新一代迭代重建算法冠状动脉CTA图像质量及辐射剂量的研究

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第一部分冠状动脉CTA扫描参数及重建算法与图像质量相关性的实验研究目的:探讨基于原始数据域的迭代重建(Sinogram AffirmedIterative Reconstruction,SAFIRE)算法与滤波反投影(Filtered BackProjection,FBP)算法冠状动脉CT血管造影(Coronary ComputedTomography Angiography, CCTA)图像质量的相关性。方法:对置入模拟左、右冠状动脉的仿真体模,采用两组管电压(100kV、120kV)行双源CT检查,将冠状动脉原始图像在工作站上分别进行FBP及SAFIRE两种算法的图像重建,测量不同管电压及不同管电流组的CT值,计算信噪比(Signal to noise ratio,SNR)、对比噪声比(Contrast to noise ratio,CNR)、CT值标准差(Standard deviation,SD),进行两两多重比较Dunnett t检验;相同管电压不同重建算法、不同管电压相同管电流SAFIRE重建方式的两组SNR、CNR、CT值SD及CT值采用配对t检验。结果:两组管电压扫描后经SAFIRE重建的冠状动脉图像质量均明显优于FBP重建;两组管电压两种重建算法图像,随着管电流的增加,从200mA至360mA图像质量呈改善趋势,管电流340mA以上图像质量指标趋于稳定;两组管电压相同管电流SAFIRE重建算法成像其图像质量比较,CNR、SNR和CT值SD差异均有统计学意义(t=5.36、t=2.49,t=21.82,p<0.05);两组管电压成像SAFIRE重建算法与FBP重建算法比较,CT值差异无统计学意义(t=0.77,t=1.04,p>0.05)。结论:随着管电流的增加,两种重建算法(SAFIRE、FBP)冠状动脉的图像质量均随之提高,但管电流到达一定值(340mA)后图像质量趋于稳定,SAFIRE算法对CT值的影响无显著性差异;采用SAFIRE算法在相同扫描参数下可以明显提高图像质量。第二部分不同管电压和重建算法冠状动脉CTA辐射剂量的体模研究目的:基于仿真体模的患者器官吸收剂量研究,探讨新双源CT冠状动脉造影SAFIRE算法与FBP算法患者辐射剂量的差异,评价不同管电压CCTA的辐射剂量。方法:利用置入模拟左右冠状动脉仿真体模模拟CCTA检查环境,采用100kV、120kV管电压行CCTA检查,分别进行FBP及SAFIRE算法的图像重建,测量CT值并计算SNR、CNR、CT值SD。通过体模内放置热释光剂量计(Thermoluminescent dosimeters,TLD),测量在不同管电压相同管电流成像的器官吸收剂量,读取CT机自带的剂量值,分别计算两种方式的有效剂量。对不同CCTA成像条件的图像质量指标行配对t检验。结果:(1)无论100kV或120kV的CCTA检查,SAFIRE重建算法组图像质量指标(CNR、SNR及CT值SD)均优于FBP重建算法组,280mA/SAFIRE算法与360mA/FBP算法的图像质量指标相近,而360mA组辐射剂量明显高于280mA组;(2)80kV至120kV的CCTA成像,患者器官吸收剂量和有效剂量均逐渐增加;(3)CT机读取值转换的有效剂量分别为2.15±0.01mSv,3.68±0.01mSv,5.01±0.01mSv;TLD测量后计算的有效剂量分别为2.23±0.03mSv,5.95±0.06mSv,9.38±0.06mSv。结论:SAFIRE算法可明显降低辐射剂量。在CCTA成像适宜管电压范围内,患者的器官吸收剂量和有效剂量随着管电压升高而增加。CT机读取值转换而来的有效剂量低估了实际辐射剂量水平。第三部分SAFIRE/FBP算法冠状动脉CTA临床应用的对比研究目的:探讨新一代迭代重建算法SAFIRE算法与滤波反投影(FBP)算法在冠状动脉CT血管造影(CCTA)临床应用效果。方法:回顾性收集分析80例行双源CT(Dual Source ComputedTomography, DSCT)冠状动脉CCTA检查的患者,记录患者身高、体重、性别、心率,将80例行双源CT检查患者的冠脉原始图像,在工作站上分别进行FBP(A组)及SAFIRE(B组)两种算法的图像重建,应用秩和检验对两组图像的主观评分进行比较,应用t检验对两组图像的客观指标进行比较。结果:(1)A组可评价的冠脉数约972条,B组可评价的冠脉数约984条;A组主观图像质量评分约3.66±0.26; B组约为3.70±0.25,两组间差异无统计学意义(Z=-1.583,P=0.113);A组评分为优的冠状动脉787/972(80.1%)高于B组评分为优的冠状动脉866/984(88%),(x2=18.518,p=0.000)。(2)A与B两组图像信噪比(SNR)分别为24.45±6.95、32.04±9.13(t=-8.91,p<0.05);对比噪声比(CNR)分别为16.91±5.39、22.03±7.08(t=-5.15,p<0.05);图像噪声指数(SD值)分别为18.64±3.65、14.41±3.24(t=7.76,p<0.05),两者图像质量差异有明显统计学意义。A与B组冠状动脉平均CT值分别为448.63±77.00HU,444.82±77.91HU(p=0.756)。结论:新一代迭代重建算法(SAFIRE)在相同扫描参数下可以提高图像质量,满足临床诊断要求。
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