Contrast Enhanced Chest CT Using Automated Tube Potential Selection and Iterative Reconstruction

Abstract

The purpose of this study was to evaluate the image quality and radiation dose reduction of contrast enhanced chest CT using automated tube potential selection (ATPS) and iterative reconstruction (IR) compared with CT using fixed tube potential and filtered back projection (FBP). This retrospective study had institutional review board approval. This study enrolled 43 consecutive patients (mean body mass index, BMI, 24.0 ± 3.8 kg/m2; range, 16.9–36.9 kg/m2) who underwent contrast-enhanced chest CT using 120 kVp/100 mAs and FBP (Protocol A) and follow-up CT using ATPS, automated tube current modulation, and IR (Protocol B). The mean time interval was 75 ± 18 days. Objective image quality including image noise, signal-to-noise ratio (SNR), and contrast-to-noise ratio (CNR) were measured, and the subjective quality of images of normal structures and thoracic lesions were assessed using a five-point scale. Image quality was compared between the two CT protocols, and the radiation dose reduction was calculated. The mean effective radiation dose was 3.6 ± 0.4 mSv for Protocol A and 2.2 ± 0.6 mSv for Protocol B. The mean dose reduction was 39.7%, and there was significant reduction for patients with less than 30 BMI (BMI ≤ 30) (p < 0.05). Image noise was significantly higher and SNR was lower in Protocol B (p < 0.001), but there was no statistically significant difference in the CNR between the two protocols (p = 0.395). The overall image quality score for normal structures was significantly lower in Protocol B (p < 0.001), but diagnostic image quality was present in both protocols. The subjective image quality in Protocol B for thoracic lesions was equal or inferior to Protocol A and was diagnostic for all lesions. In conclusion, a combination of ATPS and IR allows for radiation dose reduction by ~40% during contrast enhanced chest CT while maintaining diagnostic image quality, which is more effective for radiation dose reduction in patients with less than 30 BMI (BMI ≤ 30). ;본 연구에서는 자동관전압선택 (automated tube potential selection, 이하 ATPS) 기법과 반복적재구성(iterative reconstruction, 이하 IR) 기법을 사용한 조영 증강 흉부 전산화단층촬영 (이하 CT) 와 기존에 사용되던 고정관전압 (fixed tube potential)과 여과후역투영 (filtered back projection) 기법을 사용한 조영 증강 흉부 CT의 영상의 질과 방사선 조사량 감소에 대해 비교하여 평가하고자 하였다. 본 연구는 기존에 조영 증강 흉부 CT를 촬영한 환자 중, 120 kVp/100 mAs와 여과후역투영 기법을 사용한 조영 증강 흉부 CT (Protocol A) 와 추적 검사로 자동관전압선택 기법과 반복적재구성 기법을 사용한 조영 증강 흉부 CT (Protocol B) 를 모두 촬영한 43명의 환자를 대상으로 하였다. 대상군의 평균 체질량 지수는 24.0 ± 3.8 kg/m2 (range, 16.9–36.9 kg/m2) 이었으며, 추적 검사 간 평균 간격은 75일 (range, 57-93일) 이었다. 객관적 영상의 질은 영상잡음, 신호대잡음비, 대조잡음비를 측정하여 Wilcoxon signed-rank test로 분석하였다. 주관적 영상의 질은 정상 구조물과 폐병변에 대하여 5-point scoring system을 이용하여 분석하였다. 방사선 조사량과 영상의 질은 두 CT protocol 간 비교 분석하였으며, 전체 대상군을 체질량 지수 20 미만, 20-25, 25-30, 30 이상 군으로 나누어 체질량 지수에 따른 방사선 조사량 감소 효과를 평가하였다. Protocol A는 평균 3.6 ± 0.4 mSv의 유효선량을 보였으며, Protocol B 는 평균 2.2 ± 0.6 mSv의 유효선량을 보여, Protocol B에서 평균 39.7%의 방사선 조사량 감소를 보였다. 또한 체질량 지수가 30 미만인 환자들에서 통계적으로 유의한 방사선 조사량의 감소를 보였다. (p < 0.05). Protocol B에서 영상잡음은 유의하게 높았으며, 신호대잡음비는 유의하게 낮았다 (p < 0.001). 그러나 대조잡음비는 두 Protocol간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다 (p = 0.395). 정상 구조물에 대한 영상의 질은 Protocol B에서 유의하게 낮았으나 (p < 0.001), 두 Protocol 모두에서 진단에 충분한 정도의 영상의 질을 보였다. Protocol B에서 폐병변에 대한 영상의 질은 Protocol A와 비교하였을 때, 대등하거나 낮았으며, 모든 병변이 진단에 충분한 정도의 영상의 질을 보였다. 결론적으로, 조영 증강 흉부 CT에서 자동관전압선택 기법과 반복적재구성 기법의 조합은 진단적인 영상의 질을 유지하면서, 약 40%의 방사선 조사량 감소를 보였으며, 이러한 효과는 체질량 지수 30 미만인 환자들에서 유의하게 나타났다.