肥胖患者80 kV与120 kV不同重建算法CTPA图像质量分析

目的 分析肥胖患者高、低管电压迭代重建(IR)算法与滤波反投影(FBP)算法的CT肺动脉造影(CTPA)图像质量及辐射剂量,探讨低管电压IR算法在肥胖患者CTPA中的可行性.方法 将临床疑似肺栓塞需行CTPA检查的肥胖患者随机分为80 kV或120 kV组,均采用IR及FBP方式对图像进行后处理.测量肺动脉主干、右肺上叶动脉及右肺下叶后基底段动脉的CT值,计算肺动脉平均CT值,采用独立样本t检验分析.结果 高、低管电压组IR亚组的肺动脉CT值与FBP亚组相比,差异无显著性(P>0.05),噪声、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)的差异有统计学意义(P<0.05).80 kV组的肺动脉CT值、噪声、SNR、CNR均明显高于120 kV组,且差异有统计学意义(P<0.05),而辐射剂量均明显低于120 kV组,差异亦有统计学意义(P=0.000).结论 与120 kV联合FBP算法相比,80 kV联合IR算法的CTPA图像质量明显提高,且患者所受辐射剂量明显降低,可用于肥胖患者的CTPA.     

光谱CT显示左结肠动脉的最佳虚拟单能量

目的:探讨双层探测器光谱CT显示左结肠动脉(LCA)的最佳虚拟单能量,旨在为腹腔镜直肠癌根治术前评估LCA提供帮助。方法:回顾性分析在本院行腹部CT血管成像(CTA)扫描的100例患者的影像学资料,将动脉期原始图像重组成混合能量图像以及基于能谱的间隔10 keV的40～70 keV的单能量图像。对5组图像LCA的CT值、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)、图像噪声以及图像质量评分进行比较。结果:40～70 keV组单能量图像LCA的CT值、噪声、CNR、SNR随着能级的升高呈递减趋势。常规混合能量图像组及40～70 keV单能量图像组两两比较,各组间CT值、SNR、CNR、噪声差异有统计学意义(P<0.05)。40 keV组图像LCA的CT值、CNR、SNR均高于其他组,噪声低于常规混合能量图像组。两名影像科医师图像质量主观评价的一致性良好(0.40≤Kappa值<0.75),各组间图像主观评分差异均有统计学意义(P均<0.001)。40 keV组图像主观评分最高,40～70 keV组单能量图像质量均高于常规混合能量图像。结论:40 keV为显示LCA的最佳虚拟单...     

双源双能量不同管电压CT肺动脉成像质量的对比研究

目的 定量评价双源双能量CT不同管电压条件下肺动脉及肺动脉栓子显示情况,优选肺栓塞检测的管电压条件.方法 66例临床拟诊肺栓塞的患者中37例经多层螺旋CT肺动脉成像(CTPA)诊断为肺栓塞.对66例患者进行对比增强双源双能量CT肺动脉成像,获得80 kVp(Ⅰ组)、平均加权120 kVp(Ⅱ组)、140kVp(Ⅲ组)3组图像.分别测量3组肺动脉1～4级分支、栓子及背部肌肉的CT值,并计算信噪比(SNR)及对比噪声比(CNR).应用单因素方差分析或多个相关样本Friedman检验,分析3组的CT值、SNR及CNR值是否有统计学差异.利用kappa检验分析2名医师分析不同管电压条件下CTPA图像质量的一致性.结果 Ⅰ组1～4级分支平均CT值为(446±140)、(433±130)、(411±138)、( 392±127) HU.Ⅱ组1～4级分支平均CT值为(303±91)、(290±85)、(276±86)、(263±85) HU.Ⅲ组1～4级分支平均CT值为(244±70)、(230±63)、(216±72)、(205±68) HU.3组肺动脉1～4级分支的CT值差异均有统计学意义(P值均＜0.01),组间比较差异均有统计学意义(P值均＜0.01),Ⅰ组图像的平均CT值均高于Ⅱ组及Ⅲ组.37例CT检查诊断为肺栓塞患者定量分析结果显示,3组栓子CNR值分别为8.3±3.3、8.0±2.9、5.6±2.2.3组间CNR比较有统计学差异(P＜0.01);Ⅰ与Ⅱ组间差异无统计学意义(P＞0.05),Ⅰ与Ⅲ、Ⅱ与Ⅲ组间差异均有统计学意义(P值均＜0.01).3组CTPA图像质量差异无统计学意义(P值均＞0.05),2名医师的评价结果经kappa检验,Ⅰ组图像质量一致性(kappa值=0.789,P＜0.01)高于Ⅱ组(kappa值=0.652,P＜0.01)和Ⅲ组(kappa值=0.509,P＜0.01).结论 80 kVp图像的平均CT值高于平均加权120 kVp及140kVp图像,其图像质量及CNR值与平均加权120 kVp图像相当,可用于临床可疑肺栓塞患者CT肺动脉成像的检查中.     

