP法，但由于基于FBP图像进行迭代计算，不可避免地具有FBP法“理想系统”假设的局限性。2)在投影数据空间和图像数据空间中均进行IR，如ASIR、SAFIRE、iDose和址DR。首先对投影数据以FBP法进行重建，将获得的图像数据与基于统计的、考虑到光子和电子噪声的理想噪声模型进行比较，去除噪声，得到校正图像，对此图像再通过正投影更新原始投影数据，用于下次迭代计算，如此进行多次IR，这种方法重建速度也较快，但同样具有FBP法的局限性。3)仅在投影数据空间进行IR，如MBIR(即Veo技术)，对X线束从焦点到探测器的整个过程建立多个模型，焦点、X线束、体素和探测器的几何形状均被考虑进去，最为复杂，计算量最大，整个重建过程需10一90miIl。使用这些技术的意义在于可在大幅降低辐射剂量的同时获得与常规FBP法相同甚至更好的图像质量。在临床应用上，有不少学者已经研究了不同的迭代算法。绝大多数研究认为迭代重建算法可以有效的降低辐射剂量、改善图像质量：IR技术在胸部的应用：迭代重建算法在降低胸部CT剂量应用的研究是IR技术低剂量研究的热点之一，国内外诸多文献对此报道，不同迭代重建技术均显示出较高的应用价值，显示出其在降低胸部剂量上的巨大效果。陈疆红【19】等研究表明，ASIR技术有助于降低胸部低剂量图像的噪声，在保证诊断图像质量的前提下，有效剂量(ED)可降至O．35Insv。国外有研究表明[20，2l】，与规律FBP相比，IⅪS在不丢失诊断信息的同时明显降低了影像的噪声，因此该法有望在胸部检查中降低放射剂量；剂量降低35％时，迭代重建出的影像质量与传统使用的FBP重建影像质量接近，剂量得以降低且无诊断信息丢失。Ma眦udeepK．K址a等【22】也证实，ASIR技术可使胸部CT在剂量降低到40mAS时仍可保持图像质量而不出现影响诊断的假影。IR技术在腹部的应用：腹部CT在临床应用广泛，因此降低腹部CT剂量意义深远，国内外多个学者对迭代重建在降低腹部CT剂量方面的作用做了大量探索。徐姝等[23]对临床拟诊肝脏肿瘤患者48例进行常规剂量及低剂量门脉期肝脏增强CT扫描，发现应用iDose迭代重建的低剂量门脉期腹部增强图像噪声值较低剂量扫描结合FBP重建图像噪声降低约32．83％，与常规剂量门脉期扫4 硕士学位论文描、FBP重建图像噪声相比亦减小约10．37％，表明IR算法可显著降低噪声水平，降低噪声水平可改善肝实质的CNR。Voron毛GA．等[24]对迭代重建在儿童腹部CT中的应用的研究表明，采用40％ASIR可使儿童腹部CT剂量降低38％，仍然保持可满足诊断要求的图像质量。IR技术在CTA的应用：由于很大一部分做CTA的患者是小儿，因此降低辐射剂量在CT'A中显得尤为重要。冠状动脉成像已经成为诊断和评价冠状动脉疾病的一种重要的无创手段，采用前瞻性心电门控技术可以有效的降低辐射及缩短扫描时间，但其要求较低的心率且窦性心律较齐的情况下才有可能成功，临床上多还采用的是回顾性心电门控技术，但其成像时间长，辐射剂量较大，这种情况下，IR无疑是一种很有效的方法。徐超等[25]对57例患者进行DSCT冠状动脉成像检查，表明IR可进一步改善已满足诊断需要的血管段的图像质量，在保证血管腔强化水平不降低的同时进一步降低了图像噪声，提高了SNR及CNR水平。黄科峰等[26】在研究高清CT采用ASIR降低辐射剂量中发现，采用自适应统计迭代重建技术回顾性心电门控扫描冠状动脉成像，结合降低管电流、管电压，可在保证血管可评估率及图像质量的前提下明显降低辐射剂量约72％，并能消除钙化伪影，进行高清成像。在冠状动脉CTA的应用上，WraldemaH等报道了使用iDose后，对于剂量可以降到大约3nlsv[27】，而且，该研究还是在对BM【进行了限制的条件下进行的。此外，Mieville，F．A。