屈艷 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測(cè)院 （沈陽 110179）

錐形束乳腺CT的圖像性能測(cè)試及評(píng)價(jià)

屈艷 遼寧省醫(yī)療器械檢驗(yàn)檢測(cè)院 （沈陽 110179）

本文描述測(cè)量錐形束乳腺CT的圖像性能的幾個(gè)典型的測(cè)試方法，評(píng)價(jià)其性能質(zhì)量。使用特定的體模對(duì)科寧的KBCT-1000進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量的圖像性能結(jié)果符合評(píng)價(jià)準(zhǔn)則要求。該結(jié)果相對(duì)于目前臨床廣泛應(yīng)用的數(shù)字乳腺攝影設(shè)備的圖像診斷更為精準(zhǔn)，診斷的可靠性更高。

錐形束乳腺CT 圖像噪聲 CT 均勻性 高對(duì)比度分辨率 低對(duì)比度分辨率

0.引言

錐形束乳腺CT是科寧公司開發(fā)研制的新型乳腺診斷設(shè)備，結(jié)合了數(shù)字投影圖像技術(shù)和計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影技術(shù)，使用錐形的X射線束和數(shù)字平板探測(cè)器來采集三維立體數(shù)據(jù)，能夠快速的提供高分辨率的三維人體解剖結(jié)構(gòu)圖像。

1.試驗(yàn)器件及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)用體模

科寧乳腺體模（KBCT模）分為三個(gè)部分：位于體模中間的圓柱形容器、體模上端的測(cè)試模塊1和下端的測(cè)試模塊2。圓柱形容器（直徑13 cm，高10cm）主要由與水等效的材料構(gòu)成，其內(nèi)部充滿水，用于測(cè)量水的CT值、圖像均勻性和圖像噪聲。

測(cè)試模塊1由材料BR12構(gòu)成，等效于脂肪/腺體各50%的組織，測(cè)試模塊1包含6組鈣化點(diǎn)模型，分別用直徑為375μm、320μm、290μm、231μm、195μm和165μm的碳酸鈣顆粒來模擬這些鈣化點(diǎn)。6組鈣化點(diǎn)模型位于測(cè)試模塊1的同一層切片內(nèi)，并且均勻地分布于半徑為3.0 cm的圓周上，用于測(cè)量高對(duì)比度分辨率。

測(cè)試模塊2由材料BR12構(gòu)成，包括7個(gè)不同尺寸的球形“腫瘤”。這些球形“腫瘤”由與背景對(duì)比度相差約30 HU的特殊材料構(gòu)成，腫瘤的直徑分別為：10 mm、8 mm、6 mm、5 mm、4 mm、3.2 mm和2.5 mm。用于測(cè)量低對(duì)比度分辨率。

1.2 圖像性能

1.2.1 圖像噪聲

試驗(yàn)方法：

——將KBCT體模放置在檢查床下方的保護(hù)罩內(nèi)，確保測(cè)試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測(cè)器的上邊緣持平。應(yīng)準(zhǔn)確放置體模以保證體模的中心軸線與掃描架旋轉(zhuǎn)軸共線。需使用紅色十字準(zhǔn)直光來校驗(yàn)體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對(duì)體模進(jìn)行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)重建獲取整個(gè)圖像區(qū)域的重建圖像。

——適當(dāng)調(diào)整窗寬和窗位為0，仔細(xì)檢查所有重建圖像中是否存在偽影。如果存在明顯的偽影，需停止測(cè)試，重新對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正后，重新測(cè)試。

——找到位于測(cè)試模型1和測(cè)試模型2之間，水模部分中間的圖像。對(duì)36層圖像（10mm）進(jìn)行平均處理以降低圖像噪聲。在處理后的圖像內(nèi)放置5個(gè)感興趣區(qū)（ROI，大小均為8 mm×8 mm），其中一個(gè)ROI放置在圖像的中心位置，其他4個(gè)ROI分別放置在以圖像中心為原點(diǎn)，75%半徑的圓周上，測(cè)量每個(gè)ROI的標(biāo)準(zhǔn)差。圖像噪聲為5個(gè)ROI區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)差的均值，將此值記錄在數(shù)據(jù)表中。見表1。

試驗(yàn)結(jié)果：3.8

評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：圖像噪聲＜8

1.2.2 水的CT值

圖1. 圖像噪聲采集圖像

表1.

