GE HDCT自适应迭代重建和能谱成像的应用研究

论文摘要

第一部分颅脑CT自适应迭代重建与滤波反投影重建的比较目的：在不同毫安秒（mAs）条件下,将自适应迭代重建算法（Adaptive Statistical Iterative Reconstruction, ASIR）与滤波反投影法（Filtered Back Projection, FBP）以不同比例混合的方式对颅脑CT图像进行重建,比较所得图像的图像质量差异。方法：本研究经医院伦理委员会审核通过。利用GE HDCT（Discovery CT750HD）扫描仪,对40例主诉为头痛、头晕的患者（男19例,女21例,平均年龄69.5±11.2岁）,采用两种不同毫安秒条件（300mAs和200mAs,其中300mAs为颅脑扫描的常规条件）进行颅脑CT扫描,对所得原始数据分别进行FBP法（0%ASIR）和不同比例ASIR-FBP混合法（30%ASIR,50%ASIR,70%ASIR和90%ASIR）重建,并对所得的10个序列图像进行随机化排序。由两名10年以上CT工作经验的放射科医生采用双盲法对每例患者的10个序列图像的正常结构显示度、病灶的显示度、图像对比及诊断信心四个方面做出主观评分,并测量感兴趣区（Region Of Interest, ROI）的CT值标准差（Standard Deviation, SD）,同时记录两种扫描条件下容积剂量指数（Volume CT Dose Index, CTDIvol）和剂量长度乘积（Dose Length Product, DLP）,使用SPSS13.0统计分析软件对所得数据进行统计学分析。结果：在200mAs扫描条件下采用50%ASIR重建算法与300mAs条件下的FBP重建算法所得的图像质量差别没有统计学意义（P>0.05）,而200mAs条件下的FBP重建算法与300mAs条件下的FBP重建算法所得图像质量差别有统计学意义（P<0.05）。结论：与传统FBP重建算法比较,在颅脑CT检查中利用ASIR重建技术能在降低1/3的辐射剂量条件下不影响图像诊断质量。第二部分CT能谱成像在早期肺癌及纵隔淋巴结鉴别中的应用研究第一章实性、半实性及磨玻璃结节型肺癌CT能谱成像参数比较目的：比较实性、半实性及磨玻璃结节型肺癌能谱成像参数的差异,观察三种类型的肺癌在CT能谱成像中是否具有相似的强化特征,为后续肺癌和良性病变鉴别研究提供理论依据。方法：本项研究经医院伦理委员会审核通过。患者均因胸部X线或CT平扫发现异常而申请CT增强扫描检查,扫描序列包括全肺低剂量常规平扫,小视野病灶能谱增强扫描,全肺低剂量常规增强扫描。收集到2011年10月至2012年12月间的257例患者,根据手术病理结果,最终共有64例肺癌患者纳入本研究,共检出21个实性结节（组A1）,23个半实性结节（组A2）和20个磨玻璃结节（组A3）,均经肺结节切除+淋巴结清扫病理证实为I期肺癌。选取3个不同感兴趣区记录病灶的CT值、水含量（Water Concentration, WC）、碘含量（Iodine Concentration, IC）和有效原子序数（Effective Atomic Number, Zeff）并分别计算其平均值,同时计算40keV至140keV虚拟单能量图像（Virtual Monochromatic Images, VMIs）病灶CT值的变化值（vHU）,同样方法记录止常肺组织和胸壁肌肉组织的上述能谱参数值,利用SPSS13.0统计分析软件包分别对vHU, IC, WC, Zeff及40,70,140keV虚拟单能量图像的CT值进行单因素方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。结果：病灶CT值和WC均显示三组间差异有统计学差异（P<0.05）,vHU和1C均显示三组间差异无统计学意义（P>0.05）,Zeff显示组A1与组A2间差异无统计学意义（P>0.05）,但均与组A3间差异有统计学意义（P<0.05）。正常肺组织和胸壁肌肉组织各能谱参数三组间差异均无统计学意义（P>0.05）。结论：实性、半实性和磨玻璃结节型肺癌具有相似的碘含量和能谱曲线变化特征。能谱参数vHU和1C间及70keV图像的CT值和WC间呈正相关。第二章CT能谱成像在早期肺癌与肺良性病变鉴别诊断中的应用目的：探讨CT能谱成像在早期肺癌与肺良性病变鉴别诊断中的应用价值。方法：本项研究经医院伦理委员会审核通过。患者来源、扫描方式及能谱参数的获取同第二部分第一章。根据随访结果,最终共有88例患者纳入本研究,共检出64个1期肺癌结节（64例患者,组A,病灶数n=64）和35个肺良性病灶（25例患者,其中一例患者同时检出一个肺癌结节和一个良性结节）,良性病灶进一步分为活动性炎性病灶组（13例患者,组B,病灶数n=20）和良性结节组（12例患者,组C,病灶数n=15）。