CT扫描层厚改变对图像质量的影响及控制
作者：胡永胜
单位：230061 合肥市第一人民医院CT室
关键词：
中华放射学杂志980422.htm 影响CT图像质量的参数有空间分辨率、噪声和低对比检测能力、伪影以及窗宽窗位等[1]。根据文献，噪声的平方与探测器发射的光子数和层厚成反比[2]，所以噪声与层厚直接相关。在实践中，我们也发现层厚减小时扫描，图像噪声随之增加，表现为图像的颗粒较粗。薄层扫描可提高空间分辨率，但同时也增加了图像噪声，噪声反之又影响图像质量，它使图像呈颗粒性，直接影响密度分辨率，尤以低密度的可见度为甚[3]。噪声与多种因素有关[3，4]，笔者从噪声与层厚及mAs三者关系的角度，量化分析了扫描层厚减小时的图像噪声增量，探讨如何利用mAs控制噪声，进而控制薄层扫描时的图像质量。
, 百拇医药
一、材料与方法
1.材料：采用Siemens Somatom CR型CT机，以及随机所配20 cm规格、其中充满医用蒸馏水的校正和检测用水模。
2.方法：根据要求先进行校正，然后装上20 cm水模，将其定位于扫描区域。按照表1，在控制台上通过键盘输入重建和扫描参数，进行扫描，在图像中心测量标准偏差ST值(即像素噪声值，单位：HU)。按照上述方法进行的水模扫描，每种参数扫描4次，共扫描96次，取4次的平均值填入表2。然后用8 mm层厚扫描所得ST值分别减去4 mm和2 mm层厚扫描所得ST值，分别除以4 mm和2 mm层厚ST值，再乘以100%，计算出ST值随层厚改变的增量，也填入表2。
表1 扫描和重建参数的选择(时间，mAs和层厚改变，其他参数不变)
项目
, 百拇医药
参数
项目
参数
时间(秒)
3～9
观察方向
CRAN
mAs
250～890
高或正常
分辨率
N
层厚(mm)
, 百拇医药
2～8
卷积核
8
重建中心
0/0
平衡
Y
床动(mm)
1
放大倍数
2.0
模式
body
, http://www.100md.com
表2 噪声测量值及其随层厚的改变情况(噪声单位：HU)
时间
(秒)
毫安量
(mAs)
8mm层厚
ST值
4mm层厚
2mm层厚
ST值
增量(%)
ST值
, 百拇医药 增量(%)
3
250
3.93
5.35
36.1
9.06
130.5
3
330
3.74
4.41
17.9
, http://www.100md.com
7.84
109.6
5
330
3.68
4.79
30.2
8.25
124.2
5
450
3.18
4.20
, http://www.100md.com
32.1
6.89
116.7
7
500
2.89
3.92
35.6
6.84
136.7
7
670
2.57
, http://www.100md.com
3.20
24.5
5.54
115.6
9
670
2.55
3.39
32.9
5.60
119.6
9
890
, 百拇医药
2.04
2.95
44.6
4.64
127.5
平均ST值
3.07
4.03
31.2
6.83
122.6
注：ST值为像素噪声值
二、结果
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1.层厚减小，噪声显著增加。在表2中，各参数组都有在扫描层厚由厚变薄时，图像噪声相应增加的情况，只是增加的幅度稍有差异而已。由上述结果可知，8 mm层厚扫描时，平均ST值=3.07 HU，层厚减小1/2，即4 mm时，平均ST值=4.03 HU，图像平均噪声增加了31.2%；层厚减小3/4，即2 mm时，平均ST值=6.83 HU，图像平均噪声增加了122.6%。
2.层厚减小1/2，mAs增加1倍，则图像噪声基本不变。在表2中还可以看出，扫描层厚由8 mm改变到4 mm时，最少选用7秒，500 mAs扫描参数，才能达到相近噪声的图像，而此时X线量由250 mAs增加到500 mAs，增加了1倍。如将层厚由4 mm改为2 mm，最小选用9秒，890 mAs参数才能达到相近噪声的图像，此时X线量由500 mAs改变到890 mAs，也几乎增加了1倍。可见层厚由大到小，mAs由小到大改变，有助于降低图像噪声。