能谱CT最佳单能量技术优化腹腔干动脉成像质量的研究

目的 探讨能谱CT单能量技术对腹腔干动脉CTA图像质量优化的价值.方法 回顾性分析行腹部能谱CT检查的32例腹部肿瘤患者资料,应用能谱分析软件,分别采用混合能量模式(QC,140 kVp)、最佳单能量和70 keV的单能量模式进行腹腔干动脉重组,比较140 kVp混合能量、70 keV单能量和最佳单能量3组腹腔干动脉的对比噪声比(CNR)、信噪比(SNR)、图像平均噪声值(IN)及其图像质量评分,并采用单因素方差分析进行比较.结果 最佳单能量组、70 keV单能量组、140 kVp混合能量组腹腔干动脉的CNR分别为18.74±7.91、13.89±6.27和13.14±6.25,SNR分别为21.38±8.39、17.50 ±7.12和17.19 ±7.90,IN分别为27.49±7.48、17.53±4.56和15.75±5.34,图像质量评分分别为4.69±0.24、4.14±0.24和3.71±0.27,差异均有统计学意义(F值分别为7.423、19.463、80.669和307.63,P值均＜0.01),两两比较差异也均有统计学意义(P值均＜0.05),最佳单()量组CNR、SNR、IN和主观评分优于70 keV单能量组和140 kVp混合能量组.结论 能谱CT最佳单能量技术能够提高腹腔干动脉成像的CNR,从而优化腹腔干动脉的CTA质量.     

双能量CT线性融合技术在胰周血管成像中的应用：最佳权重因子的选择

【摘要】目的：在双能量CT胰腺成像中采用线性融合技术进行图像重建,比较不同权重因子（M）重建图像上胰周血管的显示情况,以提高胰腺CT成像质量。方法：对38例怀疑胰腺占位的患者行双能量CT增强扫描（80kVp/Sn140kVp）,采用11种权重因子（M=0～1.0,以0.1为单位递增）对动脉晚期图像进行线性融合重建。测量并比较11组图像上腹主动脉、腹腔干、肝总动脉、脾动脉、胃十二指肠动脉和肠系膜上动脉的CT 值、信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）,并由两位放射科医师对图像质量进行主观评价。结果：各支血管的SNR及CNR在11组图像间的总体差异具有统计学意义（P<0.001）。M=0.7组中的SNR最高,仅与M=0.8组间的差异无统计学意义（P>0.05）。M=0.8组中的CNR最高,仅与M=0.7组间的差异无统计学意义（P>0.05）。主观评价结果显示权重因子0.7组的图像质量最佳。结论：双能量CT胰腺增强扫描中,使用动脉晚期图像进行线性融合重建时权重因子值为0.7时胰周血管成像质量最佳。     

