Основы контроля качества изображений в системе динамической объемной КТ Toshiba Aquilion ONE:
Дж. Блобель (Вlоbеl), Н. Сугихара (N Sugihara), Дж. Холл (J Hall), Дж. Mьюз (J Mews), X.Kypa(HKura)
Введение
Динамические исследования можно определить как исследования, во время которых происходит сбор как пространственных, так и временных данных. В прошлом оценка функциональных процессов была ограничена из-за малой области охвата, размеры которой составляли 20, 32 или 40 мм в аксиальном направлении. Компьютерный томограф Aquilion ONE стала первым компьютерным томографом, способным провести сканирование всего органа в целом за доли секунды. Охват области сканирования в аксиальном направлении составляет 16 см в изоцентре гентри. что дает возможность проводить динамические исследования головного мозга, сердца, поджелудочной железы и других органов. В данной статье обсуждаются различные параметры, влияющие на пространственное и временное разрешение в динамической объемной компьютерной томографии.
Пространственное разрешение
КТ-детекторы с оптимальным пространственным разрешением требуют наличия наименьшего размера элемента детектора и высокой чувствительностью к сигналу. Детекторы компьютерного томографа Aquilion ONE состоят из 320 рядов, в каждом из которых присутствует 896 элементов, и образуют матрицу из 286 720 элементов с разрешением проекции 0.5 х 0.5 мм в изоцентре. В отличие от конического пучка с углом Зо, используемого в компьютерном томографе Aquilion™ 64. в компьютерном томографе Aquilion ONE применяется пучок с более широким углом 15о, что требует применения нового алгоритма реконструкции. Для борьбы с артефактами конического пучка был разработан новый алгоритм реконструкции ConeXact™.
Высококонтрастное и низкоконтрастное разрешение в компьютерном томографе Aquilion ONE было протестировано в больнице «Шарите» в Берлине (Германия), которая была установлена в ноябре 2007 г., а результаты измерения сравнили с результатами для компьютерного томографа Aquilion™ 64 в той же больнице. На рис. 1 показаны результаты испытаний на фантомах в аксиальной проекции. Шариковый геометрический модуль СТР591 (компания Phantom Laboratory Inc., США) с диаметром фантома 15 см состоит из диагонального набора шариков диаметром 0.18 и 0.28 мм (рис. 1а). Поскольку в обоих томографах применяется одна и та же геометрия детекторных элементов размером 0.5 мм. при HIP-реконструкции в аксиальной проекции (рис. 16 и 1в) шарики отображались с одинаковой однородностью. Разница их размеров тоже вполне очевидна. При выполнении теста, результаты которого показаны на рис. 1г, фантом дополнительно сместили в аксиальном направлении на 4 см от центральной плоскости, а гентри наклонили на дополнительный угол 15о.
![\"\"](\"UserFiles/Image/aquil_stat_2(1).jpg\")
Рис. 1. Испытания с использованием фантома: а) ряды шариков диаметром 0,18 и
![\"\"](\"UserFiles/Image/aquil_stat_3(1).jpg\")
Рис.2. Трехмерная реконструкция при абдоминальной КТА с заполнением всех сосудов контрастным веществом (система Aquilion ONE). (Изображение предоставил д-р П. Рогэлз, больница «Шарите», Берлин, Германия)
Различий в качестве для изотропных вокселов, применяемых при реконструкции изображений, по сравнению с рис. 1 в не наблюдалось. В сагиттальных проекциях, полученных на обоих томографах (рис. 1д—ж), также не отмечается каких бы то ни было различий в воспроизведении объектов. При интервале реконструкции <
Высококонтрастное разрешение при реконструкции с помощью алгоритма ConeXact в первую очередь зависит от геометрии детектора, и лишь в небольшой степени — от расстояния между вокселами и центральной осью среза и от расстояния от среза до центральной плоскости. Тот факт, что шарики выглядят одинаково во всех аксиальных и сагиттальных МIP-изображениях на рис. 1, подтверждает изотропность вокселов в остальном объеме сканирования. Клинический пример с ангиографией брюшной аорты (рис. 2) демонстрирует высокое геометрическое разрешение контрастируемых сосудов при линейном размере вокселов <
Для проверки низкоконтрастного разрешения использовался низкоконтрастный модуль СТР263 шириной
![\"\"](\"UserFiles/Image/aquil_stat_4.jpg\")
Рис. 3. Сканирование с малой дозой - испытания из фантоме с круговым и дисками диаметром 2-
Временное разрешение
В системе Aquilion ONE время сканирования областей размером до