3.欲使噪声减半，大约需要增加3倍左右的mAs。3秒、250 mAs时，用8 mm、4 mm和2 mm层厚扫描时，ST值分别为3.93、5.35和9.06 HU；9秒、890 mAs时，用8 mm、4 mm和2 mm层厚扫描时，ST值分别为2.04、2.95和4.64 HU。可见后者的ST值约等于前者的一半，而其mAs值将近增加了3倍。
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三、讨论
扫描均匀水模时，其像素CT值偏离标准值之差称为噪声[1]。CT系统中，每个重建单元的噪声是两部分噪声之和，一是通过像素的每次投影产生的噪声，二是通过卷积函数耦合到那个重建像素的噪声[2]。噪声是不可避免的，关键是在实践中如何尽量控制噪声。有文章指出，噪声减半，需增加4倍左右的X线剂量[5]。还有文章研究说明增加X线量可降低噪声，噪声水平随曝光量增大而降低[4]，X线量增加3倍，噪声降低一半[3]。层厚与噪声的关系有关文献未涉及，笔者的研究结果表明，扫描时层厚减小则噪声显著增加，但可以通过适当增加X线量的办法来控制薄层扫描时的图像噪声，具体的增加量依机器的实际性能而定。为此我们建议，应根据人体不同部位、不同器官、不同组织的需要，选用不同的层厚等扫描参数，也即应合理选择层厚；需用薄层扫描时，应根据设备性能及患者状态进行全面考虑，在尽可能的情况下最大限度地减少噪声，确保诊断需要。参考文献
, 百拇医药
1 石明国. CT影像技术学. 西安：陕西科学技术出版社，1995. 306-307.
2 龚士明. CT中的几个物理问题及新技术的采用. 世界医疗器械，1996，(6)：24.
3 越勇，李品江. CT噪声和伪影对成像质量的影响及控制. 中华放射学杂志，1997，31：56.
4 江家旺，李宝春，张廉良. 矩阵、曝光量对CT噪声的影响. 中华放射学杂志，1996，30： 276.
5 陈星荣，沈天真，段承祥，等主编. 全身CT和MRI. 第二版. 上海：上海医科大学出版社，1993. 15.
(收稿：1997-07-30 修回：1997-11-12), 百拇医药
单位：230061 合肥市第一人民医院CT室
关键词：
中华放射学杂志980422.htm 影响CT图像质量的参数有空间分辨率、噪声和低对比检测能力、伪影以及窗宽窗位等[1]。根据文献，噪声的平方与探测器发射的光子数和层厚成反比[2]，所以噪声与层厚直接相关。在实践中，我们也发现层厚减小时扫描，图像噪声随之增加，表现为图像的颗粒较粗。薄层扫描可提高空间分辨率，但同时也增加了图像噪声，噪声反之又影响图像质量，它使图像呈颗粒性，直接影响密度分辨率，尤以低密度的可见度为甚[3]。噪声与多种因素有关[3，4]，笔者从噪声与层厚及mAs三者关系的角度，量化分析了扫描层厚减小时的图像噪声增量，探讨如何利用mAs控制噪声，进而控制薄层扫描时的图像质量。
, 百拇医药
一、材料与方法
1.材料：采用Siemens Somatom CR型CT机，以及随机所配20 cm规格、其中充满医用蒸馏水的校正和检测用水模。
2.方法：根据要求先进行校正，然后装上20 cm水模，将其定位于扫描区域。按照表1，在控制台上通过键盘输入重建和扫描参数，进行扫描，在图像中心测量标准偏差ST值(即像素噪声值，单位：HU)。按照上述方法进行的水模扫描，每种参数扫描4次，共扫描96次，取4次的平均值填入表2。然后用8 mm层厚扫描所得ST值分别减去4 mm和2 mm层厚扫描所得ST值，分别除以4 mm和2 mm层厚ST值，再乘以100%，计算出ST值随层厚改变的增量，也填入表2。
表1 扫描和重建参数的选择(时间，mAs和层厚改变，其他参数不变)
项目
, 百拇医药
参数
项目
参数
时间(秒)
3～9
观察方向
CRAN
mAs
250～890
高或正常
分辨率
N
层厚(mm)
, 百拇医药
2～8
卷积核
8
重建中心
0/0
平衡
Y
床动(mm)
1
放大倍数
2.0
模式
body
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表2 噪声测量值及其随层厚的改变情况(噪声单位：HU)
时间
(秒)
毫安量