双源CT单能量成像对肝癌检出影响的初步研究

目的 探索显示肝癌病灶对比噪声比(CNR)和图像质量的最佳keV条件,并与融合能量图像比较,探讨能谱CT单能量成像对肝癌检出的影响.方法 回顾性分析经双源CT双能量双期扫描的30例肝癌患者影像学表现.采用双源分析软件处理产生单能量(40～140 keV,间隔10 keV)图像,测定单能量图像、100 keV和140 keV图像中病灶的CNR和图像噪声.优化单能量图像中检测肝癌的最佳CNR值和图像噪声值.通过两相关样本的非参数秩和检验的方法对单能量图像和混合能量图像的结果进行比较.结果 动脉期图像中所有病灶的最佳CNR的单光子能量水平集中分布在70 keV,所占的比例为81.8％(27/33).图像噪声水平的最低点位于70 keV和80 keV.综合考虑图像质量和病变对比,笔者选择70 keV图像与融合图像进行比较.70 keV单能量图像的CNR与100 keV图像无显著性差异(1.68±1.04,1.88±1.59,P=0.149),>140 keV图像且有显著性差异(1.68±1.04,0.62±0.92,P=0.000).图像噪声<100 keV图像,差异有统计学意(6.52±1.53,8.55±1.11,P=0.000),与140 keV图像差异无统计学意义(6.52±1.53,7.60±2.73,P=0.050).结论 能谱CT 70 keV单能量图像可以在不降低图像质量的前提下有效提高肝癌病灶的CNR,这将有助于病灶的检出.     

低浓度低剂量对比剂宝石能谱CT肺动脉成像的初步研究

目的:探讨应用低浓度、低剂量对比剂宝石能谱CT肺动脉成像的可行性.方法:60例临床拟诊为肺动脉栓塞(PE)的患者随机分成两组,每组30例,行CT肺动脉血管成像(CTPA)检查.A组为常规组,使用浓度为370 mg I/mL的对比剂碘帕醇,用量为60 mL,扫描管电压为120 kVp.B组为能谱组,使用浓度为300 mg I/mL的对比剂碘帕醇,用量为20 mL,扫描方式为能谱模式(GSI).比较常规组和能谱最佳单能量组肺动脉CT值、图像背景噪声、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)、CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)、有效辐射剂量(ED)及图像质量主观评分的差异.结果:B组肺动脉最佳单能量图像能量水平集中在63～68 keV.能谱组(7.5g)较常规组(24.0g)所用的碘总量明显下降,两组差异有统计学意义(P＜0.05).能谱最佳单能量组图像质量与常规组CTPA相比,两者肺动脉CT值、图像噪声、SNR、CNR、DLP、ED以及主观评分之间差异均无统计学意义(P＞0.05).结论:宝石能谱CT低浓度、低剂量对比剂CTPA检查,在降低人体碘摄入量的同时,能达到与常规120 kVp结合高浓度、常规剂量对比剂相当的图像质量,且辐射剂量未增加.     

比较双低扫描深度学习重组、能谱成像单能量重组CTPA图像质量、辐射剂量

目的 比较双低扫描(低千伏、低剂量对比剂)深度学习重组(DLIR)与能谱成像单能量重组CT肺动脉造影(CTPA)的图像质量、辐射剂量。方法 回顾性分析2021年9月至2022年3月本院行CTPA检查的患者资料。根据扫描方式将患者随机分为DLIR组[管电压80 kV,DLIR高档(DL-H)算法重组]、能谱组(80/140 kV瞬切能谱扫描模式，50%ASIR-V算法重组),并固定两组扫描模式的噪声指数以及对比剂剂量一致。两组对比剂(碘海醇350 mgI/ml)注射剂量均为20 ml,注射流率4.5 ml/s。利用能谱分析软件分别重组40 keV、50 keV、60 keV、70 keV四组单能量图像，比较各组单能量图像质量，获得能谱成像最佳单能量序列。比较DLIR、能谱最佳单能量成像肺动脉及其主要分支CT值、图像噪声、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)以及图像质量主观评分、诊断信心。分别记录CT容积剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)、有效辐射剂量(ED)等。结果 共纳入60例患者，DLIR组、能谱组各30例。40 keV、50 keV、60 keV、70 keV四组...     

