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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

作　者: 彭盛坤
导　师: 曾勇明
学　校: 重庆医科大学
专　业: 影像医学与核医学
关键词: 体层摄影术 X线计算机冠状血管图像质量迭代重建
分类号: R812
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

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。

全文目录

英汉缩略语名词对照  5-6
摘要  6-10
ABSTRACT  10-16
前言  16-20
  参考文献  18-20
第一部分冠状动脉 CTA 扫描参数与重建算法图像质量相关性的实验研究  20-29
  1 材料与方法  20-21
  2 结果  21-25
  3 讨论  25-27
  参考文献  27-29
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  29-36
  1 材料与方法  29-31
  2 结果  31-33
  3 讨论  33-35
  参考文献  35-36
第三部分 SAFIRE/FBP 算法冠状动脉 CTA 临床应用的对比研究  36-42
  1 材料与方法  36-38
  2 结果  38-39
  3 讨论  39-41
  参考文献  41-42
附图及说明  42-45
文献综述  45-55
  参考文献  52-55
致谢  55-56
攻读学位期间发表的论文目录与学术会议发言  56-57

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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