当前位置: 首页 > 期刊 > 《中华放射医学与防护杂志》 > 1998年第6期
编号:10280400
CT图像质量的影响因素及高分辨率CT图像扫描参数的选择
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1998年第6期
     作者:卢东生 李铁一

    单位:

    关键词:体层摄影术,X线计算机;质量控制;数据收集

    中华放射学杂志980617.htm 【摘要】 目的 获得适当的高分辨扫描条件并与普通扫描进行对比。方法 用随机带来的水模进行扫描,计算出空间分辨率和密度分辨率。结果 影响CT图像质量的因素很多,对于高档机(PQ-2000),选择高分辨率扫描条件(小焦点、锐利卷积函数、130kV、400mAs、2mm层厚)可得到20个线对的空间分辨率,由于选择大mAs,可使密度分辨率的下降得到一定补偿。此外,扫描后用平滑卷积函数重建可使密度分辨率提高到3.9mm。对于中低档机(IQ-XTRA),高分辨率扫描条件的应用反而使空间分辨率和密度分辨率下降。结论 对于中低档机应由工程师进行技术参数的测量,来决定能否进行高分辨率扫描。

    Factors affecting the quality of CT image and how to select proper parameters for high resolution CT imageLu Dongsheng, Li Tieyi. Department of CT, Beijing Friendship Hospital, Affiliated to Capital Medical University, Beijing 100050
, 百拇医药
    【Abstract】 Purpose To select the suitable parameters for high resolution CT image and compare with conventional CT image. Methods Using the Picker phantom, measure the spatial resolution and contrast resolution. Results There are many parameters affecting CT image quality. For sophisticated CT scanner, by using high resolution scan parameters, we can obtain spatial resolution as high as 20Lp/cm, and compensate for decrease of contrast resolution. After scanning, we can get good contrast resolution up to 3.5mm by using smooth filter to reconstruct the image data. But for a general CT scanner,by using the same high resolution scan parameters, we can only get poor spatial resolution as well as poor contrast resolution. Conclusion For a general CT scanner,the engineers should make a decision whether the CT is suitable for taking the high resolution scan in clinical applications.
, http://www.100md.com
    【Key words】 Tomography,X-ray computed Quality control Data collection

    近十多年来,高分辨率CT扫描对于胸部疾病的诊断引起许多放射科医生的兴趣,特别是对肺部弥漫性疾病的诊断[1] 。关于高分辨率CT扫描参数的选择也早有报道[1,2],但是由于技术的高速发展,机器性能的不同,扫描参数也不尽相同。笔者着重对Picker 2000 CT机的各种扫描参数对空间分辨率和密度分辨率的影响进行了测试,并提出了相应的高分辨率扫描的优选条件。

    材料与方法

    以下所做的实验均采用随机带来的水模,水模中有两部分,分别称为空间分辨率水模和密度分辨率水模。通过扫描空间分辨率水模获取图像数据,然后采用空间传递函数(MTF)计算程序对图像数据
, http://www.100md.com
    作者单位:100050 首都医科大学附属北京友谊医院CT室

    进行处理,计算出空间分辨率,其结果用5%MTF时的线对数(Lp/cm)表示;通过扫描密度分辨率水模部分获取图像数据,用密度分辨率计算程序计算出密度分辨率,其结果用0.35%的对比度时机器所能分辨物体的最小孔径(Hole at 0.35%)来表示。

    由于空间分辨率和密度分辨率的影响因素很多,不可能每改变一种因素就扫描一层。为此在以下的实验中,在已改变的因素中将效果好的参数固定下来,再改变其他因素进行扫描(表1,2)。

    根据表1,2的结果,选择了适当的扫描参数作为全野和半野高分辨率扫描的条件,并与普通扫描进行对比见表3,4。

    以上实验对象均为PQ-2000高档CT机,下面以IQ-XTRA中档CT机为实验对象,用PQ-2000的高分辨扫描条件(IQ无小焦点)进行扫描,测量空间分辨率和密度分辨率见表5,6。
, 百拇医药
    结果

    从表1可知,影响空间分辨率的主要因素有焦点、重建卷积函数、扫描野。选择小焦点,锐利卷积函数,半野扫描可得到20个线对的空间分辨率。另外,减小层厚会使空间分辨率降低,应适当加大mAs以使空间分辨率得到补偿。

    从表2中可知,mAs和重建卷积函数为影响密度分辨率的主要因素。选择平滑卷积函数可使密度分辨率提高,减小层厚使密度分辨率降低,此时应适当加大mAs。

    根据表3,4的结果可知,高分辨CT在空间分辨率上优于普通扫描约4个线对,但密度分辨率却下降了。将扫描数据用平滑卷积函数重建,密度分辨率可大大提高。

    根据表5,6可知,对于半野扫描,所谓的高分辨扫描空间分辨率不但没有提高反而由标准的9.83Lp/cm下降为7.73Lp/cm;全野扫描的空间分辨率也没有显著提高。用平滑卷积函数重建后,密度分辨率可比普通扫描提高近一倍。
, http://www.100md.com
    表1 空间分辨率的测定参数

    千伏(kV)

