基于CT檢查的正位定位像計(jì)算等效水直徑
發(fā)布時(shí)間：2021-01-24 15:15
目的研究基于CT檢查的正位定位像計(jì)算等效水直徑（Dw）的方法,用于計(jì)算CT檢查的體型特異性輻射劑量（SSDE）。方法利用GE Revolution CT和LightSpeed VCT設(shè)備,設(shè)置管電壓為80、100、120 kV分別掃描直徑為16 cm和32 cm圓柱形CT劑量體模,獲取正位定位像和斷層圖像。根據(jù)斷層圖像的CT值的定義獲得體模材料相對(duì)于水的衰減系數(shù),用于計(jì)算劑量體模的體模厚度轉(zhuǎn)換為等效水厚度,再對(duì)定位像的灰度值與等效水厚度進(jìn)行線性擬合獲得刻度曲線。利用CT劑量體模和22例胸腹部檢查數(shù)據(jù)驗(yàn)證基于定位像計(jì)算Dw的方法。結(jié)果基于定位像和斷層圖像計(jì)算CT劑量體模Dw的偏差小于3%。兩種方法計(jì)算未成年人胸腹部CT檢查的Dw變化趨勢(shì)一致,計(jì)算胸腹部CT檢查中間層面的Dw和所有斷層Dw均值的偏差分別小于6.6%和7.5%。結(jié)論利用CT正位定位像和斷層圖像刻度定位像的灰度值與等效水厚度,建立基于定位像計(jì)算Dw的方法,可用于快速計(jì)算SSD...
【文章來(lái)源】：南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(06)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
直徑為32 cm的CT劑量體模正位定位像
利用CT的斷層圖像推導(dǎo)出體模材料與水的線性衰減系數(shù)的比值，由三種管電壓掃描的斷層圖像獲得三種比例參數(shù)，用于將體模厚度轉(zhuǎn)換為等效水厚度，本研究采用三種管電壓的斷層圖像推導(dǎo)得3種轉(zhuǎn)換因子，與Anam等[19]研究所選用單一轉(zhuǎn)換因子的方法不同。獲得不同管電壓時(shí)的等效水厚度與灰度值的曲線，如圖2所示，可利用293號(hào)報(bào)告中不同管電壓的CTDIvol與SSDE的轉(zhuǎn)換因子[6]，提高頭部體型特異性輻射劑量的精度。前期研究表明，管電流不影響掃描定位像的灰度值，斷層圖像的CT值是物質(zhì)相對(duì)于水的衰減系數(shù)的數(shù)值與管電壓相關(guān)，與管電流無(wú)關(guān)，因此管電流不影響研究結(jié)果。由圖3可知，當(dāng)管電流不變，X線的量與管電壓的平方成正比，管電壓80 kV時(shí)，X線的強(qiáng)度最低，劑量體模的中間區(qū)域灰度值波動(dòng)較大，圖像信噪比差，但不影響整體變化趨勢(shì)。由線性擬合結(jié)果可知，管電壓影響刻度曲線的斜率和截距，在利用定位像計(jì)算Dw時(shí)，根據(jù)不同的管電壓選擇對(duì)應(yīng)的刻度參數(shù)，能夠降低該方法的計(jì)算誤差。為保證刻度條件和掃描條件一致，在掃描正位定位像時(shí)未關(guān)閉邊緣增強(qiáng)功能，導(dǎo)致正位定位像中劑量體模兩端的灰度值出現(xiàn)突變，因此比較兩種方法的差異時(shí)忽略兩端5 mm的數(shù)據(jù)。對(duì)于兩種高度15 cm圓柱形劑量體模，對(duì)于直徑16 cm體模，在軸向14 cm范圍內(nèi)兩種方法的偏差均值小于1.8%，最大偏差2.8%；直徑32 cm體模內(nèi)部14 cm范圍的偏差均值也小于3%。兩個(gè)體模的定位像計(jì)算的Dw稍大于斷層圖像計(jì)算的結(jié)果，由于刻度時(shí)和驗(yàn)證時(shí)掃描定位像的床高度不同，X射線的放大效應(yīng)將影響驗(yàn)證精度[27-28]，需進(jìn)一步研究偏離等中心對(duì)該方法計(jì)算Dw的影響[29]。與Wang等提出基于定位像計(jì)算Dw的方法相比[7]，本研究的方法使用常規(guī)的CT劑量體�？潭群�(jiǎn)單，且兩種誤差較小。圖5中為兩種方法計(jì)算的不同位置的Dw，結(jié)果表明兩種方法的Dw偏差小于1 cm，且兩種方法計(jì)算的Dw隨軸向位置的變化趨勢(shì)也一致。由圖6可知，LightSpeed VCT機(jī)型的定位像與斷層圖像的Dw相比，所有斷層圖像范圍內(nèi)Dw均值的相對(duì)偏差范圍-2.7%～5.8%，平均偏差0.9%；斷層圖像中間層和定位像中間計(jì)算的Dw偏差-4%～4%，平均偏差0.9%。Revolution CT的定位像和斷層圖像計(jì)算Dw均值偏差-0.2%～7.5%，平均偏差3.9%；中間層計(jì)算的Dw偏差范圍-2.5%～6.6%，平均偏差2.2%。LightSpeed VCT機(jī)型的定位像計(jì)算的Dw與斷層圖像計(jì)算的結(jié)果偏差較小，兩臺(tái)CT機(jī)應(yīng)用該方法計(jì)算的等效水直徑的偏差都小于Anam等[19]的研究結(jié)果，與Burton等[27]的研究結(jié)果近似，因此該方法可基于正位定位像快速計(jì)算Dw，用于計(jì)算SSDE。