能谱CT单能量技术优化肠系膜上静脉血管成像质量的初步研究

目的探讨能谱CT显示肠系膜上静脉的最佳单能量值及其图像质量分析。方法回顾性分析30例腹部能谱CT增强患者。所有患者均行三期动态增强扫描,包括动脉期、门脉期和延迟期。在门脉期40~140ke V各组单能量图像上测量和计算肠系膜上静脉的对比噪声比(CNR),记录最佳CNR所对应的ke V值,计算所有患者平均值并比较最佳keV组和140k Vp混合能量组的图像质量,客观评价指标包括肠系膜上静脉的CT值,图像噪声和CNR。主观评价由2名影像诊断医师完成,采用双盲法对原始数据及重建图像质量进行独立评分。两组图像质量评价指标比较采用独立样本t检验,主观一致性采用Kappa检验。结果肠系膜上静脉与周围组织最佳CNR曲线所对应的值为65keV。65keV单能量图像肠系膜上静脉CT值、图像噪声及主观评分均高于混合能量图像,差异有显著意义(P0.05),而CNR无显著差异(P0.05)。结论能谱CT最佳keV单能量图像可以使对比度与图像噪声达到一个较好的平衡,从而优化肠系膜上静脉的图像质量。     

能谱CT最佳单能量技术优化腹部恶性肿瘤供血动脉血管成像图像质量的研究

目的 探讨能谱CT单能量技术对腹部恶性肿瘤细小供血动脉CTA图像质量优化的价值.方法 回顾性分析行能谱CT检查的32例腹部恶性肿瘤患者资料,采用能谱CT扫描技术行腹部平扫及3期动态增强扫描,分别采用140 kVp混合能量、66 keV单能量和最佳单能量3组模式重建显示肿瘤微小供血动脉.数据采集完成后直接获得140 kVp和70 keV单能量图像,再通过AW4.5工作站GSI Viewer软件得到66 keV和最佳单能量图,比较140 kVp混合能量、66 keV单能量和最佳单能量3组肿瘤供血动脉的对比噪声比(CNR)、信噪比(SNR)及其图像质量评分,并采用单因素方差分析进行比较.结果 最佳单能量组、66 keV单能量组、140 kVp混合能量组肿瘤细小供血动脉的CNR分别是21.70±9.74、16.63±7.60和9.85 ±6.76,SNR分别为35.05±17.75、26.77±11.51和16.32±9.50,图像质量评分分别为4.58±0.40、3.55±0.57和2.75±0.46,差异均有统计学意义(F值分别为17.11、15.73和116.01,P值均＜0.01),两两比较差异也均有统计学意义(P值均＜0.05),最佳单能量组CNR、SNR和主观评分优于66 keV单能量组和140 kVp混合能量组.结论 能谱CT最佳单能量技术能够优化腹部恶性肿瘤细小供血动脉的CTA质量.     

128层螺旋CT肺动脉低管电压成像的临床可行性研究

目的 探讨80 kV低管电压对128层螺旋CT肺动脉成像（CTPA）图像质量及辐射剂量的影响。方法 对临床怀疑肺栓塞患者60例行128层螺旋CT肺动脉成像检查,并采用随机数字表法分为低管电压80 kV组和常规管电压120 kV组各30例,两组均开启自动管电流调制技术。记录两组的CT容积剂量指数（CTDI_vol）、剂量长度乘积（DLP）,计算有效剂量（E）值;测量图像背景噪声（BN）、肺动脉强化CT值（SI）,计算信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）。比较两组的有效剂量E、SNR、CNR以及图像质量。结果 80 kV组的E为（0.99±0.27）mSv,显著低于120 kV组的（3.02±0.87）mSv（t=12.281,P<0.05）。80 kV组SI、BN均显著高于120 kV组（t=-3.377、-5.855,P<0.05）,SNR、CNR和图像质量评分差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 与常规管电压120 kV扫描方案相比,采用低管电压80 kV,结合自动管电流调制技术,可以在保证图像质量的同时,有效降低辐射剂量,在多层螺旋CT肺动脉成像中具有较高的临床应用价值。     

