不同重建算法与辐射剂量对定量CT骨密度测量的影响：体模研究.pdf

作者单位:辽宁大连,大连医科大学附属第一医院放射科作者简介:童小雨(),女,四川德阳人,硕士研究生,主要从事C T成像工作.通讯作者:刘义军,E m a i l:y i j u n l i u c o m影像技术学不同重建算法与辐射剂量对定量C T骨密度测量的影响:体模研究童小雨,刘义军,方鑫,李贝贝,王旭,陈安良【摘要】目的:探讨不同辐射剂量、不同等级的滤波反投影算法(F B P)、迭代重建算法(K a r l)和深度学习重建算法(D L)对骨密度测量值准确性的影响.方法:使用联影u C T C T机,分别采用剂量调制等级(常规辐射剂量组,N D)和剂量调制等级(低辐射剂量组,L D)对拟人化欧洲脊柱体模(E S P)进行 次重复扫描.扫描结束后对每次扫描的图像分别采用F B P、K a r l(、级)和D L(级)算法进行图像重建,共获得 组重建图像.在Q C TP r o工作站上测量各组图像上LL椎体的骨密度(BMD)值,并计算其与各椎体体模标定值的相对误差(R E);在L、L和L椎体内放置感兴趣区,测量其C T值及S D值,并计算对比噪声比(C N R).采用独立样本t检验分析分别比较 组图像中BMD测量值与真实值的差异,采用配对样本t检验分析N D组与L D组之间BMD测量值和辐射剂量的差异,采用单因素方差分析比较相同辐射剂量不同重建算法和等级的组图像之间BMD测量值和C N R的差异.结果:L D组的毫安秒(mA s)、C T D I v o l和D L P相较于N D组分别降低了 、和 ,差异均有统计学意义(t ,P均 ).不同辐射剂量相同重建算法下,L、L和L的BMD值的差异均无统计学意义(t ,P均 );相同辐射剂量下组重建图像上所测得的L L椎体的BMD值的总体差异均无统计学意义(F ,P均 );各组图像所测得的BMD值与E S P体模标定值之间的差异均有统计学意义(P均 ),R E范围为 ;相同辐射剂量组内组重建图像上测得的各椎体C N R的差异均有统计学意义(F ,P均 ).结论:不同重建算法及相同算法不同等级在不同辐射剂量下对骨密度测量的准确性均无显著影响;选择合适的重建算法及等级可在保证图像质量的前提下有效降低患者的辐射剂量.【关键词】图像重建;深度学习;迭代重建;骨密度;辐射剂量;体层摄影术,X线计算机【中图分类号】R ;R 【文献标志码】A【文章编号】()D O I:/j c n k i 开放科学(资源服务)标识码(O S I D):I n v e s t i g a t i n gt h e e f f e c t o f d i f f e r e n t r e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h m s a n dr a d i a t i o nd o s e s o nq u a n t i t a t i v eC Tb o n em i n e r a l d e n s i t ym e a s u r e m e n t:ap h a n t o ms t u d y T ONGX i a o y u,L I UY i j u n,F ANGX i n,e ta l D e p a r t m e n to fR a d i o l o g y,t h eF i r s tA f f i l i a t e dH o s p i t a l o fD a l i a nM e d i c a lU n i v e r s i t y,L i a o n i n g ,C h i n a【A b s t r a c t】O b j e c t i v e:T o i n v e s t i g a t e t h ee f f e c t o f d i f f e r e n t l e v e l so f f i l t e r e db a c k p r o j e c t i o na l g o r i t h m(F B P),i t e r a t i v er e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h m(K a r l)a n dd e e pl e a r n i n gr e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h m(D L)o nt h ea c c u r a c yo fb o n em i n e r a ld e n s i t ya s s e s s m e n ta td i f f e r e n t r a d i a t i o nd o s e s M e t h o d s:U s i n gt h eU n i t e d I m a g eu C T C Ts c a n n e r,ap h a n t o mw a s s c a n n e da t d i f f e r e n t r a d i a t i o nd o s e sb yc h a n g i n gt h e l e v e lo fd o s em o d u l a t i o nt e c h n i q u e T h ea n t h r o p o m o r p h i cE u r o p e a nS p i n eP h a n t o m(E S P)w a ss c a n n e d t i m e sw i t hd o s em o d u l a t i o nl e v e l(c o n v e n t i o n a l r a d i a t i o nd o s eg r o u p,N D)a n dd o s em o d u l a t i o nl e v e l(l o wr a