1、研究背景：
　　 在胸部疾病的多種檢查手段中，CT無疑是最敏感、最有價值的檢查方法之一。CT具有很高的密度分辨率，且無組織重疊等優(yōu)點(diǎn)，較胸部X線片而言，大大提高了病變檢出的敏感性和特異性。隨著多層螺旋CT的發(fā)展及廣泛普及，其應(yīng)用數(shù)量急劇增加，據(jù)資料統(tǒng)計，2007年美國CT檢查次數(shù)較1980年增長了23倍，但常規(guī)胸部CT的輻射劑量大約是胸片的100倍。美國有高達(dá)2％的癌癥病例可能是由于CT掃描的輻射造成的。CT電離輻射的致癌風(fēng)險以

2、及放射防護(hù)與安全問題開始成為關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　 因此當(dāng)前世界CT研究的重點(diǎn)是如何在獲得滿足診斷要求圖像的前提下，盡可能使受檢者接受的輻射劑量減低。美國國家癌癥研究所(NLST)研究發(fā)現(xiàn)，低劑量CT篩查相比于胸片其檢出率高，能夠檢出更多的肺結(jié)節(jié)和肺癌（包括早期肺癌），研究結(jié)果表明，低劑量CT篩查組和胸部X片篩查組中陽性率分別為24.2％和6.9％?？梢越档捅粰z者肺癌相關(guān)病死率20％。然而，過度的降低劑量，又會導(dǎo)致相應(yīng)的圖像噪聲的升

3、高和對病灶診斷信心的降低。既往研究表明，合理的CT參數(shù)對fGGO的客觀顯示非常重要，在一定程度上低劑量CT并不能完全反映fGGO的特征，輻射劑量過低，圖像噪聲增大，容易造成假象或漏診，尤其對部分有基礎(chǔ)肺疾病的人群，如:陳舊性肺結(jié)核、肺氣腫、肺纖維化等。 Li等研究83例病理學(xué)證實(shí)的肺癌中，39％的fGGO因?yàn)槟芤姸鹊捅徽`診。Funama等通過仿真胸部磨玻璃密度結(jié)節(jié)體模研究發(fā)現(xiàn)，管電流降至21、45mAs時，CT值為-800HU或更低密度

4、的模擬GGO結(jié)節(jié)漏檢率約為60％、36％，CT值高于-650HU的模擬GGO結(jié)節(jié)漏檢率分別為17％、8％，因此低劑量CT應(yīng)用于肺部磨玻璃密度影的檢出有一定限度。
　　 傳統(tǒng)濾波反投影(filtered back projection，F(xiàn)BP)是目前大多數(shù)商用CT機(jī)型所采取的標(biāo)準(zhǔn)CT重建技術(shù)。但它對噪聲和偽影較為敏感，因此限制了輻射劑量的降低。為彌補(bǔ)噪聲升高而導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，各廠商分別新開發(fā)出各種圖像后處理技術(shù)，比如GE公司的

5、ASIR、Siemens的IRIS、Philips的iDose等，其核心均是迭代重建技術(shù)(Iterative reconstruction，IR)。國內(nèi)外也有研究者采用IR技術(shù)對低劑量掃描的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，研究發(fā)現(xiàn)，迭代重建技術(shù)有明顯降低輻射劑量，并使圖像噪聲減少的特點(diǎn)。本研究通過仿真胸部體模及臨床對照研究相結(jié)合的方法探討迭代重建技術(shù)在低劑量胸部CT中應(yīng)用的潛在價值，摸索一套適合肺內(nèi)GGO篩查的低劑量方案。
　　 第一部分、迭

6、代重建技術(shù)對低劑量胸部CT圖像質(zhì)量影響的仿真體模研究
　　 1.1 輻射劑量和迭代重建技術(shù)對肺部HRCT圖像CT值影響的體模研究
　　 研究目的：評價輻射劑量和迭代重建技術(shù)iDose對肺部HRCT圖像CT值的影響。
　　 材料與方法：應(yīng)用Philips Brilliance128排螺旋CT在5種不同的劑量水平(管電壓120kV不變，管電流200mAs、100mAs、50mAs、25mAs、10mAs)下對仿真胸部