双源CT不同扫描方式在肺动脉成像临床应用

目的 比较第一代与Flash双源CT不同扫描方式在肺动脉成像时剂量与图像质量.方法 收集120例临床疑诊为PE患者,按扫描方式随机分为4组：A组行第一代双源CT双能量扫描（80/140kV）,B组行flash双源CT双能量扫描（80/sn140kV）,C组行flash双源CT双能量扫描（100/sn140kV）,D组行flash双源CT双能量扫描（140/80kV）.比较4组间的CT容积剂量指数（CT dose volume index,CTDIvol）、剂量长度乘积（dose length product,DLP）、背景噪声和肺动脉信噪比.结果 各组间患者一般情况没有明显统计学差异.B组的CTDIvol,DLP值明显低于A、C两组,图像质量明显好于D组.结论 flash双源CT（80/sn140kV）在获得满意的图像质量的同时可以减低辐射剂量.     

80kV条件下碘克沙醇（270mgI/mL）在CTPA检查中的研究

目的：探讨80 kV 条件下碘克沙醇(270 mg I/mL)应用于 CT 肺动脉血管成像(CTPA)检查的可行性。方法将90例拟行 CTPA 检查的患者随机分为 A 组和 B 组。A 组45例：应用270 mg I/mL 碘对比剂同时使用自适应统计迭代重建(ASIR),管电压为80 kV,自动 mA;B 组45例：应用370 mg I/mL 碘对比剂同时使用滤波反投影(FBP)重建,管电压为120 kV,自动 mA。2组使用对比剂的总量均为40 mL。记录2组的容积 CT 剂量指数(CTDI)、剂量长度乘积(DLP)。对2组图像质量进行双盲法评分;采用两独立样本 t 检验比较2组患者的有效辐射剂量、平均 CT 值、图像噪声、图像信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)、图像质量评分等,并对2组患者的阳性率以及碘摄入量进行比较。结果CTPA 共检查出肺动脉栓塞(PE)53例(A 组24例,B 组29例),A组显示 PE 的阳性率(53.33%)与 B 组(64.44%)差异均无统计学意义。2组均可以显示4~6级肺动脉分支,图像质量均符合诊断要求,主观评分的差异无统计学意义(P >0.05)。2组患者的性别、年龄和体质量指数(BMI)的差异均无统计学意义。A 组的肺动脉平均 CT 值和噪声分别高于 B 组,差异有统计学意义(P <0.01)。A 组的 SNR 和 CNR 低于 B 组,差异有统计学意义(P <0.01)。结论在80 kV 条件下应用碘克沙醇(270 mg I/mL)行 CTPA 检查,获得的图像可满足临床需求,降低了辐射剂量并减少了对比剂的摄入量。     

Effects of Dual-Energy CT with Non-Linear Blending on Abdominal CT Angiography

Objective

To determine whether non-linear blending technique for arterial-phase dual-energy abdominal CT angiography (CTA) could improve image quality compared to the linear blending technique and conventional 120 kVp imaging.

Materials and Methods

This study included 118 patients who had accepted dual-energy abdominal CTA in the arterial phase. They were assigned to Sn140/80 kVp protocol (protocol A, n = 40) if body mass index (BMI) < 25 or Sn140/100 kVp protocol (protocol B, n = 41) if BMI ≥ 25. Non-linear blending images and linear blending images with a weighting factor of 0.5 in each protocol were generated and compared with the conventional 120 kVp images (protocol C, n = 37). The abdominal vascular enhancements, image noise, signal-to-noise ratio (SNR), contrast-to-noise ratio (CNR) and radiation dose were assessed. Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance test, independent t test, Mann-Whitney U test, and Kruskal-Wallis test.

Results

Mean vascular attenuation, CNR, SNR and subjective image quality score for the non-linear blending images in each protocol were all higher compared to the corresponding linear blending images and 120 kVp images (p values ranging from < 0.001 to 0.007) except for when compared to non-linear blending images for protocol B and 120 kVp images in CNR and SNR. No significant differences were found in image noise among the three kinds of images and the same kind of images in different protocols, but the lowest radiation dose was shown in protocol A.

Conclusion

Non-linear blending technique of dual-energy CT can improve the image quality of arterial-phase abdominal CTA, especially with the Sn140/80 kVp scanning.     

