單層螺旋CT最佳圖像密度

對(duì)于單層螺旋X-CT設(shè)備，圖像密度分辨率又稱低對(duì)比分辨率或組織分辨率，是指CT分辨與背景呈低對(duì)比的幾個(gè)物體的能力，它表示系統(tǒng)區(qū)分信號(hào)差異較小的組織的能力。有些病變，組織線性衰減系數(shù)差異較小，如果在CT圖像上能夠反映出組織的差異，則說(shuō)明該設(shè)備的密度分辨率好。臨床上例如肝癌患者CT平掃絕大多數(shù)肝癌表現(xiàn)為低密度，也可為等密度或混密度，當(dāng)肝癌與正常組織的密度差別較小時(shí)，要調(diào)整窗寬、窗位進(jìn)行觀察。如果CT設(shè)備的密度分辨率好，則能夠較清晰地顯示它們的差異；如果差異分辨率差，則病變組織與正常組織混在一起難以區(qū)分。因此，密度分辨率是CT設(shè)備的一個(gè)非常重要的性能參數(shù)。如何選擇各種掃描參數(shù)使CT圖像密度分辨率達(dá)到最佳，對(duì)臨床應(yīng)用具有重要價(jià)值。為此，本研究通過(guò)體模進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析不同掃描參數(shù)對(duì)圖像密度分辨率的影響，從而探討最佳圖像密度分辨率時(shí)的掃描參數(shù)。

1.資料與方法

1-1實(shí)驗(yàn)設(shè)備

美國(guó)PICKER PQS型單層螺旋CT，CT隨機(jī)附帶QA體模(可以測(cè)量空間分辨率、密度分辨率、噪聲、層厚等多項(xiàng)指標(biāo))；Kodak Dryview 8700干式激光相機(jī)攝片。

1-2實(shí)驗(yàn)方法的依據(jù)

X-CT設(shè)備的密度分辨率一般采用隨機(jī)附帶的QA體模來(lái)測(cè)量，通過(guò)視覺(jué)觀察確定其分辨率大小。這種方法國(guó)際上通用。但由于噪聲是影響CT密度分辨率最直接、最密切相關(guān)的因素，因此本實(shí)驗(yàn)采用同時(shí)測(cè)量噪聲的方法。噪聲是指在均勻物體CT圖像的給定區(qū)域內(nèi)，像素CT值相對(duì)其平均值的變化，它的大小用感興趣區(qū)內(nèi)均勻物質(zhì)CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)來(lái)表示，可以方便地測(cè)量。噪聲的增大或減小，必然同時(shí)引起CT密度分辨率的減小或增大，所以可以借助噪聲來(lái)分析CT密度分辨率的影響因素。根據(jù)這些因素試驗(yàn)得出密度分辨率，從而確定具體的掃描參數(shù)。

1-3實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法

利用隨機(jī)附帶的QA體模，選用不同的管電壓kV、mAs、層厚、重建算法、螺距等掃描參數(shù)，選用螺旋掃描與常規(guī)軸向掃描兩種方式，對(duì)體模分別進(jìn)行掃描，測(cè)量密度分辨率，同時(shí)測(cè)量圖像噪聲，即測(cè)量體模圖像中相同位置和面積感興趣區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)。螺旋掃描以待測(cè)層面為中心，用不同螺距，掃描3層，取中間層面結(jié)果，其他條件與軸向掃描相同。由于設(shè)備本身存在一定的不穩(wěn)定性，為減少誤差，相同條件掃描3次，取其平均值。

2.結(jié)果

2-1掃描參數(shù)中kV值、mAs值、層厚、掃描時(shí)間、重建算法、重建

矩陣、重建視野、螺距等等對(duì)CT密度分辨率均有較大影響，體模直徑對(duì)CT圖像密度分辨率也有很大影響。

(1)當(dāng)kV為定值時(shí)，圖像的噪聲隨mAs的增加而減少、CT密度分辨率相應(yīng)提高，圖像質(zhì)量與mAs之間存在線性相關(guān)；當(dāng)mAs為定值時(shí)，圖像的噪聲隨kV的升高而減少，密度分辨率相應(yīng)提高，圖像質(zhì)量與kV存在線性關(guān)系。表1給出了不同管電壓kV、mAs下的圖像噪聲值及密度分辨率。其他掃描參數(shù)：直徑625英寸水模、240?mm重建顯示視野 、10?mm層厚、標(biāo)準(zhǔn)重建算法。