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）建議CT設(shè)備廠商在新設(shè)備中增加計(jì)算和顯示SSDE的功能[6]，意味著SSDE即將成為CT檢查中的輻射劑量指標(biāo)之一，基于定位像計(jì)算掃描范圍的等效水直徑的方法可用于集成到CT設(shè)備中用于計(jì)算SSDE，或驗(yàn)證CT設(shè)備顯示的基于定位像計(jì)算SSDE。在基于SSDE計(jì)算CT檢查個(gè)體化器官劑量中[30]，可在CT掃描前根據(jù)定位像計(jì)算等效水直徑和掃描參數(shù)估算個(gè)體化器官劑量，用于優(yōu)化CT檢查方案。本研究的不足之處，未考慮擺位偏離等中心對(duì)刻度因子的影響，該方法僅適用于正位定位像，由于側(cè)位定位像受凹陷形CT床的影響，不適用側(cè)位定位像。
圖3 直徑32 cm體模的等效水厚度與灰度值曲線及線性擬合的結(jié)果本研究利用直徑為16 cm和32 cm圓柱形劑量體模的正位定位像和斷層圖像，對(duì)正位定位像中的像素值與等效水厚度進(jìn)行刻度，建立基于定位像計(jì)算Dw的方法。利用CT劑量體模和臨床胸腹CT檢查數(shù)據(jù)對(duì)該方法的驗(yàn)證表明，基于正位定位像計(jì)算的Dw與基于斷層圖像計(jì)算的結(jié)果的誤差較小，可用于快速計(jì)算體型特異性輻射劑量，避免了斷層重建不全對(duì)估算個(gè)體化輻射劑量的影響，也可在CT斷層圖像掃描前估算SSDE用于優(yōu)化CT掃描參數(shù)，降低CT檢查輻射劑量。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于有效直徑和水當(dāng)量直徑估算胸部CT掃描體型特異性劑量的對(duì)比研究[J]. 李剛,金莉卿,王軼彬,宗根林,于紅. 中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志. 2019(04)
[2]CT檢查個(gè)體化輻射劑量估算研究現(xiàn)狀[J]. 梁保輝,陳志,徐榭. 輻射防護(hù). 2017(02)
[3]體型特異性劑量估計(jì)的最新概念及臨床應(yīng)用[J]. 張曉東,郭小超,王霄英. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù). 2016(12)
[4]比較不同體型特異性劑量評(píng)估算法在估算成人胸腹部CT掃描中輻射劑量的差異[J]. 袁子龍,王國(guó)柱,張照喜,鄭麗麗,杜東屏,陳迢,彭偉,邱建峰,劉玉林. 中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志. 2016 (11)
本文編號(hào)：2997468
【文章來(lái)源】：南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(06)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)
【部分圖文】：
直徑為32 cm的CT劑量體模正位定位像
利用CT的斷層圖像推導(dǎo)出體模材料與水的線性衰減系數(shù)的比值，由三種管電壓掃描的斷層圖像獲得三種比例參數(shù)，用于將體模厚度轉(zhuǎn)換為等效水厚度，本研究采用三種管電壓的斷層圖像推導(dǎo)得3種轉(zhuǎn)換因子，與Anam等[19]研究所選用單一轉(zhuǎn)換因子的方法不同。獲得不同管電壓時(shí)的等效水厚度與灰度值的曲線，如圖2所示，可利用293號(hào)報(bào)告中不同管電壓的CTDIvol與SSDE的轉(zhuǎn)換因子[6]，提高頭部體型特異性輻射劑量的精度。前期研究表明，管電流不影響掃描定位像的灰度值，斷層圖像的CT值是物質(zhì)相對(duì)于水的衰減系數(shù)的數(shù)值與管電壓相關(guān)，與管電流無(wú)關(guān)，因此管電流不影響研究結(jié)果。由圖3可知，當(dāng)管電流不變，X線的量與管電壓的平方成正比，管電壓80 kV時(shí)，X線的強(qiáng)度最低，劑量體模的中間區(qū)域灰度值波動(dòng)較大，圖像信噪比差，但不影響整體變化趨勢(shì)。由線性擬合結(jié)果可知，管電壓影響刻度曲線的斜率和截距，在利用定位像計(jì)算Dw時(shí)，根據(jù)不同的管電壓選擇對(duì)應(yīng)的刻度參數(shù)，能夠降低該方法的計(jì)算誤差。為保證刻度條件和掃描條件一致，在掃描正位定位像時(shí)未關(guān)閉邊緣增強(qiáng)功能，導(dǎo)致正位定位像中劑量體模兩端的灰度值出現(xiàn)突變，因此比較兩種方法的差異時(shí)忽略兩端5 mm的數(shù)據(jù)。