低管电压在降低肺动脉CT成像对比剂量及辐射剂量的研究

目的：探讨64排螺旋 CT 肺动脉成像(CTPA)与应用低管电压结合高管电流技术在 CTPA 中碘对比剂用量、辐射剂量及图像质量对比性的研究。方法随机将本院60例临床怀疑肺栓塞要求行 CTPA 分为3组：Ⅰ组20例,采用120 kV、180 mA,对比剂量为70 mL;Ⅱ组20例,采用100 kV、280 mA,对比剂量为50 mL;Ⅲ组20例,采用80 kV、自动管电流调制技术300~500 mA,对比剂量为30 mL。分别测量每组肺动脉3处中心区及1处段支的 CT 值和图像噪声;对2组图像的客观指标、主观图像质量评价、CT 容积剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)和有效剂量(ED)进行比较,以评价低 kV 结合高 mA、低对比剂量应用在MSCTPA 扫描中的可行性。使用方差分析及 t 检验对3组数据进行两两比较分析。结果与标准法的 CTPA 相比较,两低剂量组CTPA 在所有肺动脉干中均具有较好的显示,3组在5分图像质量评分差异无统计学意义(P >0.05),而3组 CT 值、噪声、信噪比(SNR)、对比噪声比(CNR)均有统计学意义(P <0.01)。Ⅱ组、Ⅲ组 CT 辐射剂量 CTDIvol、DLP 均低于Ⅰ组,差异有统计学意义(P <0.01)。结论在80 kV 扫描条件下采用小剂量对比剂预注射法与传统方法比较,降低对比剂量同时可明显减少上腔静脉内对比剂的硬化伪影对右肺动脉观察的干扰,有利于减轻患对比剂肾病的危险且降低了患者的辐射剂量。     

能谱纯化技术在泌尿系虚拟平扫成像中的应用价值

目的:探讨双源CT能谱纯化技术在CT泌尿系虚拟平扫成像中的应用价值。方法:80例患者随机均分为两组行泌尿系CT扫描,A组采用一代双源CT扫描(140kV/80kV组),B组采用二代双源CT扫描(80kV/Sn 140kV组),两组间在增强扫描动脉期采用双能量扫描的方式,其余期相均采用单源扫描。将两组双能量扫描图像通过软件处理获得虚拟平扫图像。比较两组虚拟平扫图像的CT值、信噪比及噪声,并与常规平扫图像比较病灶的检出情况。结果:B组的图像噪声低于A组,信噪比高于A组;与140kV/80kV组比较,80kV/Sn 140kV组虚拟平扫提高了对小结石(直径<4mm)的显示能力;双能量扫描辐射剂量,80kV/Sn 140kV组比140kV/80kV组低约10%。结论:能谱纯化技术可明显提高对物质的识别能力,提高虚拟平扫的图像质量,真正达到减少扫描次数、降低患者辐射剂量的目的。     

低浓度对比剂联合低管电压在CT肺动脉成像中的应用

目的 探讨低碘浓度对比剂联合低管电压在CT肺动脉血管成像（CTPA）中的应用价值。方法 60例临床怀疑肺动脉栓塞而行CTPA检查的患者纳入前瞻性研究,按随机数字表法分为3组（每组20例）,A组：管电压120 kV,对比剂碘含量350 mgI/ml,滤波反投影（FBP）算法重建;B组：管电压100 kV,对比剂碘含量280 mgI/ml,三维自适应迭代剂量降低重建（AIDR3D）标准水平重建;C组：管电压80 kV,对比剂碘含量245 mgI/ml,AID3D高水平重建。记录各组CT容积剂量指数（CTDI_vol）;测量各组图像的肺动脉强化CT值和背景噪声;计算信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）,并对图像质量主观评分。比较3组间的CTDI_vol、SNR、CNR和主观评分。结果 肺动脉主干及各叶肺动脉平均CT值A组明显低于C组（F=2.65,P<0.05）,但B组与A、C组间差异无统计学意义（P>0.05）;背景噪声A组明显高于B、C组（F=16.38,P<0.001）,但B、C组间差异无统计学意义（P>0.05）;A组SNR和CNR均明显低于B、C两组（F=17.17、19.13,P<0.001）,但B、C组间差异无统计学意义（P>0.05）。3组间CTDI_vol及图像质量主观评分差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 针对非过度肥胖患者,在CTPA成像中,注射稀释低碘浓度对比剂,并联合低管电压扫描和迭代重建算法,可以在保证图像质量的同时,控制辐射剂量水平,具有较好的临床应用价值。临床试验注册 北京协和医院,PUMCH-PULMONARY DISEASES 2011BA11B17。     