等【28]研究发现，20％一40％ASIR相对于FBP能少许提高小儿及儿童心脏CT的图像质且重oIR技术在其他部位的应用：目前迭代重建降低辐射剂量的研究除了在胸腹部心血管中外，也见其他报道。虽然目前在头部中的报道较少，慰lic，K．等【29】的研究仍表明，ASIR在成人头部cT扫描中可有效降低辐射剂量。迭代重建技术作为一种新的重建算法，含有更为精准的x线光子数据和噪声模型，通过重复迭代重建循环来降低图像噪声，解决了FBP因剂量降低而产生的噪声问题，因而可以在低剂量的条件下提供较为优秀的图像质量【30，31】。本研究采用的iDose4(P11ilipsHeahhcare，Clevekmd，Ohio，USA)是一种混合迭代重建技术，属于第四代重建算法一高级迭代重建算法，其既往临床应用研究多在胸腹部及成人冠状动脉[27，30，31】，在小儿心脏方面的应用尚不明确。 前言本研究采用的全模型迭代技术IMR(iterativemodelrecoIlStnIction，PllilipsHeahhcare，Cleveland，Ohio，USA)是飞利浦最新一代迭代重建算法，是在高级混合迭代重建技术(iDose4)基础上的又一飞跃，代表了CT重建技术的最新进展，其降低噪声、提高图像质量的效果更优越，但目前国内外尚未有正式研究报道。与成人冠状动脉成像不同，小儿体重跨度大，在心血管成像方面目前尚无规范的扫描参数。本研究参考目前文献[5，32，33]提供的在体重调节管电压及管电流方面相对较低剂量的扫描方案(表1)作为本研究的基础扫描参数，以猪为实验模型，旨在探讨心脏MSCT前瞻性心电门控成像中iDose4和IMR在图像质量满足诊断的前提下降低辐射剂量的潜能，为小儿心脏低剂量扫描提供实验依据。6 硕士学位论文2．1一般资料第二章材料与方法本实验经本院动物实验伦理委员会审查批准并在其监督下进行。2013年6月2日至2013年6月16日期间，选用健康小型猪(由广东省实验监测所提供，生产许可证号：SCXK(粤)2008．0022)10只，雌雄各5只，年龄4～16个月，体重26kg～52蚝(中位体重为41．25埏，平均41．1士8．8埏)，平均胸围50．2士0．57cm。单天实验结束后送回培养点采用控制体重培养，下次实验时再从培养点运送过来，直至全部实验结束。2．2检查方法2．2．1麻醉：本实验采用基础麻醉+静脉麻醉，肌注氯胺酮10nlg瓜g+地西泮0．4mg瓜g进行基础麻醉，经耳缘静脉滴注丙泊酚10Hl朗唱维持进行静脉麻醉。麻醉成功后置入导尿管，检查前预留好静脉留置针。每次CT扫描之前可适当对实验对象按情况增加适量麻醉，实验过程中要密切注意实验对象的心肺功能，尽量避免在实验过程中发生意外。静脉麻醉成功后，将实验动物头足位仰卧并固定于扫描床上。未使用降心率药物控制心率。2．2．2扫描参数：采用256层CT扫描仪(BrillianceiCT，Pllilips)对所有实验动物行前瞻性心电门控心脏CT增强扫描，增强扫描前先进行平扫，测量并记录升主动脉根部平扫CT值。准直96~128层×O．625mm；旋转时间0．27s／r；层厚O．9n1IIl；层间距O．45衄；在心动周期的70％．80％时相进行扫描。经耳缘静脉用高压注射 材料与方法器注入非离子对比剂(碘比乐，370mgI／IIll)60“+生理盐水30ml；注射流率3．5ml／s。采用对比剂示踪法(b01us．track堍)，在降主动脉气管分叉层面选择感兴趣区监测CT值，当感兴趣区内CT值达到100HU时，延迟7s自动触发扫描。所有实验动物均按体重调节管电压和管电流(InAs)[5，32．34】，作为常规剂量(A组)扫描(详见表1)；之后在A组常规剂量的基础上仅将管电流分别降低30％(B组)、50％(C组)、70％(D组)进行扫描(详见表2)。