試驗(yàn)方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護(hù)罩內(nèi)，確保測(cè)試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測(cè)器的上邊緣持平，應(yīng)準(zhǔn)確放置體模以保證體模的中軸線與掃描架旋轉(zhuǎn)軸共線。需使用紅色十字準(zhǔn)直光來校驗(yàn)體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對(duì)體模進(jìn)行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)重建獲取整個(gè)圖像區(qū)域的重建圖像。

——適當(dāng)調(diào)整窗寬和窗位為0，仔細(xì)檢查所有重建圖像中是否存在偽影。如果存在明顯的偽影，需停止測(cè)試，重新對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正后，重新測(cè)試。

——找到位于測(cè)試模型1和測(cè)試模型2之間，水模部分中間的圖像。對(duì)多層圖像進(jìn)行平均處理以降低圖像噪聲。在處理后的圖像中心位置內(nèi)放置1個(gè)感興趣區(qū)（ROI，大小均為8 mm×8 mm），測(cè)量ROI的平均CT值。見表2。

——此CT值的平均值記錄為水的CT值。

試驗(yàn)結(jié)果：4.3HU

評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：水的CT值：0±10HU。

1.2.3 CT值的均勻性

圖2. 水的CT值采集圖像

表2

圖3. CT值均勻性采集圖像

表3

試驗(yàn)方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護(hù)罩內(nèi)，確保測(cè)試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測(cè)器的上邊緣持平。應(yīng)準(zhǔn)確放置體模以保證體模的中軸線與掃描架旋轉(zhuǎn)軸共線。需使用紅色十字準(zhǔn)直光來校驗(yàn)體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對(duì)體模進(jìn)行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)重建獲取整個(gè)圖像區(qū)域的重建圖像。

——適當(dāng)調(diào)整窗寬和窗位為0，仔細(xì)檢查所有重建圖像中是否存在偽影。如果存在明顯的偽影，需停止測(cè)試，重新對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正后，重新測(cè)試。

——找到位于測(cè)試模型1和測(cè)試模型2之間，水模部分中間的圖像。對(duì)36層圖像（10mm）進(jìn)行平均處理以降低圖像噪聲。在處理后的圖像內(nèi)放置5個(gè)感興趣區(qū)（ROI，大小均為8 mm×8 mm），其中一個(gè)ROI放置在圖像的中心位置，其他4個(gè)ROI分別放置在以圖像中心為原點(diǎn)，75%半徑的圓周上，測(cè)量每個(gè)ROI的平均CT值。見表3。

——用中心ROI平均CT值減去四個(gè)邊緣ROI平均CT值的均值，得出結(jié)果的絕對(duì)值即為圖像均勻性數(shù)值。

試驗(yàn)結(jié)果：CT值均勻性：10.2HU

評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：CT值均勻性：＜15HU。

1.2.4 高對(duì)比度分辨率

試驗(yàn)方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護(hù)罩內(nèi)，確保測(cè)試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測(cè)器的上邊緣持平，應(yīng)準(zhǔn)確放置體模以保證體模的中軸線與掃描架旋轉(zhuǎn)軸共線。需使用紅色十字準(zhǔn)直光來校驗(yàn)體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對(duì)體模進(jìn)行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的高分辨模式重建圖像。

——使用特定圖像軟件載入圖像，適當(dāng)調(diào)整窗寬和窗位，檢查測(cè)試模塊2的重建圖像中是否存在偽影。如果存在明顯的偽影，需停止測(cè)試并重新校正設(shè)備。