Dual-energy, standard and low-kVp contrast-enhanced CT-cholangiography: a comparative analysis of image quality and radiation exposure

Objective

Quantitative image quality assessment in terms of image noise (IN), contrast-to-noise ratio (CNR), and signal-to-noise ratio (SNR) in relation to required radiation dose (RD) for dual-energy (DE), standard and low-kVp contrast-enhanced computed-tomography (CT) cholangiography.

Materials and methods

For each of 22 DECT-cholangiography examinations, 3 image datasets were analyzed as independent single-source CT-acquisitions at different tube potential, i.e. 80 kVp, 120 kVp-equivalent (linear blended dataset M0.3: 30% 80 kVp, 70% 140 kVp), and 140 kVp. Analysis comprised determination of IN, CNR and SNR in regions of interest (ROI) placed in liver parenchyma and contrasted bile ducts. IN was evaluated as mean standard deviation of 3 ROI placed within liver parenchyma (segments 6/7, 5/8, 2/3); CNR was assessed as bile duct-to-liver parenchyma ratio, and SNR as bile duct-to-image noise ratio. RD in terms of CT dose index (CTDI_vol), dose-length product (DLP) and effective dose (ED) has been determined for each of the datasets, and compared to console prediction and scan summary values. Using phantom measurements of CTDI_vol, a method for separating comprehensive RD values of DE-acquisitions into the original RD contribution of each tube (80 kVp/140 kVp) has been developed, enabling comparison of all 3 datasets as if independently acquired using single-source “single-energy” technique.

Results

Highest IN was detected for 80 kVp- (38.6 ± 5.1 HU), lowest for 120 kVp-equivalent linear blended M0.3-datasets (23.1 ± 3.4 HU) with significant differences between all datasets (P < 0.001). Highest SNR and CNR were measured for M0.3- (SNR: 14.8 ± 4.1; CNR: 11.6 ± 3.8) and 80 kVp-datasets (SNR: 13.8 ± 4.8; CNR: 11.2 ± 4.5); lowest for 140 kVp-datasets (SNR: 9.5 ± 2.5; CNR: 7.1 ± 2.3) with significant differences between M0.3- and 140 kVp-datasets as well as between 80 kVp- and 140kVp-datasets (both P < 0.001 for both CNR, SNR). CTDI_vol, DLP and ED were reduced by 50% for low-kilovoltage acquisitions (CTDI_vol: 5.5 ± 1.4 mGy; DLP: 127.8 ± 40.1 mGy cm; ED: 1.9 ± 0.6 mSv) compared to comprehensive DE-acquisitions (CTDI_vol: 11.0 ± 2.3 mGy; DLP: 253.8 ± 67.5 mGy cm; ED: 3.8 ± 1.0 mSv, tube contribution: 80 kVp: 44.5%; 140 kVp: 55.5%), and by 20% compared to conventional acquisitions at 120 kVp (CTDI_vol: 6.71 mGy; DLP: 153.5 ± 16.9 mGy cm; ED: 2.3 ± 0.3 mSv).

Conclusions

Despite higher IN, low-kilovoltage CT-cholangiography reveals no significant difference with respect to CNR and SNR when compared to linear blended images yielded by DECT. Compared to DECT or conventional CT at 120 kVp, contrast-enhanced low-kVp CT cholangiography potentially allows reduction of patient dose by up to 50% or 20%, respectively. Therefore, CT-cholangiography at 80 kVp should be considered as an alternative to DECT-cholangiography whenever DECT is unavailable, or if increased image quality of DECT regarding quantitative bile duct evaluation is not needed for diagnosis.