(能谱)CT图像质量

GeorgeDavidCTImageQualityCT图像质量山东省千佛山医院CT室王巍GeorgeDavidCTImageQualityParametersSpatialResolutionImageNoiseContrastResolutionArtifactsPrincipalcomponentsofimagequalityarecontrast,spatialresolution,andnoise.空间分辨率噪声密度分辨率伪影GeorgeDavidSpatialResolution空间分辨率:又称高对比度分辨率（highcontrastresolution），是指在高对比度（密度分辨率大于10%）的情况下鉴别细微的能力，即显示最小体积病灶或结构的能力QuantifiesimageblurringGeorgeDavidSpatialResolution定义是在两种物质CT值相差100HU以上时，能分辨最小的圆形孔径或是黑白相间的线对数，单位是lp/cm。5÷lp/cm=可分辨的最小物体的直径(mm)“Pair”isoneobject+onespaceOnePairPhantoms–SpatialResolutionGeorgeDavid空间分辨率Displaymatrix重建算法焦点尺寸探测器孔径层厚采样频率高清模式空间分辨率GeorgeDavid“viewsperrotation”(VPR)referstothenumberofsamplestakenwitheveryrotationofthegantryGeorgeDavidHiRes2496ViewsImproveIQLikeVCT984ViewsGeorgeDavidGeorgeDavid层厚影响空间分辨率Hi-ResolutionCTTechnique高分辨率CT扫描技术•Verysmallslicethicknesses»1-2mm•Highspatialfrequencyalgorithms»increasesresolutionincreasesnoiseNoisecanbeoffsetbyusinghigherdoses•Optimizedwindow/levelsettings•Smallfieldofview(FOV)GeorgeDavidStandardAlgorithm“Lung”Algorithm滤波算法影响空间分辨率GeorgeDavidZ轴分辨率Z轴分辨率是指设备在Z方向上分辨细节的能力。它主要是影响3D图像的分辨率。如冠状面或矢状面的重建用Z轴方向的投影曲线的半高宽度（FWHM）来表示。通常情况下，Z轴分辨率＝层厚目前的高档的多层螺旋CT的Z轴方向的空间分辨率已经接近横轴面的空间分辨率，就是说基本上达到了所谓“各向同性”GeorgeDavidArbitrarilyselectedplanarsectionatpositionzzz1z1+dPlanardataforarbitrarypositionsarecalculatedfromspiraldatabyinterpolationd360degreealgorithm360°内插算法的Z轴分辨率会下降30％GeorgeDavidGeorgeDavidCT对比度GeorgeDavidComponentsofimagecontrast对比度构成Contrastpresentinamedicalimageistheresultofanumberofdifferentstepsthatoccurduringimageacquisition,processing,anddisplayimagecontrastRadiograhiccontrastdetectorcontrastdisplaycontrastElementalCompositionofsubjectSubjectmassattenuationcoefficientElectrondensityPhysicaldensitythicknessIncidentXspectrumWindowandlevelViewingfactorsViewinghumanfactorssurroundingfactorsGeorgeDavid入射X线能谱对物体（X线）对比度的影响431mcZAGeorgeDavidGeorgeDavidContrastResolution1.对比度分辨率（contrastresolution）是指当细节与背景之间具有低对比度时，将一定大小的细节从背景中辨别出来的能力。又称为密度分辨率或低对比分辨率（lowcontrastresolution）对比度分辨率主要受像素噪声的影响GeorgeDavidSmallContrastDifferenceHardertoIdentifyinPresenceofNoiseGeorgeDavidGeorgeDavidCTImageNoise噪声FluctuationofCT#’sinanimageofuniformmaterial(water)GeorgeDavidGeorgeDavidGeorgeDavidCTImageNoiseUsuallydescribedasstandarddeviationofpixelvalues像素值的标准偏差StandarddeviationofpixelvaluesS(xi-xmean)2Noise(s)=-------------------(n-1)Xi=individualpixelvalueXmean=averageofallpixelvaluesinROIn=total#pixelsinROIGeorgeDavidNoiseMeasurementinCTScanwaterphantomSelectregionsofinterestTakemean&standarddeviationineachregionStandarddeviationisnoiseinROIUnits(HU’s)or%contrastGeorgeDavidGeorgeDavidGeorgeDavidGeorgeDavidGeorgeDavidALARA原则AslowasreasonableachievableGeorgeDavid层厚Thinnerslicesmean•lessactivedetectorarea»lessphotonsdetected»MorenoiseCTImageQualityEquations2(m)=kT/(td3R)Ifslicethicknessgoesdownby2Dosemustgoupby2ToholdnoiseconstantGeorgeDavid3mmSlice10mmSlice层厚...对于软组织来讲厚的层厚能提供低噪声、高密度分辨率的图像。GeorgeDavid在软组织研究病例中,用高mAs来保持低噪声是非常重要的。因为软组织比如肝脏上要观察的细节与周围组织往往具有较小的对比度。噪声的存在会掩盖这些对比度。因此在软组织为主的肝脏等部位，需要提高剂量，以降低噪声提高密度分辨率，以能分辨微小的病变；而在肺或内耳的检查中，可适当降低扫描条件，因为这些部位本身具有较高的对比度，少量的噪声不会影响诊断。mAs(剂量)GeorgeDavidGeorgeDavidGeorgeDavidGeorgeDavid对比噪声比CNR优化门脉期图像的观察能量阈值，最佳显示为52KeVGeorgeDavidGeorgeDavidCTArtifacts伪影AreaswhereimagenotfaithfultosubjectSources•patient•imageprocess•equipmentGeorgeDavidMotionArtifactsCausesstreaksinimageAlgorithmshavetroublecopingbecauseofinconsistentdataGeorgeDavidArtifacts:AbruptHighContrastChangesExamples:prosthesesdentalfillingssurgicalclipsElectrodesboneMetalabsorbsallradiationinraycausesstar-shapedartifactArtifactcanbereducedbysoftwareGeorgeDavidIncreaseinmeanenergyofpolychromaticbeamasitpassesthroughpatientCancausebroaddarkbandsorstreaks•cuppingartifactMinimizedusingbeamhardeningcorrectionalgorithmsCTArtifacts:BeamHardeningMARS：减除金属和硬化伪影GeorgeDavidCTArtifacts:PartialVolumeEffectCT#’sbasedonlinearattenuationcoefficientfortissuevoxelsIfvoxelnon-uniform(containsseveralmaterials),detectionprocesswillaverageCanappearas•incorrectdensities•StreaksandbandsMinimizing•UsethinnerslicesGeorgeDavidGeorgeDavid谢谢！GeorgeDavid描述CT图像质量的三个主要参数:空间分辨率、密度分辨率、噪声对比度(密度)分辨率:指当细节与背景之间具有低对比度时，将一定大小的细节从背景中辨别出来的能力。GeorgeDavidCTImageQualityinEquationForms2(m)=kT/(td3R)Wheresisvarianceresultingfromnoisekisaconversionfactor(constant)Tistransmissivity(inverseofattenuation)tisslicethicknessdispixelsizeRisdoseGeorgeDavid由于CT与传统的X线机成像方式的不同，不再使用传统的用于表示患者辐射剂量的表面入射剂量（ESD）。在实际应用中人们总结了CT剂量参数，主要有以下几种：1、CTDI（CTdoseindex），CT剂量指数的概念，目前国际上应用最广泛的一种是由欧共体定义的。CTDI值表示沿着z轴方向单层辐射的剂量值。式中T表示标称层厚，D（z）表示沿垂直于断层平面的z轴方向的剂量分布曲线，是用笔形电离室测量的，积分区间恒定为100mm，表示单层扫描的剂量。2、CTDIW，为了解决X射线剂量在体内的不均匀性，反映人体接受的真实剂量，人们又提出了加权剂量指数（CTDIW）的概念，是电离量在测试模体中心和边缘测量值的加权平均。CTDIw=（边缘）+（中心）（mGy）3、CTDIvol：容积剂量指数，通常一次CT扫描由很多层组成，且实际中单层扫描所产生的剂量区域由于X线的扩散性，在z轴方向上层的边缘产生“尾部区域”，这就使得多层扫描的剂量并非多个的简单相加，在“尾部区域”会产生剂量的叠加，因此人们提出容积剂量指数的概念。CTDIvol=×CTDIw（mGy）4、DLP（dose-lengthproduct）：剂量长度乘积，一次完整的CT检查患者所接受的辐射剂量。DLP=CTDIvol×Scanlength（mGy）5、ED（effectivedose）：有效剂量，是相对于全身平均辐射剂量来说，反映了身体不同部位接受的非均匀性的辐射剂量，根据不同部位的权重因子（W）得出。E=DLP×W(mSv)George