7、體模進(jìn)行HRCT掃描，并分別采用傳統(tǒng)的濾波反投影(FBP)和迭代重建算法iDose（水平分別選4和7）進(jìn)行重建。根據(jù)CT機(jī)器測定的CT劑量容積指數(shù)(CTDIvol)、劑量長度乘積(DLP)計算每次掃描的有效輻射劑量(ED)，測量、記錄不同劑量水平、不同算法下的模型肺實(shí)質(zhì)的CT值和SD值并進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。
　　 結(jié)果：不同管電流、不同重建算法條件下測得的肺實(shí)質(zhì)CT值之間無明顯差異（p值均＞0.05）。SD值在不同管電流條件下有明顯

8、的統(tǒng)計學(xué)意義（p值均＜0.05），且管電流越小，SD值越大。在同一劑量水平下，SD值在不同重建算法間有明顯的統(tǒng)計學(xué)意義（p值均＜0.05），迭代重建算法iDose可以明顯降低SD值，且iDose所選的水平越高，SD值越小。
　　 結(jié)論：低劑量HRCT掃描可以準(zhǔn)確的測量肺實(shí)質(zhì)的CT值，同時隨著劑量的降低，噪聲明顯增大。和傳統(tǒng)的濾波反投影(FBP)相比，迭代重建算法iDose可以明顯的改善噪聲，且不同的iDOSE水平降低噪聲的能力不

9、一。
　　 1.2 應(yīng)用迭代重建技術(shù)的低劑量HRCT評估肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)可行性的體模研究
　　 研究目的：評價應(yīng)用不同水平iDose迭代重建技術(shù)(Iterative reconstruction，IR)在低劑量HRCT中評估肺純磨玻璃密度結(jié)節(jié)(Pure ground glass nodule，pGGN)的可行性。
　　 材料與方法：應(yīng)用Philips Brilliance128排螺旋CT在5種不同的劑量水平（管電

10、壓120kV不變，管電流200mAs、100mAs、50mAs、25mAs、10mAs）下對含有9個5～12mm的pGGN的仿真胸部體模進(jìn)行HRCT掃描，并分別采用傳統(tǒng)的濾波反投影(FBP)和iDose迭代重建技術(shù)（水平分別選4和7）進(jìn)行數(shù)據(jù)重建。由兩名有經(jīng)驗(yàn)的影像科醫(yī)師采用盲法對不同劑量水平、不同重建技術(shù)下顯示的pGGN的圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評價，并用Kappa檢驗(yàn)評價觀察者間的一致性，測量并比較每次掃描的有效輻射劑量(ED)。
　

11、　 結(jié)果：對不同劑量水平、不同重建技術(shù)下顯示的pGGN的圖像質(zhì)量進(jìn)行主觀評價，兩名觀察者間的一致性中等或較好(k＞0.4)。在管電流低至10mAs水平時，各組pGGN均能顯示，結(jié)合iDose迭代重建技術(shù)后圖像質(zhì)量明顯改善。25mAs采用idose-4/7重建后圖像的肺結(jié)節(jié)可見度評分優(yōu)于50mAsFBP重建后的圖像（p值＜0.001）。
　　 結(jié)論：128排螺旋CT實(shí)驗(yàn)條件下10mAs可以檢出≥5mm的pGGN，結(jié)合iDose迭

12、代重建技術(shù)后圖像質(zhì)量明顯改善，有利于結(jié)節(jié)邊緣情況的顯示，為臨床方案的制定提供了參考依據(jù)。
　　 1.3 輻射劑量和迭代重建技術(shù)對CT測量肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)體積準(zhǔn)確性的影響
　　 研究目的：評價輻射劑量和迭代重建技術(shù)對測量磨玻璃密度結(jié)節(jié)(Ground glassnodule，GGN)體積準(zhǔn)確性的影響。
　　 材料與方法：應(yīng)用Philips Brilliance128排螺旋CT在5種不同的管電流水平(管電壓120kV不

13、變，管電流200mAs、100mAs、50mAs、25mAs、10mAs)下對含有9個5～12mm的pGGN的仿真胸部體模進(jìn)行CT掃描，掃描圖像采用1mm層厚，骨算法重建，并對重建圖像分別采用FBP和迭代重建技術(shù)iDose（水平選4）進(jìn)行重建后傳送至工作站，使用Lung Nodule Assessment軟件測量模擬GGN的體積。計算每次掃描的有效輻射劑量(ED)。以管電流200mAs+FBP重建為對照組，計算其他各組的相對百分誤差(r

