Контроль и мониторинг качества в томографических комплексах

«Контроль и мониторинг качества в томографических комплексах» лекция 2 Артефакты КТ-изображений доц. Казначеева А. О. a_kazn@mail. ru Санкт-Петербург, 2012

Классификация КТ-артефактов связанные с пациентом: - движение, - увеличение жесткости пучка, - вызванные наличием металла, - сканирование вне FOV; связанные с обработкой данных: - эффект частичного объема, - артефакт рассеивания, - подвыборка, - ступенчатый эффект; связанные с оборудование: - кольца, - вращение трубки; - линии на топограмме. проявление: - полосы; - лучи; - затемнения; - кольца.

Увеличение жесткости излучения Англ. термин: beam hardening. Проявление: темные или яркие зоны вблизи плотных структур; Области возникновения: пирамида височной кости, верх грудной клетки, плечевые и тазобедренные суставы; Причина возникновения: высокий коэффициент ослабления материала (при прохождении через объект поглощается слишком много фотонов с низкой энергией). Устранение: предварительная обработка данных, увеличение k. Vp, уменьшение толщины среза, фильтрация изображения.

Артефакт движения Англ. термин: motion artifact. Проявление: полосы на изображении Устранение: - применение специализированного ПО; - уменьшение времени сканирования; - усреднение по нескольким проекциям; - устранение движений.

Артефакт от металла Проявление: полосы или «звезды» на изображении. Причины возникновения: ослабление луча. Устранение: подбор угла наклона гентри, использование специального ПО.

Сканирование вне FOV Англ. термин: out of field artifact. Проявление: затемнения или полосы. Причины возникновения: пациент выходит за пределы выбранного FOV, заслоняя детекторы. Ткани вне s. FOV дополнительно увеличивают жесткость излучения. Устранение: выбор большего s. FOV; в исследованиях тела рекомендовано поднимать руки пациента за голову.

Сканирование вне FOV

Эффект частичного объема Англ. термин: partial volume effect. Толстый срез 1 2 Тонкий срез 3 КТ-срез Причина возникновения: усреднение КТ-чисел, когда несколько различных структур присутствуют в одном срезе (когда объект частично проецируется на сканируемый срез). Устранение: сканирование более тонкими срезами.

Артефакт рассеивания Англ. термин: photon starvation. Проявление: полосы в одном из направлений. Причины возникновения: поглощение фотонов плотными объектами. Устранение: увеличение или автоматическая подстройка тока, увеличение напряжения, увеличение толщины среза, адаптивная фильтрация.

Артефакт подвыборки Англ. термин: undersampling. Проявление: тонкие полосы, отходящие от края плотной структуры. Причины возникновения: большой интервал между проекциями. Устранение: увеличение числа проекций, использование специализированных методов повышения разрешения, полный оборот трубки.

Артефакт на границе с воздухом Англ. термин: air-contrast interface. Проявление: полосы. Устранение: изменение положения пациента.

Круговые артефакты Англ. термин: ring artifact. Причина возникновения: нарушение работы детекторов в сканерах 3 поколения. Устранение: калибровка детекторов, замена детекторного блока.

Артефакты при спиральном сканировании Англ. термин: helical artifact in multiselection scanning. Причина возникновения: плоскость реконструкции пересекают несколько рядов детекторов. Устранение: уменьшения шага спирали

Вращение трубки Англ. термин: tube arcing. Проявление: тонкие полосы. Причины возникновения: электроны, вместо столкновения с мишенью, попадают на вольфрамовые анод и катод. Устранение: замена трубки, сжигание газа.

Линии на топограмме Англ. термин: line in topogram. Проявление: тонкая вертикальная линия. Причины возникновения: неисправный детектор создает непрерывную линию на топограмме. Устранение: замена детектора.

Артефакт «зебры» Англ. термин: “zebra” artifact, stair step artifact. Причина: неоднородность шума. Устранение: сканирование тонкими срезами, перекрытие 50% для реконструируемых срезов.

«Контроль и мониторинг качества в томографических комплексах» лекция 3 Контроль технических характеристик КТ-сканеров Санкт-Петербург, 2012

Контроль механических характеристик КТ-сканеров Стол пациента Характеристика Периодичность, раз в год Точность позиционирования 12 Скорость движения 12 Плавность и точность перемещения 12 Система аварийного отсоединения 4 Гидравлический фильтр 2 Чистка деки 2 Консоль Тестирование управляющего компьютера 2 Очистка блоков питания 12 Анализ системных сообщений Система аварийного отключения Устройство отключение питания системы 4 Устройство отключение питания консоли 4

Калибровка детекторной системы Вид калибровки По воздуху и воде с использованием однородного фантома, детальная По воздуху, по воде, на фантомах head, body при различных сочетаниях силы тока, напряжения на трубке и толщины среза Допустимое отклонение плотности: ± 3 HU Периодичность ежедневно еженедельно раз в 3 месяца, техническое обслуживание

Шум - беспорядочные случайные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры: - стационарный (характеризуется постоянством средних параметров); - нестационарный (характеризуется медленно меняющимися параметрами или длящийся короткие промежутки времени). Составляющие искажений томограмм: - детерминированные обусловлены дискретизацией исходной информации, нелинейностями приемных устройств; характеристиками используемого излучения; - случайные (флуктуационные) имеют различную физическую природу, обусловлены квантовой структурой используемого излучения, случайным характером процессов, сопровождающих прохождение излучения через объект и регистрации сигнала. Не могут быть меньше некоторого заданного уровня.

Контролируемые характеристики 1. Точность измерения плотности 2. Однородность - оценивается по изображению водного фантома - необходим ежедневный мониторинг параметров; 3. Низкоконтрастное разрешение – способность сканера отображать объекты, незначительно отличающиеся по плотности - зависит от амплитуды и частотных характеристик шума; 4. Высококонтрастное разрешение - использование специализированного фантома 5. Толщина среза 6. Дозиметрические характеристики

Контроль пространственного разрешения Контроль контрастного разрешения

Контроль толщины среза Контроль дозиметрических характеристик

Моделирование объектов