При исследовании коронарных артерий можно применять половинную или сегментную реконструкцию. При использовании системы Aquilion 64 в спиральном режиме скорость вращения и питч выбираются в соответствии с предполагаемой частотой сердечных сокращений пациента. Чтобы обеспечить оптимальное пространственное разрешение, используется определенное количество сегментов данных, соответствующее частоте сердечных сокращений. В системе Aquilion ONE время одного оборота 350, 375 или 400 мс также выбирается в соответствии с частотой сердечных сокращений и количеством сегментов, однако при этом не требуется использование питча и не возникает связанных с этим побочных эффектов. При частоте сердечных сокращений 60 уд/мин, т. е. при интервале R-R в 1000 мс, за время одного оборота 350 мс можно охватить 35% всех фаз интервала R-R. Временной интервал при экспозиции в 350 мс будет синхронизироваться по сигналу от зубца R для выбора задаваемого пользователем диапазона фаз сердечной деятельности. При увеличении частоты сердечных сокращений для мультисегментной реконструкции будут использоваться два, три, четыре или пять сегментов, полученных из данных последовательных сердечных сокращений. Минимальное временное разрешение соответственно пропорционально повысится до 87, 58, 44 и 35 мс и будет соответствовать более быстрому движению сердца. При этом каждый сегмент данных будет скорректирован для одной и той же фазы сердечного цикла, чтобы обеспечить правильное совмещение изображений сосудов при последовательных сердечных сокращениях. Лучевая нагрузка увеличивается с ростом количества сегментов и количества вращений трубки. С другой стороны, по сравнению с частотой 50 уд/мин из-за меньшего интервала R-R время импульсной экспозиции для одного сердечного цикла при 100 уд/мин уменьшится в той же пропорции, что и длительность соответствующей фазы сердечной деятельности, что повлечет за собой снижение лучевой нагрузки.
Работа сердца уже отслеживается в реальном времени в ходе интервала сканирования. В случае аритмии, экстрасистолы или резких изменений ЧСС трубка отключается, а цикл начинается заново после следующего сигнала синхронизации по зубцу R. Пользователь может отслеживать, исправлять или удалять временные диапазоны реконструкции для каждого сердечного цикла в интервале R-R с помощью ЭКГ-редактора, чтобы избежать снижения качества изображений из-за нарушений сердечного ритма. В крайнем случае при последующей обработке можно выбрать только один «нормальный» интервал R-R для половинной реконструкции.
![\"\"](\"UserFiles/Image/aquil_stat_5.jpg\")
Рис. 4. Криволинейная реконструкция левой передней нисходящей коронарной артерии (система Aquiiion ONE). Размер бляшки, а также плотность КТ-чисел, характеризующую состав бляшки, можно оценить даже при низких уровнях контрастности. (Изображение предоставил д-р А. Лембке, больница «Шарите», Берлин, Германия)
При обсуждении согласованности данных из нескольких циклов R-R при многосегментной реконструкции необходимо учитывать тот факт, что при спиральном или послойном сканировании в создании изображений будут участвовать данные за 10—15 сердечных циклов (в зависимости от ЧСС). Поскольку расчет криволинейных реформатированых изображений сосудов производится на основе сердечных циклов, преимуществом системы Aquilion ONE является не только адаптация временного разрешения к ЧСС (35—175 мс. 1—5 сегментов), но и тот факт, что для получения полного набора трехмерных данных достаточно информации, полученной при небольшом количестве циклов. Появление артефактов частичного заполнения объема и ступенчатых артефактов, которые возникают при спиральном или послойном сканировании, в этом случае исключено. Криволинейная мультипланарная реконструкция левой передней нисходящей артерии на основе данных за один сердечный цикл у пациента с ЧСС 58 уд/мин при временном разрешении 175 мс обеспечивает показательный результат (рис. 4).
Выводы
Пространственные вокселы и время сбора данных — это составляющие качества изображений при динамической объемной КТ. Даже при одной и той же лучевой нагрузке высококонтрастное и низкоконтрастное разрешение томографа Aquilion ONE, первой системы для динамической объемной КТ, превосходит показатели томографа Aquilion 64. Объемная съемка органа целиком за время менее 200 мс дает возможность проводить функциональные исследования. Избыточность излучения снижается пропорционально увеличению ширины детекторов в аксиальном направлении.
Ненужного превышения диапазона сканирования можно избежать путем выбора аксиальной ширины скана. После получения топограммы количество используемых рядов детектора выбирается в диапазоне от 80 до 320 в зависимости от размера органа.
Избыточный охват исследуемой области в связи с задержкой в сканировании возможен только в спиральном режиме, однако полностью исключается в режиме динамического объемного сканирования. По сравнению со спиральным сканированием на 64-срезовом компьютерном томографе со стандартным питчем 0.2 отсутствие повторного сканирования одних и тех же областей при динамической объемной КТ снижает лучевую нагрузку на 80%. Данный пример демонстрирует способность системы Aquilion ONE задействовать этот резерв лучевой нагрузки в кардиологических и перфузионных исследованиях. Временное разрешение > 35 мс и пространственное разрешение с размером воксела <
.jpg)
.png)
.png)