對(duì)于兩種高度15 cm圓柱形劑量體模，對(duì)于直徑16 cm體模，在軸向14 cm范圍內(nèi)兩種方法的偏差均值小于1.8%，最大偏差2.8%；直徑32 cm體模內(nèi)部14 cm范圍的偏差均值也小于3%。兩個(gè)體模的定位像計(jì)算的Dw稍大于斷層圖像計(jì)算的結(jié)果，由于刻度時(shí)和驗(yàn)證時(shí)掃描定位像的床高度不同，X射線的放大效應(yīng)將影響驗(yàn)證精度[27-28]，需進(jìn)一步研究偏離等中心對(duì)該方法計(jì)算Dw的影響[29]。與Wang等提出基于定位像計(jì)算Dw的方法相比[7]，本研究的方法使用常規(guī)的CT劑量體�？潭群�(jiǎn)單，且兩種誤差較小。圖5中為兩種方法計(jì)算的不同位置的Dw，結(jié)果表明兩種方法的Dw偏差小于1 cm，且兩種方法計(jì)算的Dw隨軸向位置的變化趨勢(shì)也一致。由圖6可知，LightSpeed VCT機(jī)型的定位像與斷層圖像的Dw相比，所有斷層圖像范圍內(nèi)Dw均值的相對(duì)偏差范圍-2.7%～5.8%，平均偏差0.9%；斷層圖像中間層和定位像中間計(jì)算的Dw偏差-4%～4%，平均偏差0.9%。Revolution CT的定位像和斷層圖像計(jì)算Dw均值偏差-0.2%～7.5%，平均偏差3.9%；中間層計(jì)算的Dw偏差范圍-2.5%～6.6%，平均偏差2.2%。LightSpeed VCT機(jī)型的定位像計(jì)算的Dw與斷層圖像計(jì)算的結(jié)果偏差較小，兩臺(tái)CT機(jī)應(yīng)用該方法計(jì)算的等效水直徑的偏差都小于Anam等[19]的研究結(jié)果，與Burton等[27]的研究結(jié)果近似，因此該方法可基于正位定位像快速計(jì)算Dw，用于計(jì)算SSDE。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）建議CT設(shè)備廠商在新設(shè)備中增加計(jì)算和顯示SSDE的功能[6]，意味著SSDE即將成為CT檢查中的輻射劑量指標(biāo)之一，基于定位像計(jì)算掃描范圍的等效水直徑的方法可用于集成到CT設(shè)備中用于計(jì)算SSDE，或驗(yàn)證CT設(shè)備顯示的基于定位像計(jì)算SSDE。在基于SSDE計(jì)算CT檢查個(gè)體化器官劑量中[30]，可在CT掃描前根據(jù)定位像計(jì)算等效水直徑和掃描參數(shù)估算個(gè)體化器官劑量，用于優(yōu)化CT檢查方案。本研究的不足之處，未考慮擺位偏離等中心對(duì)刻度因子的影響，該方法僅適用于正位定位像，由于側(cè)位定位像受凹陷形CT床的影響，不適用側(cè)位定位像。
圖3 直徑32 cm體模的等效水厚度與灰度值曲線及線性擬合的結(jié)果本研究利用直徑為16 cm和32 cm圓柱形劑量體模的正位定位像和斷層圖像，對(duì)正位定位像中的像素值與等效水厚度進(jìn)行刻度，建立基于定位像計(jì)算Dw的方法。利用CT劑量體模和臨床胸腹CT檢查數(shù)據(jù)對(duì)該方法的驗(yàn)證表明，基于正位定位像計(jì)算的Dw與基于斷層圖像計(jì)算的結(jié)果的誤差較小，可用于快速計(jì)算體型特異性輻射劑量，避免了斷層重建不全對(duì)估算個(gè)體化輻射劑量的影響，也可在CT斷層圖像掃描前估算SSDE用于優(yōu)化CT掃描參數(shù)，降低CT檢查輻射劑量。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于有效直徑和水當(dāng)量直徑估算胸部CT掃描體型特異性劑量的對(duì)比研究[J]. 李剛,金莉卿,王軼彬,宗根林,于紅. 中國(guó)醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)成像雜志. 2019(04)
[2]CT檢查個(gè)體化輻射劑量估算研究現(xiàn)狀[J]. 梁保輝,陳志,徐榭. 輻射防護(hù). 2017(02)
[3]體型特異性劑量估計(jì)的最新概念及臨床應(yīng)用[J]. 張曉東,郭小超,王霄英. 中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù). 2016(12)
[4]比較不同體型特異性劑量評(píng)估算法在估算成人胸腹部CT掃描中輻射劑量的差異[J]. 袁子龍,王國(guó)柱,張照喜,鄭麗麗,杜東屏,陳迢,彭偉,邱建峰,劉玉林. 中華放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)雜志. 2016 (11)
本文編號(hào)：2997468
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