每次扫描完成后持续静脉滴注生理盐水以促进对比剂排出(注意及时更换导尿袋)，尽量保持每次增强扫描前平扫主动脉CT值与初次平扫主动脉CT值相近。扫描范围自胸廓入口至左膈面下5cm。2．3图像后处理将所有实验动物CT扫描后得到的原始数据在心动周期的70％、75％、80％时相采用FBP、iDose4(1evel4级)和IMR三种重建算法进行重建，将其中图像最清晰的心动周期的那组图像传至飞利浦外置工作站(Cardiacviewer’E)(tendedBrillianceWrorkSpace(version4．0)；PllilipsHeahhcare，C1eveland，OH，uSA)进行图像分析及后处理，后处理方法包括多平面重组(1nuhiplanarreformation，MPR)、容积再现(volumerenderiI坞，VR)及曲面重组(curvedplannarrefomation，CPR)等。2．4图像质量评价比较各组图像的主、客观指标，将FBP重建的A组设为对照组。2．4．1客观评价指标：包括图像噪声(Noise)、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)。由1位具有10年以上阅片经验且对实验及图像所用重建方法不知情的心血管影像学医师采用盲法进行测量、评价。使用同一屏幕，采用原始轴位图像，8 硕士学位论文对FBP、∞ose4、IMR三种重建方法处理后的三组图像在相同层面同时进行测量。感兴趣区(ROI)均取50士1删n2，采取复制、粘贴功能保证其大小、形态相同；每个感兴趣区测量3次，结果取3次测量值的平均值。分别测量升主动脉根部(左主干开口层面)、左心室腔中央层面中心区域的CT值均值(记为SI)及其标准差(SD)，测量中尽量避开主动脉瓣的影响，感兴趣区CT值均值代表强化程度、标准差代表噪声；另外，以竖脊肌为背景组织，分别测量相应同层面双侧竖脊肌中央均匀区域的CT值均值及其标准差(结果取双侧竖脊肌的平均值)，注意尽量避开血管及脂肪。信噪比测量定义为感兴趣区强化程度与噪声之间的比值，对比噪声比测量定义为感兴趣区与背景组织强化程度之差与背景组织噪声之间的比值；公式为：SNR主=SI主／SD主，SNR心=SI心／SD心，CNR主=(SI丰．SI肌)／SD叭，CNR心=(SI心一SI肌)／SD肌。2．4．2主观评价指标：包括总体图像质量、冠状动脉图像质量。由2位具有10年以上阅片经验且对所做实验不知情的心血管影像学医师采用盲法分别对所有图像的总体图像质量、主观噪声及冠状动脉图像质量进行评价，二人存在分歧时，一同重新阅片并达成一致意见。评价分析前2位阅片者对图像质量评价标准进行统一达成共识，图像中的扫描参数、动物序号、重建方式等信息均被隐藏，2位评分者采用相同型号电脑阅片，诊断室光线适宜、一致。总体图像质量(图1)：采用5分法评价图像质量的总体感觉及对除冠状动脉外的解剖结构的显示情况[34】：5分：图像质量优秀，噪声很小，解剖结构显示极好；4分：图像质量良好，噪声较小，解剖结构显示良好，所有结构可清晰判断，；3分：图像质量中等，中等噪声，解剖结构显示一般，尚可满足临床诊断；2分：图像质量较差，噪声较大，解剖结构显示不完整，解剖细节显示差；1分：图像质量很差，噪声严重，无法获取有用信息。3分或以上为图像质量满足临床诊断需求，其中3分为基本满足诊断，4分或以上为图像质量优良。冠状动脉图像质量(图2)：采用5分法分别对冠状动脉9个节段(左主干，左前降支近、中、远段，左旋支近、远段，右冠状动脉近、中、远段)的图像9 材料与方法质量进行评分[34]：5分：血管显示清晰，边缘锐利，无伪影；4分：血管边缘较清晰，轻度伪影；3分：血管较模糊，中等伪影，但仍可诊断；2分：血管边缘模糊不清，伪影较重，无法评价；1分：伪影严重，血管错层或大部分未显示。