(2)隨著層厚的增加，圖像噪聲減少，密度分辨率隨之提高。

(3)當(dāng)掃描重建視野加大或重建矩陣縮小，圖像噪聲加大，密度分辨率相應(yīng)降低。

(4)重建算法對(duì)CT圖像密度分辨率有影響，高分辨率的重建算 法使CT圖像密度分辨率減小，如表3，掃描參數(shù)：120?kV、300?mAs、10?mm層厚、240?m m重建顯示視野，同一次掃描數(shù)據(jù)，采用不同重建算法重建。

(5)螺旋掃描圖像的密度分辨率同mAs、kV、層厚、體模直徑等掃描參數(shù)的關(guān)系，與軸向掃描相同。不同的是，螺旋掃描時(shí)，在其他條件不變的情況下，螺距越大，圖像噪聲、低對(duì)比分辨率減少，如表4。掃描參數(shù)：120?kV、300?mAs、10?mm層 厚、240?mm重建顯示視野，標(biāo)準(zhǔn)重建算法。

2-2根據(jù)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，圖像質(zhì)量應(yīng)滿足：無(wú)偽影、噪聲應(yīng)≤5HU，密度分辨率≤05?%，滿足以上標(biāo)準(zhǔn)，并使圖像密度分辨率達(dá)到最佳， 得出的掃描參數(shù)(1)kV與mAs為：100?kV與375?mAs；120?kV與300?mAs；140?kV與300? mAs。(2)其余掃描參數(shù)：10?mm層厚、240?mm重建顯示視野、平滑重建算法。

3.討論

3-1掃描參數(shù)對(duì)圖像噪聲的影響

CT圖像噪聲是指在均勻物質(zhì)影像中，給定區(qū)域CT值相對(duì)其平均值的變化，其大小可用感興趣區(qū)中物質(zhì)的CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示。它是評(píng)價(jià)CT圖像質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。噪聲分為非量子噪聲和量子噪聲。非量子噪聲主要與探測(cè)器和計(jì)算機(jī)及其顯示系統(tǒng)的電子特性有關(guān)，其值基本上為定值，掃描參數(shù)對(duì)它作用不明顯，它對(duì)圖像質(zhì)量的主要影響在于限制了總噪聲的可變閾值。量子噪聲是由于探測(cè)器收集到的X線光子數(shù)的隨機(jī)變化而引起，它對(duì)掃描參數(shù)變化的依賴性較大。
CT掃描時(shí)，X線穿透體模，由于光電吸收及康普頓散射效應(yīng)對(duì)X線產(chǎn)生衰減，低能X線易被吸收，因此，mAs不變時(shí)，提高kV，也就提高了X線的能量和穿透力，那么透過(guò)體模X線量將增加，且低能散射線將減少，從而降低了圖像的噪聲；kV不變時(shí)，提高mAs，增加了所掃層面內(nèi)光子數(shù)量，同樣使得圖像的噪聲下降，其圖像質(zhì)量得到了改善。

3-2掃描參數(shù)對(duì)圖像密度分辨率的影響

掃描參數(shù)是圖像密度分辨率主要影響因素之一。影響密度分辨率的主要因素是CTDI值，當(dāng)CTDI值較高時(shí)，參與成像的光子數(shù)增多，信噪比增高，統(tǒng)計(jì)比漲落相對(duì)較小，矩陣內(nèi)像 素值的分布也較均勻，使得影像更加清昕，密度分辨率也就愈好。

3-3最佳密度分辨率時(shí)掃描參數(shù)探討的意義

充分利用設(shè)備使其圖像密度分辨率達(dá)到最佳從而應(yīng)用于臨床上具有重要意義。臨床肝臟掃描時(shí)由于大多數(shù)肝癌平掃CT時(shí)癌組織表現(xiàn)為低密度、等密度或混密度。當(dāng)肝癌與正常組織的密度差別密度較小時(shí)，要求有最佳密度分辨率來(lái)區(qū)分癌組織與正常組織，從而便于正確的診斷、提高診斷符合率。