Артефакты КТ-изображений

«Контроль и мониторинг
качества в томографических
комплексах»
лекция 2
Артефакты КТ-изображений
доц. Казначеева А.О.
[email protected]
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 kVp,
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 sFOV
дополнительно увеличивают
жесткость излучения.
Устранение: выбор большего
sFOV; 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
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: ±3HU
Периодичность
ежедневно
еженедельно
раз в 3 месяца,
техническое обслуживание
Шум
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