3分或以上均为满足临床诊断需要图像，其中3分为基本满足诊断，4分或以上为图像质量优良，可诊断率是指评分≥3分的血管段所占比例，优良率是指评分≥4分的血管段所占比例。左主干、左前降支近段、左旋支近段及右冠状动脉近段归为冠状动脉近段，左前降支中、远段、左旋支远段及右冠状动脉中、远段归为冠状动脉远段。2．5辐射剂量评估记录所有实验动物每次扫描的容积CT剂量指数(CTdosei11dexofv01ume，cTDIvol(mGy))及剂量长度乘积(doselen舀hproduct，DLP(mGy·cm))，DLP乘以转换系数k计算有效剂量(e恐ctiVedose，ED(mSv))，本文转换系数采用胸部平均值为O．014。2．6统计学分析所有统计学分析均采用SPSS13。O软件完成。客观指标：各剂量组间图像噪声、SNR、CNR的比较，各剂量组内3种重建方法处理所得的图像噪声、SNR、CNR的比较，各剂量组间辐射剂量的比较：正态分布且方差齐性者采用One．WhyANOVA方差分析，两两组间多重比较采用Bon凫rroni检验；正态分布但方差不齐者采用W-elch近似方差分析，组间两两比较采用DurⅡ1ettT3检验；非正态分布者采用Kmskal-W．a11is非参数检验。任意两者客观指标间的比较采用两独立样本t检验。PO．05)。3．1客观指标(升主动脉根部及左心室腔中心层面的图像噪声、SNR、CNR)评价结果3．1．1升主动脉根部：3．1．1．1图像噪声的差异(表3．1、图4)：(1)无论用FBP、iDose4或Im重建，随着X线剂量依次降低，图像噪声均依次增加。(2)A、B、C、D各组内各重建方法处理后所得图像噪声之间的差异均有统计学意义(P均=0．ooO)，两两组间比较差异均有统计学意义(P均∞ose4>IMR。∞ose4、IMR比FBP平均能降低噪声约30％、85％。(3)用iDose4重建，A、B、C组图像噪声与对照组相仿或更低，D组图像噪声高于对照组，差异有统计学意义(t=2．56，P=0．02)。(4)用Im重建，A、B、C、D组图像噪声均比对照组更低，差异均有统计学意义(P均=0．000)。 硕士学位论文表3一l三种重建方法处理所得图像噪声比较(升主动脉根部)T曲le3—1TheimagenoisecomparedamongthethreereconStructionmethodS(Rootofthe竺!竺壁!呈墨竺塑!—————————_———————————————————————————————_———————————————_—————————————————————————————一组另1JFBPiDose4IMRF值P值A组7J．27士Jt5549．64士10．8515．13士6．0982．77O．000B组96．81士20．7466．06土16．5918．84土5．5390．710．000C坌目126．65士31．1377．57土16．7622．05士4．8396．590．000D组171．98士38．9191．66土20．55★32．95士3．9995．510．000F值23．5011．5622．07P值0．000O．000注：将FBP—A组设为对照组。iDose4、IMR重建的各剂量组与对照组的比较：除女外，其余各组噪声均小于对照组或与之相仿。噤)矗重建方法注：将FBP．A组设为对照组。X线剂革一常规囵降30％口降50％一降70％3．1．1．2图像SNR的差异(表3．2)：(1)无论用FBP、iDose4或I皿重建，随着X线剂量依次降低，图像SNR均依次降低。(2)A、B、C、D各组内各重建方法处理后所得图像SNR之间的差异均有统计学意义(P均=0．000)，两两组间比较差异均有统计学意义(P均<0．05)，各组均有FBPmose4>IMR。