(mAs)
8mm层厚
ST值
4mm层厚
2mm层厚
ST值
增量(%)
ST值
, 百拇医药 增量(%)
3
250
3.93
5.35
36.1
9.06
130.5
3
330
3.74
4.41
17.9
, http://www.100md.com
7.84
109.6
5
330
3.68
4.79
30.2
8.25
124.2
5
450
3.18
4.20
, http://www.100md.com
32.1
6.89
116.7
7
500
2.89
3.92
35.6
6.84
136.7
7
670
2.57
, http://www.100md.com
3.20
24.5
5.54
115.6
9
670
2.55
3.39
32.9
5.60
119.6
9
890
, 百拇医药
2.04
2.95
44.6
4.64
127.5
平均ST值
3.07
4.03
31.2
6.83
122.6
注：ST值为像素噪声值
二、结果
, http://www.100md.com
1.层厚减小，噪声显著增加。在表2中，各参数组都有在扫描层厚由厚变薄时，图像噪声相应增加的情况，只是增加的幅度稍有差异而已。由上述结果可知，8 mm层厚扫描时，平均ST值=3.07 HU，层厚减小1/2，即4 mm时，平均ST值=4.03 HU，图像平均噪声增加了31.2%；层厚减小3/4，即2 mm时，平均ST值=6.83 HU，图像平均噪声增加了122.6%。
2.层厚减小1/2，mAs增加1倍，则图像噪声基本不变。在表2中还可以看出，扫描层厚由8 mm改变到4 mm时，最少选用7秒，500 mAs扫描参数，才能达到相近噪声的图像，而此时X线量由250 mAs增加到500 mAs，增加了1倍。如将层厚由4 mm改为2 mm，最小选用9秒，890 mAs参数才能达到相近噪声的图像，此时X线量由500 mAs改变到890 mAs，也几乎增加了1倍。可见层厚由大到小，mAs由小到大改变，有助于降低图像噪声。
3.欲使噪声减半，大约需要增加3倍左右的mAs。3秒、250 mAs时，用8 mm、4 mm和2 mm层厚扫描时，ST值分别为3.93、5.35和9.06 HU；9秒、890 mAs时，用8 mm、4 mm和2 mm层厚扫描时，ST值分别为2.04、2.95和4.64 HU。可见后者的ST值约等于前者的一半，而其mAs值将近增加了3倍。
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三、讨论
扫描均匀水模时，其像素CT值偏离标准值之差称为噪声[1]。CT系统中，每个重建单元的噪声是两部分噪声之和，一是通过像素的每次投影产生的噪声，二是通过卷积函数耦合到那个重建像素的噪声[2]。噪声是不可避免的，关键是在实践中如何尽量控制噪声。有文章指出，噪声减半，需增加4倍左右的X线剂量[5]。还有文章研究说明增加X线量可降低噪声，噪声水平随曝光量增大而降低[4]，X线量增加3倍，噪声降低一半[3]。层厚与噪声的关系有关文献未涉及，笔者的研究结果表明，扫描时层厚减小则噪声显著增加，但可以通过适当增加X线量的办法来控制薄层扫描时的图像噪声，具体的增加量依机器的实际性能而定。为此我们建议，应根据人体不同部位、不同器官、不同组织的需要，选用不同的层厚等扫描参数，也即应合理选择层厚；需用薄层扫描时，应根据设备性能及患者状态进行全面考虑，在尽可能的情况下最大限度地减少噪声，确保诊断需要。参考文献
, 百拇医药
1 石明国. CT影像技术学. 西安：陕西科学技术出版社，1995. 306-307.
2 龚士明. CT中的几个物理问题及新技术的采用. 世界医疗器械，1996，(6)：24.
3 越勇，李品江. CT噪声和伪影对成像质量的影响及控制. 中华放射学杂志，1997，31：56.
4 江家旺，李宝春，张廉良. 矩阵、曝光量对CT噪声的影响. 中华放射学杂志，1996，30： 276.
5 陈星荣，沈天真，段承祥，等主编. 全身CT和MRI. 第二版. 上海：上海医科大学出版社，1993. 15.
(收稿：1997-07-30 修回：1997-11-12), 百拇医药