單層螺旋CT最佳圖像密度

對于單層螺旋X-CT設備，圖像密度分辨率又稱(chēng)低對比分辨率或組織分辨率，是指CT分辨與背景呈低對比的幾個(gè)物體的能力，它表示系統區分信號差異較小的組織的能力。有些病變，組織線(xiàn)性衰減系數差異較小，如果在CT圖像上能夠反映出組織的差異，則說(shuō)明該設備的密度分辨率好。臨床上例如肝癌患者CT平掃絕大多數肝癌表現為低密度，也可為等密度或混密度，當肝癌與正常組織的密度差別較小時(shí)，要調整窗寬、窗位進(jìn)行觀(guān)察。如果CT設備的密度分辨率好，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分。因此，密度分辨率是CT設備的一個(gè)非常重要的性能參數。如何選擇各種掃描參數使CT圖像密度分辨率達到最佳，對臨床應用具有重要價(jià)值。為此，本研究通過(guò)體模進(jìn)行實(shí)驗，分析不同掃描參數對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。

1.資料與方法

1-1實(shí)驗設備

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

1-2實(shí)驗方法的依據

X-CT設備的密度分辨率一般采用隨機附帶的QA體模來(lái)測量，通過(guò)視覺(jué)觀(guān)察確定其分辨率大小。這種方法國際上通用。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)驗采用同時(shí)測量噪聲的方法。噪聲是指在均勻物體CT圖像的給定區域內，像素CT值相對其平均值的變化，它的大小用感興趣區內均勻物質(zhì)CT值的標準偏差(SD)來(lái)表示，可以方便地測量。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。根據這些因素試驗得出密度分辨率，從而確定具體的掃描參數。

1-3實(shí)驗測試方法

利用隨機附帶的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，選用螺旋掃描與常規軸向掃描兩種方式，對體模分別進(jìn)行掃描，測量密度分辨率，同時(shí)測量圖像噪聲，即測量體模圖像中相同位置和面積感興趣區的標準偏差(SD)。螺旋掃描以待測層面為中心，用不同螺距，掃描3層，取中間層面結果，其他條件與軸向掃描相同。由于設備本身存在一定的不穩定性，為減少誤差，相同條件掃描3次，取其平均值。

2.結果

2-1掃描參數中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CT密度分辨率均有較大影響，體模直徑對CT圖像密度分辨率也有很大影響。

(1)當kV為定值時(shí)，圖像的噪聲隨mAs的增加而減少、CT密度分辨率相應提高，圖像質(zhì)量與mAs之間存在線(xiàn)性相關(guān)；當mAs為定值時(shí)，圖像的噪聲隨kV的升高而減少，密度分辨率相應提高，圖像質(zhì)量與kV存在線(xiàn)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：直徑625英寸水模、240?mm重建顯示視野 、10?mm層厚、標準重建算法。

(2)隨著(zhù)層厚的增加，圖像噪聲減少，密度分辨率隨之提高。

(3)當掃描重建視野加大或重建矩陣縮小，圖像噪聲加大，密度分辨率相應降低。

(4)重建算法對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：120?kV、300?mAs、10?mm層厚、240?m m重建顯示視野，同一次掃描數據，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、低對比分辨率減少，如表4。掃描參數：120?kV、300?mAs、10?mm層 厚、240?mm重建顯示視野，標準重建算法。

2-2根據圖像質(zhì)量評價(jià)標準，圖像質(zhì)量應滿(mǎn)足：無(wú)偽影、噪聲應≤5HU，密度分辨率≤05?%，滿(mǎn)足以上標準，并使圖像密度分辨率達到最佳， 得出的掃描參數(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：10?mm層厚、240?mm重建顯示視野、平滑重建算法。

3.討論

3-1掃描參數對圖像噪聲的影響

CT圖像噪聲是指在均勻物質(zhì)影像中，給定區域CT值相對其平均值的變化，其大小可用感興趣區中物質(zhì)的CT值的標準偏差來(lái)表示。它是評價(jià)CT圖像質(zhì)量的一項重要指標。噪聲分為非量子噪聲和量子噪聲。非量子噪聲主要與探測器和計算機及其顯示系統的電子特性有關(guān)，其值基本上為定值，掃描參數對它作用不明顯，它對圖像質(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器收集到的X線(xiàn)光子數的隨機變化而引起，它對掃描參數變化的依賴(lài)性較大。
CT掃描時(shí)，X線(xiàn)穿透體模，由于光電吸收及康普頓散射效應對X線(xiàn)產(chǎn)生衰減，低能X線(xiàn)易被吸收，因此，mAs不變時(shí)，提高kV，也就提高了X線(xiàn)的能量和穿透力，那么透過(guò)體模X線(xiàn)量將增加，且低能散射線(xiàn)將減少，從而降低了圖像的噪聲；kV不變時(shí)，提高mAs，增加了所掃層面內光子數量，同樣使得圖像的噪聲下降，其圖像質(zhì)量得到了改善。

3-2掃描參數對圖像密度分辨率的影響

掃描參數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CTDI值較高時(shí)，參與成像的光子數增多，信噪比增高，統計比漲落相對較小，矩陣內像 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)掃描參數探討的意義

充分利用設備使其圖像密度分辨率達到最佳從而應用于臨床上具有重要意義。臨床肝臟掃描時(shí)由于大多數肝癌平掃CT時(shí)癌組織表現為低密度、等密度或混密度。當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。