iDose4、IMR比FBP平均能降低噪声约30％、85％。(3)用iDose4重建，A、B、C组图像噪声与对照组相仿或更低，D组与对照组间的图像噪声差异无统计学意义(t=1．7l，P=0．105)。(4)用I凇重建，A、B、C、D组图像噪声均比对照组更低，差异均有统计学意义(P均=0．000)。表4．1三种重建方法处理所得图像噪声比较(左心室腔)Table4·1TheimgenoisecomparedamongthethreerecoIlsm】ctionmethods(LeftVe嘶cularc11amben注：将FBP．A组设为对照组。iDose4、I脉重建的各剂量组与对照组的比较：各组噪声均小于对照组或与之相仿。16 硕士学位论文噪声重建方法X线剂晕：■常规日降30％口降50％一降70％注：将FBP-A组设为对照组。3．1．2．2图像SNR的差异(表4．2)：(1)无论用FBP、iDose4或Im重建，随着X线剂量依次降低，图像SNR均依次降低。(2)A、B、C、D各组内各重建方法处理后所得图像SNR之间的差异均有统计学意义(P均=0．000)，两两组间比较差异均有统计学意义(P均<0．05)，各组均有FBP3分的血管段所占比例)：(1)近段冠状动脉(表7．1)：1)无论用FBP、iDose4或I凇重建，随着X线剂量依次降低，近段冠状动脉的可诊断率均依次降低。2)随着X线剂量的降低，各重建方法处理后所得近段冠状动脉的可诊断 结果率之间的差异随之加大。D组内各重建方法处理后所得近段冠状动脉可诊断率的差异有统计学意义(P=0．000)，两两组间比较差异均有统计学意义(P<0．001)，FBP0．05)；D组近段冠状动脉可诊断率低于对照组，差异有统计学意义(妒=11．43，P=O．001)，但仍高达75％。5)用I般重建，A、B、C、D组的近段冠状动脉可诊断率均与对照组相当，差异无统计学意义(P>0．05)。表7．1三种重建方法处理所得近段冠状动脉可诊断率比较1、able7一lThepr嘲malcorom巧ane哆dia鄹oSticrateScomparedamongmethreereconstructiOnmethodS注：将FBP．A组设为对照组。iDose4、MR重建的各剂量组与对照组的比较：除★外，其余各组近段冠状动脉可诊断率均与对照组相当。(2)远段冠状动脉(表7．2)：1)无论用FBP、iDose4或IMR重建，随着X线剂量依次降低，远段冠状动脉的可诊断率均依次降低。2)A、B、C、D各组内各重建方法处理后所得远段冠状动脉可诊断率的差异有统计学意义(P=0．ooO)，两两组间比较差异均有统计学意义(P<0．001)，FBP4分的血管段所占比例)：(1)近段冠状动脉(表8．1)：1)无论用FBP、iDose4或IMR重建，随着X线剂量依次降低，近段冠状动脉的优良率均依次降低。2)D组内各重建方法处理后所得近段冠状动脉优良率的差异有统计学意义(P=O．000)，两两组间比较差异均有统计学意义(P<0．001)，FBP0．05)。表8．2三种重建方法处理所得远段冠状动脉优良率比较Table8-2nedistantcoronar)rane巧finenessratescompared锄ongthethreereconstmctionn圮thods注：将FBP．A组设为对照组。iDose4、I豫重建的各剂量组与对照组的比较：除木、和撑外，其余各组远段冠状动脉优良率均高于对照组或与之相仿。3．3辐射剂量(表9)表9各组间辐射剂量比较Table9mradi撕ondosecompared锄0ngthefollr鲫ps注：B、C、D组的CTDI，ol、DLP、ED均依次较A组降低30％、50％、70％。CTDI，ol：两两组问比较，差异均有统计学意义(P<0．05)；DLP：两两组间比较，除了A佃(P=0．