雙源CT影像的質(zhì)量控制

胡熙芳 劉文濤

1 雙源CT(dual source computed tomography, DSCT)的優(yōu)越性

西門子SOMATOM Definition Flash雙源CT系統(tǒng)，通過二套 X射線源和探測器，能夠清晰顯示組織結(jié)構(gòu)的細節(jié)。該系統(tǒng)具有75 ms的時間分辨率[1]。DSCT的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)多層CT技術(shù)不能解決的問題，是CT領(lǐng)域十分重要的進展。兩個X線球管管電壓和管電流可隨意設(shè)置，分別可用于提高時間分辨力或增加肥胖患者射線功率以提高影像信噪比(signal noise ratio，SNR)，也可用于雙能量減影以進行肌體組織結(jié)構(gòu)成分的鑒別、病變分類以及組織功能的探索與研究。不受心率的影響，能夠支持所有心率的心臟掃描，完成從急性胸痛的評估到冠狀動脈的成像和心臟功能分析。有更高的空間分辨率，使極為細小的解剖結(jié)構(gòu)重建出滿足診斷的影像。該系統(tǒng)具有78 cm的大機架孔徑和成像視野，以及200 cm的掃描范圍和大功率的高壓發(fā)生器，可對急癥患者實施最恰當(dāng)?shù)膾呙?，而不受患者體型或身體狀況限制，拓展了臨床的應(yīng)用范圍，可在數(shù)分鐘內(nèi)完成更快、更有價值的診斷。上述這些優(yōu)勢是否能夠充分地應(yīng)用于臨床，影像質(zhì)量的控制則尤為關(guān)鍵，而影像質(zhì)量又與各種掃描參數(shù)密切相關(guān)。

2 DSCT的影象質(zhì)量與掃描參數(shù)的關(guān)系

在西門子SOMATOM Definition Flash系統(tǒng)上，根據(jù)不同要求設(shè)置相關(guān)的掃描參數(shù)，如提高特定組織結(jié)構(gòu)影象的清晰度，則需要通過設(shè)置管電壓(kV)、管電流(mA)、曝光時間(S)、層厚層數(shù)、掃描范圍、螺距和螺旋因子、掃描野(FOV)、重建算法、窗寬窗位、X線源數(shù)目、軟件的應(yīng)用以及能量對比等相關(guān)的掃描參數(shù)，對受檢者完成掃描。只有正確的選擇這些掃描參數(shù)才能得到滿意的圖象[2]。

2.1 管電壓管電流

管電壓反映X射線的穿透能力，其值越高，X射線能量越大，穿透力越強，散射線越多，影像密度分辨力及影像SNR越低，空間分辨力及噪聲性偽影越高；KV值越低光電效應(yīng)越強，影像密度分辨力及SNR越高，空間分辨力越低。管電流mA所選值越大，所獲影像SNR越高，但X射線輻射劑量也相應(yīng)增大。

2.2 曝光時間

DSCT的曝光時間，包括單次采集曝光時間及總采集曝光時間。由掃描模式(單源或雙源)、機架轉(zhuǎn)速(最快0.33 s／周)、掃描范圍及層厚等決定。單次采集曝光時間是指X射線管電壓在一個采集周期內(nèi)上升及下降至其峰值65%～85%的時間間隔?？偛杉毓鈺r間是指整個數(shù)據(jù)采集過程中，單次采集時間的總和。單次采集曝光時間由掃描模式及機架轉(zhuǎn)速決定，雙源掃描最快為75 ms。雙源與單源相比，由于在不影響圖像質(zhì)量甚至提高影像質(zhì)量的前提下，提高了時間分辨力及圖像SNR，且在心血管高心率檢查時射線劑量減半的優(yōu)點而受到廣泛的應(yīng)用。DSCT的暴光時間和管電流的乘積(mAs)反映X射線在單次或總采集曝光時間內(nèi)的總射線輻射能量。

2.3 層厚層數(shù)

DSCT有0.6 mm或1.2 mm兩個準直厚度可選。掃描后可分別重建出＞0.6 mm或1.2 mm任意層厚的圖像[3]，層厚越厚密度分辨力及SNR越高，空間分辨力越低，雙源掃描時由于同時產(chǎn)生兩組數(shù)據(jù)疊加可進一步提高影像SNR。相同掃描范圍層數(shù)越多，空間分辨力越高，密度分辨力及SNR越低，對于雙源時間分辨力的提高，在相同層厚及掃描時間的情況下可掃描出更多的原始層數(shù)。

2.4 螺距及螺旋因子

螺距指機架旋轉(zhuǎn)一周的進床距離。螺旋因子為螺距與層厚相除所得的商。螺旋因子為1.0時，表示層厚=螺距，即層厚等于機架旋轉(zhuǎn)一周床的水平位移。螺旋 因子越小掃描相同部位所用時間越長，微小病灶越不易遺漏，Z軸空間分辨力及圖像反映實際結(jié)構(gòu)的真實性越高，但患者受照劑量升高。反之亦然。當(dāng)患者成像密度在Z軸上變化劇烈時，應(yīng)選小螺旋因子值[4]；如變化不大可選大值?？s短掃描范圍、掃描時間及減少受照劑量，并可消除一些運動偽影。提高影像質(zhì)量亦可在相同掃描時間內(nèi)增加掃描覆蓋區(qū)域。

