屈艷 遼寧省醫(yī)療器械檢驗檢測院 （沈陽 110179）

錐形束乳腺CT的圖像性能測試及評價

屈艷 遼寧省醫(yī)療器械檢驗檢測院 （沈陽 110179）

本文描述測量錐形束乳腺CT的圖像性能的幾個典型的測試方法，評價其性能質(zhì)量。使用特定的體模對科寧的KBCT-1000進行測試。測量的圖像性能結(jié)果符合評價準(zhǔn)則要求。該結(jié)果相對于目前臨床廣泛應(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 高對比度分辨率 低對比度分辨率

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)和計算機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.試驗器件及試驗方法

1.1 試驗用體模

科寧乳腺體模（KBCT模）分為三個部分：位于體模中間的圓柱形容器、體模上端的測試模塊1和下端的測試模塊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，用于測量水的CT值、圖像均勻性和圖像噪聲。

測試模塊1由材料BR12構(gòu)成，等效于脂肪/腺體各50%的組織，測試模塊1包含6組鈣化點模型，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。6組鈣化點模型位于測試模塊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，用于測量高對比度分辨率。

測試模塊2由材料BR12構(gòu)成，包括7個不同尺寸的球形“腫瘤”。這些球形“腫瘤”由與背景對比度相差約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。用于測量低對比度分辨率。

1.2 圖像性能

1.2.1 圖像噪聲

試驗方法：

——將KBCT體模放置在檢查床下方的保護罩內(nèi)，確保測試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測器的上邊緣持平。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)直光來校驗體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對體模進行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)重建獲取整個圖像區(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，需停止測試，重新對設(shè)備進行校正后，重新測試。

——找到位于測試模型1和測試模型2之間，水模部分中間的圖像。對36層圖像（10mm）進行平均處理以降低圖像噪聲。在處理后的圖像內(nèi)放置5個感興趣區(qū)（ROI，大小均為8 mm×8 mm），其中一個ROI放置在圖像的中心位置，其他4個ROI分別放置在以圖像中心為原點，75%半徑的圓周上，測量每個ROI的標(biāo)準(zhǔn)差。圖像噪聲為5個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。

試驗結(jié)果：3.8

評價準(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.

試驗方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護罩內(nèi)，確保測試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測器的上邊緣持平，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)直光來校驗體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對體模進行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)重建獲取整個圖像區(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，需停止測試，重新對設(shè)備進行校正后，重新測試。

——找到位于測試模型1和測試模型2之間，水模部分中間的圖像。對多層圖像進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個感興趣區(qū)（ROI，大小均為8 mm×8 mm），測量ROI的平均CT值。見表2。

——此CT值的平均值記錄為水的CT值。

試驗結(jié)果：4.3HU

評價準(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

試驗方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護罩內(nèi)，確保測試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測器的上邊緣持平。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)直光來校驗體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對體模進行360?掃描。使用軟件系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)重建獲取整個圖像區(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，需停止測試，重新對設(shè)備進行校正后，重新測試。

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

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

試驗結(jié)果：CT值均勻性：10.2HU

評價準(zhǔn)則：CT值均勻性：＜15HU。

1.2.4 高對比度分辨率

試驗方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護罩內(nèi)，確保測試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測器的上邊緣持平，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)直光來校驗體模的位置。

——選擇掃描參數(shù)49 kVp、125 mA和8 ms，對體模進行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)值以獲取鈣化點的最優(yōu)視覺效果），查看位于測試模塊2中的圖像。測試模塊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。調(diào)暗室內(nèi)光線，仔細觀察圖像。因為不同的鈣化點可能出現(xiàn)在不同的重建圖像中，所以要仔細查看每一幅重建圖像，直至能覆蓋六組鈣化點的區(qū)域。記錄所有六組鈣化點中能觀測到的最小鈣化點的直徑。

試驗結(jié)果：290μm的鈣化點清晰可見。

評價準(zhǔn)則：高對比度分辨率應(yīng)可見290μm的鈣化點。

1.2.5 低對比度分辨率

試驗方法：

——將KBCT模放置在檢查床下方的保護罩內(nèi)，確保測試模塊2朝上放置。體模的頂部應(yīng)與探測器的上邊緣持平，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)直光來校驗體模的位置。

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

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

——查看先前重構(gòu)的圖像。在窗寬200和窗位為0時找到低對比度測試區(qū)域。在低對比度測試區(qū)域中有7個“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層圖像進行平均處理。調(diào)暗房間光線，仔細觀察圖像，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. 高對比度分辨率采集重建圖像

圖5. 低對比度分辨率采集圖像

試驗結(jié)果：6mm的球可見。

評價準(zhǔn)則：低對比度分辨率應(yīng)可見6mm@2%。

2.結(jié)論

試驗表明，錐形束乳腺CT設(shè)備這類新型乳腺診斷設(shè)備，可對乳房進行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所掃描乳腺進行三維重建，從而實現(xiàn)對所掃描乳房的三維成像，對乳腺腫瘤診斷更加快速，定位精準(zhǔn)，可靠性高，并且此設(shè)備診斷時不需對受檢者乳房進行壓迫。

[1] GB/T19042.5-2006 醫(yī)用成像部門的評價及例行試驗 第3-5部分：X射線計算機體層攝影設(shè)備成像性能驗收試驗。

[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