075)、B／C(P=0．145)组间差异无统计学意义外，其余各组两两间差异均有统计学意义(P<0．05)：ED：两两组间比较，除了A佰(P=0．075)、B／C(P=0．145)组间差异无统计学意义外，其余各组两两间差异均有统计学意义(PB>C>D，组间差异有统计学意义(见表3，4)，说明CT辐射剂量降低会引起图像信噪比及对比噪声比降低，从而影响图像质量，降低图像的分辨力及检出率。4．3．3总体图像质量及冠状动脉图像质量：本研究中降低剂量扫描以后，CT图像总体质量、冠状动脉图像质量呈现逐渐降低的趋势(见表5，6)，A>B>C>D，差异有统计学意义，证实了传统FBP重建下降低辐射剂量会导致图像质量降低。本实验中，当降低50％辐射剂量时，总体图像质量平均评分仅为3分上下，有20％病例图像总体质量已不能满足诊断；当降低70％辐射剂量时，总体图像质量平均评分仅为2分上下，图像质量较差，解剖结构显示不完整，解剖细节显示差，有80％病例图像总体质量已不 讨论能满足诊断。近段冠状动脉：当降低50％剂量时，图像质量平均评分不到3分，可诊断率为70％；降低70％剂量时图像质量平均评分仅为2分上下，可诊断率仅为22．5％。远段冠状动脉：当降低30％剂量时，图像质量平均评分不到3分，可诊断率为72％；降低50％剂量时图像质量评分仅为2分上下，可诊断率仅为36％；降低70％剂量时图像质量评分仅为1分上下，可诊断率为O。综上可知，本研究表明，利用传统的FBP重建算法重建时，由于FBP本身对噪声的敏感性使得轻度降低辐射剂量时噪声已较明显增加，SNR和CNR较明显下降，使图像质量较明显减低，降低30％剂量时，总体图像质量及冠状动脉可诊断率已有所下降，但仍能基本满足诊断；降低50％剂量时，远段冠状动脉已无法满足临床诊断，因而在心脏CT成像中最多只能降低30％剂量。4．4iDose4、mR迭代重建技术对客观图像质量的影响及比较4．4．1图像噪声：本研究各组内使用国ose4、IMR迭代重建算法后，其噪声值均有FBP>iDose4>IMR，差异均有统计学意义(见表3．1，4．1)，且两两之间比较亦均有显著性统计学差异。～B／C／D各组内iDose4重建较FBP重建客观图像噪声分别降低了30．3％／31．8％／38．8％／46．7％(升主动脉根部)、30．5％／30．5％／36．8％／48．6％(左心室腔)；ⅣB／C仍各组内IMR重建较FBP重建客观图像噪声分别降低了78．8％／80．5％／82．6％／80．8％(升主动脉根部)、85．1％／85．5％／86．3％／88．7％(左心室腔)，较iDose4重建分别降低了69．5％／71．5％／71．6％／64．1％(升主动脉根部)、78．5％／79．2％／78．3％／78．0％(左心室腔)。升主动脉根部：iDose4重建后D组图像噪声明显高于对照组而C组图像噪声与对照组大致相仿，I凇重建后所有组图像噪声均明显低于对照组；左心室腔：iDose4重建后D组图像噪声与对照组大致相仿，I脉重建后所有组图像噪声明显低于对照组。以上结果表明：1)iDoSe4迭代重建算法可有效降低图像噪声，这与Fumma等[51]的研究结果相一致；经过iDose4重建，C组的噪声(升主动脉根部)或D组的噪声(左心室腔)可降低到FBP重建的常规剂量组 硕士学位论文的水平。2)IMR重建算法降低噪声的幅度较iDose4显著提升，基本较iDose4提高了70％以上，I脉重建算法相对于iDose4重建算法的降噪效果更好，即使降低70％辐射剂量其图像噪声仍明显低于FBP重建的常规剂量图像。4．4．2图像信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR)：本研究各组内使用iDose4、I脉迭代重建算法后，其SNR和CNR值均有FBP