2.5 掃描野(FOV)

掃描野由掃描直徑?jīng)Q定。單源掃描時具有50 cm掃描直徑，雙源掃描時具有26 cm掃描直徑，通常掃描野(FOV)越小密度分辨力及SNR越低?？臻g分辨力越高。但由于雙源掃描時，同時兩組數(shù)據(jù)的疊加而使得密度分辨力及SNR均增加[4]。

2.6 重建算法

重建算法有數(shù)十個范圍可選，選擇的值越小密度分辨力及SNR越高則空間分辨力越低；選擇的值越高密度分辨力及SNR越低則空間分辨力越高。

3 運動偽影的形成

運動偽影包括運動偽影和其他異物偽影，軀體運動偽影是造成圖像質(zhì)量缺陷的主要因素。在心臟掃描過程中，呼吸運動偽影是由于患者在掃描中呼吸時所產(chǎn)生的軀體運動而形成。心臟出現(xiàn)整體位置變化，導(dǎo)致冠狀動脈主干和分支的中斷、移位或錯位出現(xiàn)的運動偽影[5]，嚴重者會影響診斷結(jié)果的準確性。由于接受冠狀動脈CT檢查的患者多年齡較大，并常伴有心、肺疾患，因此長時間的屏氣較為困難。出現(xiàn)呼吸運動偽影較為常見，其他異物偽影即為受檢部位有其他異物造成的偽影。

4 提高影象質(zhì)量的相關(guān)因素

4.1 密度分辨力

密度分辨力，即低對比度分辨力，是指在低對比情況下能夠分辨相鄰物質(zhì)最小密度差異的能力(HU)的差值。密度分辨力與X射線劑量密切相關(guān)，劑量越大低對比分辨力越高，而劑量又與管電量(mAs)成正比。

4.2 空間分辨力

空間分辨力，即高對比度分辨力，是指高對比的情況下能夠分辨物質(zhì)細節(jié)的能力，它與X射線能量密切相關(guān)，即管電壓kV越高空間分辨力越高。

4.3 時間分辨力

時間分辨力是指追蹤及捕獲動態(tài)物質(zhì)的能力，反映了掃描或成像速度，反比于掃描時間，單位為采集周期／秒。它與機架旋轉(zhuǎn)速度，掃描時X線源的數(shù)目，軟件應(yīng)用及后處理軟硬件設(shè)計等因素密切相關(guān)。

4.4 SNR

SNR即信號與噪聲的比值，是衡量影像免受干擾的能力。SNR與管電壓、管電流、層厚、重建算法、掃描時X線源數(shù)目及軟件的應(yīng)用密切相關(guān)。管電壓越低、管電流越高，層厚越厚，SNR越高，抗干擾的能力也越高。

4.5 偽影

偽影是指影像中出現(xiàn)干擾影像或有假象而無法滿足診斷，嚴重影響了影像的質(zhì)量。偽影來源于外界干擾、系統(tǒng)自身、設(shè)備故障以及受檢者運動等因素。通過觀察CT的檢查發(fā)現(xiàn)，減少出現(xiàn)呼吸運動偽影的關(guān)鍵是在掃描前多次耐心嚴格訓(xùn)練患者呼吸，通過反復(fù)的說明、示范及多次的訓(xùn)練，絕大多數(shù)患者可以保持在整個掃描過程中配合屏氣、減少呼吸運動來完成掃描。運動偽影還可能是由于在掃描過程中患者軀體的運動以及心率不齊所致，如對比劑注射時身體發(fā)熱，患者緊張而產(chǎn)生軀體的運動。因此，檢查前應(yīng)告訴患者檢查過程的注意事項，取得患者的配合。同時，應(yīng)特別告訴患者在注射對比劑時出現(xiàn)全身發(fā)熱屬正常現(xiàn)象，不必緊張，并保持軀體不動即可克服運動偽影的形成，保證影像質(zhì)量。

5 結(jié)語

為了能夠使DSCT更好地服務(wù)于臨床，其影像質(zhì)量的保證至關(guān)重要。影像質(zhì)量的好壞與掃描參數(shù)的設(shè)置和各種條件相關(guān)[2]，可以直接反應(yīng)組織結(jié)構(gòu)病變的狀態(tài)。在實際工作中，特別需要注意的是，這些掃描參數(shù)種類繁多，并且相互關(guān)聯(lián)，某些設(shè)置可能在一方面提高了影像質(zhì)量，但在另一方面卻降低了影像質(zhì)量。因此，必須綜合考慮，應(yīng)根據(jù)不同的臨床需求對掃描參數(shù)給予分別選擇。另外，影像質(zhì)量受多種因素影響，合理優(yōu)化檢查方案，可提高檢查質(zhì)量。能量成像可對正常組織或組織的變化程度作出量化評估，這些是否能準確和精確地獲得影像息息相關(guān)，包括治療的反應(yīng)和結(jié)果，可進一步量化患者指標進行創(chuàng)新研究[6]。影像質(zhì)量控制是臨床診斷和治療的根本保證。

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