因实性肺癌、半实性肺癌及磨玻璃肺癌具有相似的vHU和IC,而CT值、WC和Zeff间有较大差异,因此在对CT值,WC和Zeff的统计分析中将肺癌组进一步分为实性结节组（组A1）,半实性结节组（组A2）和磨玻璃结节组（组A3）,而对vHU,IC和能谱曲线的统计分析将三种肺癌结节统一归为肺癌组,利用SPSS13.0统计分析软件包对上述能谱参数进行单因素方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。同时绘制早期肺癌与肺良性病变鉴别时的受试者工作特征曲线（Receiver Operating Characteristic Curve, ROC曲线）并记录能谱参数的曲线下面积（Area Under the Curve, AUC）、诊断阈值、敏感性及特异性。结果：病灶CT值和WC显示组A1、组B及组C问的差异均无统计学意义（P>0.05）；其余各组间的差异均有统计学意义（P<0.05）。vHU和IC显示组A与组C间及组B与组C间的差异有统计学意义（P<0.05）,组A与组C间vHU和JC的曲线’下面积分别为0.865和0.835；但组A与组B间差异无统计学意义（P>0.05）。Zeff显示组A1、组A2、组B及组C各组间差异无统计学意义（P>0.05）,但均与组A3间的差异有统计学意义（P<0.05）。当vHU诊断闽值定为112.55或当IC诊断阈值定为14.61时,鉴别早期肺癌与肺良性结节的敏感性及特异性分别为82.4%和80%。结论：CT能谱成像提供了比常规CT值更多的诊断信息,其中vHU和IC间及70keV图像的CT值和WC间呈正相关,增强扫描vHU和IC有助于鉴别早期肺癌与肺良性结节。第三章CT能谱成像在良恶性纵隔淋巴结鉴别中的应用目的：比较纵隔良恶性淋巴结CT能谱成像参数的差异,探讨CT能谱成像在纵隔良恶性淋巴结鉴别诊断中的应用价值。方法：本研究经医院伦理委员会审核通过。患者来源及扫描方式同第二部分第一章,根据随访结果,最终筛选出其中的30例患者（本研究充分考虑患者的辐射剂量,在能谱成像中以肺部病灶为扫描靶区,因此收集到的纵隔淋巴结数量较少）。一名十年以上CT工作经验的医生将手术病理淋巴结所示位置与CT图像中淋巴结位置进行认真匹配校对,共纳入20枚恶性淋巴结和27枚良性淋巴结。纳入标准如下：淋巴结长径≥1cm,其中病理诊断恶性淋巴结7枚,CT诊断恶性淋巴结13枚（诊断标准：肺恶性肿瘤+纵隔淋巴结多发且长径≥2cm）；病理诊断良性淋巴结12枚,其余15枚良性淋巴结中6枚因肺内病灶得到病理证实为良性病变而归入良性淋巴结,9枚淋巴结经CT随访诊断为肺活动性炎症及良性淋巴结（诊断标准,患者经正规抗炎治疗2周内复查CT显示肺内病灶明显缩小或消失）。能谱参数的获取方法同第二部分第一章,利用SPSS13.0统计分析软件包分别对vHU, IC, WC,Zeff及40,70,140keV虚拟单能量图像的CT值进行独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。结果：两组正常肺组织、胸壁肌肉组织及淋巴结的各能谱参数问差异均无统计学意义（P>0.05）。结论：本研究结果初步表明单期增强CT能谱成像难以对纵隔淋巴结进行良恶性鉴别诊断。分析可能原因如下：1,上腔静脉造影剂硬化伪影对纵隔2、4组淋巴结能谱参数测量产生影响；2,病理结果中某一组淋巴结中有多枚检出癌转移,另有几枚未检出癌转移,此时影像学对该类淋巴结很难做到完全一一对应,本研究中仅将CT图像中对应组别中较大的淋巴结纳入恶性淋巴结组,可能会产生假阳性结果；3,临床病理淋巴结取材中可能会有一定的遗漏率,这使得假阳性或假阴性结果的出现成为可能；4,本研究中获得病理诊断病例数相对较少,也可能是产生阴性结果的原因。

论文目录

• 中英文缩略词
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 参考文献
• 第一部分 颅脑CT自适应迭代重建与滤波反投影重建的比较
• 材料和方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 第二部分 CT能谱成像对早期肺癌和纵隔淋巴结的评价
• 第一章 实性、半实性及磨玻璃结节型肺癌CT能谱成像参数比较
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 第二章 CT能谱成像在早期肺癌与肺良性病变鉴别诊断中的应用
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 第三章 CT能谱成像在良恶性纵隔淋巴结鉴别中的应用
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 附录
• 致谢