    毫安秒(mAs)

    扫描野

    重建卷积函数

    焦点

    层厚(mm)

    扫描角度

    5% MTF

    (Lp/cm)

    130

    300

    全野
, 百拇医药
    平滑函数

    大

    10

    正常扫描

    10.03

    130

    300

    全野

    标准函数

    大

    10

    正常扫描

    15.47
, 百拇医药
    130

    300

    全野

    锐利函数

    大

    10

    正常扫描

    15.71

    130

    300

    全野

    锐利函数

    大
, 百拇医药
    10

    部分扫描

    15.73

    130

    300

    全野

    锐利函数

    大

    10

    过扫描

    15.77

    130

    300
, http://www.100md.com
    Fullctr

    锐利函数

    大

    10

    过扫描

    17.00

    130

    300

    半野

    锐利函数

    大

    10

    过扫描
, http://www.100md.com
    17.14

    130

    300

    半野

    锐利函数

    小

    10

    过扫描

    20.10

    130

    300

    半野

    锐利函数
, 百拇医药
    小

    3

    过扫描

    19.14

    130

    400

    半野

    锐利函数

    小

    3

    过扫描

    20.73

    注:Fullctr-半野扫描全野重建,MTF(Lp/cm):空间传递函数(线对)讨论
, 百拇医药
    影响CT图像质量主要有三个因素:空间分辨率、密度分辨率和Z轴分辨率,这三者互相影响,互相制约[3]

    表2 密度分辨率的测定参数

    千伏(kV)

    毫安秒(mAs)

    扫描野

    重建卷

    积函数

    焦点

    层厚(mm)

    扫描角度

    Hole at 0.35%
, 百拇医药
    (mm)

    噪声

    130

    300

    半野

    锐利函数

    大

    10

    正常扫描

    5.40

    2.75

    130

    300
, 百拇医药
    半野

    标准函数

    大

    10

    正常扫描

    3.80

    1.83

    130

    300

    半野

    平滑函数

    大

    10

, http://www.100md.com     正常扫描

    2.30

    0.96

    130

    300

    半野

    平滑函数

    大

    10

    部分扫描

    3.20

    1.50

    130
, http://www.100md.com
    300

    半野

    锐利函数

    大

    10

    过扫描

    5.30

    2.69

    130

    300

    半野

    平滑函数

    大

, http://www.100md.com     10

    过扫描

    2.20

    0.95

    130

    300

    半野

    平滑函数

    小

    10

    过扫描

    2.50

    1.07

, 百拇医药     130

    400

    半野

    平滑函数

    大

    10

    过扫描

    2.10

    0.89

    130

    400

    半野

    平滑函数

, 百拇医药     大

    3

    过扫描

    3.40

    1.59

    注:Hole at 0.35%:吸收系数相差0.35%时所能分辨的最小孔径表3 高档CT机半野高分辨率扫描与普通扫描的对比

    千伏

    (kV)

    毫安秒

    (mAs)

    扫描野

    重建卷
, 百拇医药
    积函数

    焦点

    层厚

    (mm)

    扫描角度

    Hole at 0.35%(mm)

    5%MTF

    (Lp/cm)

    高分辨扫描

    锐利函数重建

    130

    400

    半野
, http://www.100md.com
    锐利函数

    小

    2

    过扫描

    9.70

    20.95

    平滑函数重建

    130

    400

    半野

    平滑函数

    小

    2
, 百拇医药
    过扫描

    3.90

    16.03

    普通扫描

    130

    225

    半野

    标准函数

    大

    8

    正常扫描

    4.90

    17.09
, 百拇医药
    注:Hole at 0.35%:吸收系数相差0.35%时所能分辨的最小孔径,MTF(Lp/cm):空间传递函数(线对)表4 高档CT机全野高分辨扫描与普通扫描的对比

    千伏(kV)

    毫安秒(mAs)

    扫描野

    重建卷

    积函数

    焦点

    层厚(mm)

    扫描角度

    5%MTF

    (Lp/cm)
, http://www.100md.com
    高分辨扫描

    130

    400

    全野

    锐利函数

    小

    2

    过扫描

    19.13

    普通扫描

    130

    225

    全野
, 百拇医药
    平滑函数

    大

    8

    正常扫描

    15.29

    注:MTF(Lp/cm):空间传递函数(线对)表5 中档CT机半野高分辨率扫描与普通扫描的对比

    千伏

    (kV)

    毫安秒

    (mAs)

    扫描野

    重建卷
, http://www.100md.com
    积函数

    焦点

    层厚

    (mm)

    扫描角度

    Hole at 0.35%

    (mm)

    5%MTF

    (Lp/cm)

    高分辨扫描

    锐利函数重建

    130

    425
, http://www.100md.com
    半野

    锐利函数

    大

    2

    过扫描

    8.70

    7.73

    平滑函数重建

    130

    425

    半野

    平滑函数

    大
, http://www.100md.com
    2

    过扫描

    4.80

    6.37

    普通扫描

    130

    425

    半野

    标准函数

    大

    8

    正常扫描

    8.90
, 百拇医药
    9.83

    注:Hole at 0.35%:吸收系数相差0.35%时所能分辨的最小孔径,MTF(Lp/cm):空间传递函数(线对)表6 中档CT机全野高分辨率扫描与普通扫描的对比