14、elative percent error，RPE)并進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。
　　 結(jié)果：10mAs+FBP重建技術(shù)條件下，模擬GGN不能被軟件成功分離并計算出各自體積。與對照組相比，F(xiàn)BP重建技術(shù)下，100mAs、50mAs、25mAs條件下各組的RPE分別為（-0.96±1.28）、(-2.24±2.86)、(-11.97±5.48)，其中25mAs條件下的RPE與其他各組間具有明顯的統(tǒng)計學(xué)差異(p＜0.05)，100mAs與50

15、mAs間的RPE無明顯統(tǒng)計學(xué)差異(p＞0.05)。RPE與管電流呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.739，p=0.000)。iDose重建技術(shù)下，與對照組相比，100mAs、50mAs、25mAs、10mAs條件下各組的RPE分別為（-0.095±0.39）、(-0.93±0.97)、(-2.18±3.07)、（-3.12±3.85），四組間的RPE具有統(tǒng)計學(xué)差異(F=7.605，p＜0.001)，組間兩兩比較后發(fā)現(xiàn)，10mAs與其余各組間的

16、RPE具有統(tǒng)計學(xué)差異(p＜0.05)，其余各組間的RPE無統(tǒng)計學(xué)差異。
　　 結(jié)論：不同輻射劑量和重建技術(shù)可以對磨玻璃密度結(jié)節(jié)體積測量產(chǎn)生影響，在肺內(nèi)磨玻璃密度結(jié)節(jié)動態(tài)觀察時，應(yīng)重視掃描參數(shù)和重建技術(shù)的一致。與傳統(tǒng)的FBP相比，iDose可以使低劑量圖像的噪聲降低，可以改善圖像質(zhì)量，所獲得的磨玻璃密度結(jié)節(jié)體積誤差較小。
　　 1.4 不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)對低劑量CT肺磨玻璃結(jié)節(jié)圖像質(zhì)量影響的體模研究
　　 研究

17、目的：評價應(yīng)用不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)在低劑量胸部CT中評估肺磨玻璃密度結(jié)節(jié)的可行性。
　　 材料與方法：應(yīng)用Philips Brilliance128排螺旋CT在4種不同的劑量水平（管電壓120kV不變，管電流100mAs、50mAs、30mAs、25mAs）下對含有9個5～12mm的pGGN的仿真胸部體模進(jìn)行CT掃描，并分別采用濾波反投影(FBP)標(biāo)準(zhǔn)(standard)濾波函數(shù)、FBP平滑（smooth）濾波函數(shù)和iDose

18、迭代重建技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重建。對不同劑量水平、不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)下顯示的pGGN的CT值、噪聲值及其圖像質(zhì)量進(jìn)行評價，測量并比較每次掃描的有效輻射劑量(ED)。
　　 結(jié)果：不同管電流、不同濾波函數(shù)和重建技術(shù)下所測得的GGN的CT值間均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（p均＞0.05）。各管電流水平下，F(xiàn)BP-standard下所測得的噪聲與FBP-smooth、iDose-4/6間具有明顯的統(tǒng)計學(xué)差異（p值均＜0.05）。50mAs、30mA

19、s、25mAs水平下，F(xiàn)BP-smooth下所測得噪聲與iDose-4間無明顯統(tǒng)計學(xué)差異（p值均＞0.05）。50mAs條件下，iDose-4下測得的圖像噪聲接近100mAs+FBP下的噪聲。30mAs、25mAs條件下，iDose-6下測得的圖像噪聲接近100mAs+FBP下的噪聲。iDose-4重建的圖像質(zhì)量均較FBP-標(biāo)準(zhǔn)濾波函數(shù)、FBP-平滑濾波函數(shù)重建的圖像質(zhì)量好，均具有明顯統(tǒng)計學(xué)差異（p值均＜0.05）。
　　 結(jié)論

20、：和FBP-標(biāo)準(zhǔn)濾波函數(shù)相比，F(xiàn)BP-平滑濾波函數(shù)可以降低低劑量圖像的噪聲，但圖像中結(jié)節(jié)邊緣過度平滑，導(dǎo)致部分診斷信息丟失，而iDose迭代重建技術(shù)不但可以明顯的降低噪聲，還可以改善圖像質(zhì)量，并保留了不同結(jié)構(gòu)的對比信息。
　　 第二部分、迭代重建技術(shù)在超低劑量胸部CT的臨床應(yīng)用
　　 研究目的：評價分別采用iDose迭代重建技術(shù)(iterative reconstruction，IR)與傳統(tǒng)濾波反投影(FBP)重建的低劑