——適當(dāng)選取窗寬和窗位為0（可微調(diào)窗位數(shù)值以獲取鈣化點(diǎn)的最優(yōu)視覺效果），查看位于測(cè)試模塊2中的圖像。測(cè)試模塊2內(nèi)部共有6組，直徑分別為375 μm、320 μm、290 μm、231 μm、195 μm和165 μm的鈣化點(diǎn)。調(diào)暗室內(nèi)光線，仔細(xì)觀察圖像。因?yàn)椴煌拟}化點(diǎn)可能出現(xiàn)在不同的重建圖像中，所以要仔細(xì)查看每一幅重建圖像，直至能覆蓋六組鈣化點(diǎn)的區(qū)域。記錄所有六組鈣化點(diǎn)中能觀測(cè)到的最小鈣化點(diǎn)的直徑。

試驗(yàn)結(jié)果：290μm的鈣化點(diǎn)清晰可見。

評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：高對(duì)比度分辨率應(yīng)可見290μm的鈣化點(diǎn)。

1.2.5 低對(duì)比度分辨率

試驗(yàn)方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護(hù)罩內(nèi)，確保測(cè)試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測(cè)器的上邊緣持平，應(yīng)準(zhǔn)確放置體模以保證體模的中軸線與掃描架旋轉(zhuǎn)軸共線。需使用紅色十字準(zhǔn)直光來校驗(yàn)體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對(duì)體模進(jìn)行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)重建獲取整個(gè)圖像區(qū)域的重建圖像。

——適當(dāng)調(diào)整窗寬和窗位為0，仔細(xì)檢測(cè)所有重建圖像中是否存在偽影。如果存在明顯的偽影，需停止測(cè)試，重新對(duì)設(shè)備進(jìn)行校正后，重新測(cè)試。

——查看先前重構(gòu)的圖像。在窗寬200和窗位為0時(shí)找到低對(duì)比度測(cè)試區(qū)域。在低對(duì)比度測(cè)試區(qū)域中有7個(gè)“腫瘤”，這些“腫瘤”的直徑分別為：10 mm、8 mm、6 mm、5 mm、4 mm、3.2 mm和2.5 mm。為減少圖像噪聲，取5層圖像進(jìn)行平均處理。調(diào)暗房間光線，仔細(xì)觀察圖像，并確定肉眼能看到的最小腫瘤的尺寸。記錄所觀察到的結(jié)果。

圖4. 高對(duì)比度分辨率采集重建圖像

圖5. 低對(duì)比度分辨率采集圖像

試驗(yàn)結(jié)果：6mm的球可見。

評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：低對(duì)比度分辨率應(yīng)可見6mm@2%。

2.結(jié)論

試驗(yàn)表明，錐形束乳腺CT設(shè)備這類新型乳腺診斷設(shè)備，可對(duì)乳房進(jìn)行360?掃描，在10秒內(nèi)獲得數(shù)百幅二維乳腺投影圖像。這數(shù)百幅二維乳腺投影圖像用來對(duì)所掃描乳腺進(jìn)行三維重建，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所掃描乳房的三維成像，對(duì)乳腺腫瘤診斷更加快速，定位精準(zhǔn)，可靠性高，并且此設(shè)備診斷時(shí)不需對(duì)受檢者乳房進(jìn)行壓迫。

[1] GB/T19042.5-2006 醫(yī)用成像部門的評(píng)價(jià)及例行試驗(yàn) 第3-5部分：X射線計(jì)算機(jī)體層攝影設(shè)備成像性能驗(yàn)收試驗(yàn)。

[2] IEC61223-3-2：2007 Evaluation and routine testing in medical imaging departments Part 3-2: Acceptance test imaging performance of mammographic x-ray equipment.

Tapered Beam of Breast CT Image Performance Test and Evaluation

QU Yan Liaoning Medical Device Test Institute (Shenyang 110179)

This paper describes the methods testing typical imaging performance of the cone beam X-ray mammographic equipment for computed tomography. Do the test using the special Koning phantom .Evaluation the imaging performance for mammography diagnostic. the equipment provides the precise positioning, quality result for diagnostic.

The cone beam X-ray mammographic computed tomography equipment, noise, CT uniformity, high resolution, contrast resolution.

1006-6586(2016)05-0058-04

R445.3

A

2015-11-18