d i a t i o nd o s eg r o u p,L D),r e s p e c t i v e l y A f t e rs c a n n i n g,t h ei m a g e so fe a c hs e tw e r e r e c o n s t r u c t e du s i n gF B P,K a r l(l e v e l,)a n dD L(l e v e l)a l g o r i t h m s,r e s p e c t i v e l y,a n dat o t a lo f g r o u p so f r e c o n s t r u c t e d i m a g e sw e r eo b t a i n e d T h eQ C TP r ow o r k s t a t i o nw a su s e d t om e a s u r et h eb o n em i n e r a l d e n s i t y(BMD)o fLLv e r t e b r a l b o d i e s i ne a c hs e t o f i m a g e s a n d t h e r e l a t i v ee r r o r s(R E)w e r e c a l c u l a t e d R e g i o n s o f i n t e r e s tw e r ep l a c e d i n t h eL,La n dLv e r t e b r a e,a n d t h eC Ta n d i t sS Dv a l u e sw e r em e a s u r e d t oc a l c u l a t e t h e c o n t r a s t t o n o i s e r a t i o(C N R)T h e t w o s a m p l et t e s tw a su s e dt oc o m p a r e t h eBMDm e a s u r e m e n t so n g r o u p so f i m a g e sw i t ht h et r u eBMDv a l u e s T h e放射学实践 年月第 卷第期R a d i o lP r a c t i c e,A u g ,V o l ,N o p a i r e dt t e s tw a su s e dt oa n a l y z et h ed i f f e r e n c e s i nBMD m e a s u r e m e n t sa n dr a d i a t i o nd o s e sb e t w e e nN Dg r o u pa n dL Dg r o u p O n e w a yANOVA w a su s e dt oc o m p a r et h ed i f f e r e n c e si nBMD m e a s u r e m e n t sa n dC N Ra m o n gt h eg r o u p so f i m a g e sw i t hd i f f e r e n tr e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h m sa n dl e v e l sa tt h es a m er a d i a t i o nd o s e R e s u l t s:T h em e a no fmA s,C T D I v o l a n dD L Pi nt h eL Dg r o u pw e r er e d u c e db ya p p r o x i m a t e l y ,a n d c o m p a r e dw i t ht h eN Dg r o u p,a l lw i t hs t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s(t ,a l lP )T h e r ew e r en os t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s i nBMD m e a s u r e m e n to fL,La n dLb yE S Pa td i f f e r e n tr a d i a t i o nd o s e sa n dw i t ht h es a m er e c o n s t r u c t i o na l g o r i t h ma n d l e v e l(t ,a l lP )A tt h es a m er a d i a t i o nd o s e,t h e r ew a sn os i g n i f i c a n td i f f e r e n c ei nBMDv a l u e so fLLv e r t e b r a lb o d i e sa m o n gt h ee i g h tg r o u p so f r e c o n s t r u c t e d i m a g e s(F ,a l lP )T h ed i f f e r e n c e s i nBMDm e a s u r e d i ne a c ho f t h e g r o u p sc o m p a r e dt ot h eE S Pt r u ev a l u e sw e r es t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n t(a l lP ),w i t ha nR Er a n g eo f t o T h ed i f f e r e n c e s i nC N Rv a l u e s f o re a c