21、量(low-dose diagnostic CT，LDD-CT)和接近胸片劑量的超低劑量胸部CT(ultra-low-dose chest computed tomography, ULD-CT)圖像質(zhì)量的差別。
　　 材料與方法：收集42例行胸部CT平掃的門診或住院病人，對其同時進(jìn)行低劑量（120kVp，自動管電流調(diào)制技術(shù)）和超低劑量(100kVp，10mAs)掃描。圖像分別采用FBP，iDose-L4和iDose-L6進(jìn)行重

22、建。記錄各組的CT值、噪聲和有效劑量(ED)，按1-3分主觀評價其肺窗和縱隔窗圖像質(zhì)量，按1-4分評價各組對病變的顯示能力。
　　 結(jié)果：超低劑量組的有效劑量(ED)為0.215±0.018mSv，低劑量組的有效劑量(ED)為2.6±0.7 mSv，兩組間的ED具有明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.001)，超低劑量組劑量較低劑量組降低91.73％。和FBP重建的低劑量組相比，超低劑量組采用FBP和iDose-L4重建后圖像的CT值明顯增

23、高(p＜0.05)，而采用iDose-L6重建后的圖像CT值則差別不大(p＞0.05)。iDose-L4和L6重建后的低劑量組圖像的CT值與FBP重建的低劑量組無明顯統(tǒng)計學(xué)差異(p＞0.05)。iDose迭代重建技術(shù)可以明顯降低SD值，且iDose所選的水平越高，SD值越小。和FBP比較，迭代重建后的圖像質(zhì)量明顯改善，迭代重建后的超低劑量組圖像可以較好的檢出并顯示微結(jié)節(jié)、實(shí)性結(jié)節(jié)、氣腫、支擴(kuò)、實(shí)變、纖維灶、胸腔積液、心包積液、胸膜及胸壁

24、病變、縱隔病變的特征，可以檢出肺內(nèi)GGO，但對其邊緣及內(nèi)部特征的顯示欠佳，不能充分滿足診斷要求。
　　 結(jié)論：接近胸片劑量的超低劑量CT掃描技術(shù)診斷肺內(nèi)基本病變時，輻射劑量降低，噪聲增加，圖像質(zhì)量也明顯下降，診斷信息丟失，但結(jié)合迭代重建技術(shù)的應(yīng)用，圖像質(zhì)量明顯改善，可滿足檢出肺內(nèi)病變的要求，可推薦作為胸部低劑量篩查和隨訪方案。
　　 第三部分、迭代重建技術(shù)對低管電壓胸部CT增強(qiáng)掃描圖像質(zhì)量的影響
　　 研究目的：

25、評價分別采用iDose迭代重建技術(shù)(iterative reconstruction，IR)與傳統(tǒng)濾波反投影(FBP)重建的常規(guī)劑量和低劑量胸部CT增強(qiáng)掃描在體質(zhì)量指數(shù)(BMI)正常（18.5kg/m2≤BMI＜25kg/m2）患者中應(yīng)用的圖像質(zhì)量的差別。
　　 材料與方法：選取80例BMI在正常范圍行胸部CT增強(qiáng)掃描的門診或住院病人，隨機(jī)分為常規(guī)劑量（120KVp）和低劑量(80KVp)組。對常規(guī)劑量組采用FBP進(jìn)行重建(A組

26、)，低劑量組則分別采用iDose迭代重建技術(shù)（B組）和FBP（C組）進(jìn)行重建。記錄各組的噪聲、信噪比(SNR)、對比度噪聲比(CNR)和有效劑量(ED)，按1-3分評價總體圖像質(zhì)量，并對3組結(jié)果進(jìn)行比較。
　　 結(jié)果：低劑量組的有效劑量(ED)較常規(guī)劑量組降低71.35％，B組圖像噪聲較C組小(p＜0.05)，較C組降低26.74％，且B組SNR、CNR最大，B組總體圖像質(zhì)量與A組無差異(p＞0.05)。
　　 結(jié)論：和