    千伏(kV)

    毫安秒(mAs)

    扫描野

    重建卷

    积函数

    焦点

    层厚

    (mm)

    扫描角度
, 百拇医药
    5%MTF

    (Lp/cm)

    高分辨扫描

    130

    425

    全野

    锐利函数

    大

    2

    过扫描

    9.35

    普通扫描

    130
, http://www.100md.com
    425

    全野

    平滑函数

    大

    8

    正常扫描

    9.88

    注:MTF(Lp/cm):空间传递函数(线对)

    一、空间分辨率及影响因素

    1.空间分辨率:是用来衡量系统在高密度对比情况下显示最小物体的能力。一般用1cm内可以显示的线对数来表示。

    2.空间分辨率的影响因素:(1)焦点尺寸:减小焦点尺寸,可以使图像的空间分辨率提高。(2)采样率:采样率越高空间分辨率越高。(3)探测器孔径:小的探测器孔径必然增加空间分辨率。(4)重建卷积函数:卷积函数的作用是利用矩阵的卷积功能将图像数据进行数字滤波,使图像产生变化。选择不同的卷积函数也就是改变滤波器的截止频率。提高截止频率可使高频数据通过,高频数据包含着小物体信息,这样也就增加了空间分辨率。Picker机器提供三种卷积函数:平滑函数、标准函数、锐利函数,其截止频率依次提高。(5)扫描矩阵像素大小及重建矩阵大小:重建矩阵为512×512的空间分辨率好于256×256矩阵。扫描野越小,扫描矩阵像素越小,空间分辨率越高。
, 百拇医药
    二、密度分辨率及影响因素

    1.密度分辨率:又称低密度分辨率,是指在低密度对比情况下(吸收系数相差为0.35%,即CT值相差3.5HU时)所能区分最小物体的直径。

    2.密度分辨率的影响因素: (1)通道的分辨率:通道的分辨率越高,密度分辨率越高。(2)监视器的分辨率:调节窗宽、窗位可以改变图像的亮度和对比度,使图像能够更好地显示病变部位的结构。(3)信噪比:信噪比越高,密度分辨率越高。提高信噪比有两种方法,一种是增大kV或者mAs使信号增大;另一种是改变扫描角度,使之成为过扫描。扫描角度包括部分扫描(240°),普通扫描(360°),过角度扫描(379.2°),过扫描比普通扫描多出19.2°,这一角度的投影可以用来消除部分噪声从而提高密度分辨率。(4)重建卷积函数:选择平滑函数可以得到频率低的数字滤波器,它可以将高频噪声滤掉。从而提高密度分辨率;但同时也滤掉高频数据,使空间分辨率降低。

, 百拇医药     三、Z轴的分辨率

    Z轴即与横断面相垂直的轴。CT在横断面的空间分辨率远比在Z轴的分辨率高。这时由于CT成像的CT值为这一层厚的平均值,可能造成小病变不能显示或正常的组织(如增强的血管)干扰病变的密度。为了增加Z轴的分辨率,可以减小层厚或者减小床动距离形成叠层扫描。在中高档CT机中,采用螺旋扫描也可以提高Z轴分辨率。

    四、高分辨率的正确选择

    高分辨率实际上指的是高空间分辨率。但临床上不仅要求高的空间分辨率,同时要求Z轴的分辨率也比较好。当要求Z轴的分辨率比较好时,需选择小层厚,并且相应地增大mAs,形成高能扫描;反之,则保持原层厚,也不增加mAs,形成低能扫描[2,3]

    对于高分辨率扫描一定要正确使用。因为高分辨率扫描在提高空间分辨率的同时必然降低了密度分辨率(低档机尤为突出)。在需要好的空间分辨率时,选择高分辨率扫描条件(130kV、400mAs、小焦点、锐利函数重建、2mm层厚);在需要好的密度分辨率时,应选择有利于提高密度分辨率的扫描条件(130kV、400mAs、平滑函数重建、过扫描)。在不增加曝光次数的情况下,可以将高分辨率扫描或普通扫描的图像数据用平滑函数重建,也可使密度分辨率得到相应的提高。
, 百拇医药
    对于中低档CT机来说,由于机器性能的限制,不应轻易地使用高分辨率扫描[3]。例如将PQ-2000上的高分辨率扫描参数用于IQ-XTRA上,半野的空间分辨率反而降低。因此,对于中低档机,应由工程师进行技术参数的测定,来决定能否进行高分辨率扫描。参考文献

    1 潘纪戍,陈起航.肺部高分辨率CT .北京:中国纺织出版社,1995.8-26.

    2 肖红,李田英,赵俊义.肺部高分辨率CT扫描X线剂量控制与图像质量保证. 实用放射学杂志,1997,13:427-428.

    3 Mayo JR. High resolution computed tomography technical aspects. Radiol Clin N Am,1991,29:1 043-1 048.

    (收稿:1997-09-29 修回:1998-02-05), http://www.100md.com