加速器机载kV锥形束CT有效剂量的分析

目的 分析医用直线加速器机载kV锥形束CT扫描过程中患者的有效剂量随扫描条件的变化。方法 用PTW TM30009电离室分别在T40017头模和T40016躯干模体中,改变XVI锥形束CT的管电压、毫安秒、准直器以及机架旋转范围等参数测量加权CT剂量指数,计算相应的剂量长度乘积和有效剂量。结果 kV锥形束CT的加权剂量指数和有效剂量随管电压呈二次方变化,随毫安秒线性变化,与准直器以及机架旋转范围密切相关。临床常用条件下,kV锥形束CT单次扫描的剂量长度乘积和有效剂量低于参考剂量水平。结论 锥形束CT扫描过程中患者接受的有效剂量与扫描条件密切相关。锥形束CT扫描时,应该根据患者的解剖部位合理选择成像参数,最大限度减少患者接受剂量。     

低剂量CT扫描用于胸部肿瘤粒子植入的可行性研究

目的 探讨在粒子植入过程中降低扫描条件进行手术的可行性。方法 使用GE Lightspeed RT大孔径CT,分别使用120、100和80 kV,初始毫安数为150 mA,以20 mA的间隔递减至10 mA的扫描条件组合对GEMS模体和包含不同密度组织替代物的062 M模体进行扫描。对扫描剂量进行记录,测量图像感兴趣区的CT值、噪声值,计算信噪比（SNR）值和对比噪声比（CNR）值,评估图像质量,优化出较为适合的扫描条件。结果 随着管电压和管电流的降低,图像的信噪比降低。除120 kV,150~70 mA及100 kV,150~90 mA,其余条件下图像的SNR与标准图像差异有统计学意义（t=-12.710~3.717,P<0.05）。随着管电压和管电流的降低,对比度差异较小的相邻组织的对比噪声比显著降低,当对比噪声比降到2以下时,图像质量过低无法评估。降低管电压和管电流对CT图像的高对比分辨力影响不大。结论 综合实验结果,使用管电压100 kV,管电流70 mA的扫描条件进行扫描时,其图像质量接近标准参数扫描图像。在粒子植入过程中,除第1次扫描外使用标准胸部扫描条件外,其余在反复扫描同一区域时可降低条件至100 kV,70 mA进行扫描,可使患者每次扫描接受的辐射剂量大幅下降。     

XVI锥形束CT辐射剂量与扫描参数相关性建模

目的 定量研究不同扫描参数组合导致的医科达XVI锥形束CT辐射剂量变化,为评估影像引导放疗中成像剂量的参数依赖性提供数学模型。方法 基于Versa HD加速器XVI,利用PTW 30 009千伏电离室和UNIDOS webline静电计,在PTW标准CT剂量指数（CTDI）体部模体中,测量标准扫描参数及多种扫描电压（kVp）、管电流（mA）组合下的模体内各点比释动能,并计算加权CTDI_w。利用SigmaPlot 10.0软件将测量结果拟合为以管电流和/或扫描电压为变量的模型。结果 标准扫描参数下,瓦里安OBI锥形束CT的CTDI_w值仅为医科达XVI的11.23%（胸部参数）和9.15%（盆腔参数）。在标准及其余4个扫描电压条件下,模体中心和外周各点比释动能与管电流均呈现线性正比关系,但斜率a值差异较大（0.479~6.679）,主要受扫描电压值、模体测量位置、剂量描述方法等因素影响。模体内各点剂量和CTDI_w值均可拟合为以扫描电压为变量的非线性经验公式（R²>0.997）,各系数差异有统计学意义（P<0.05）。同时改变管电流和扫描电压对模体中心点剂量的影响可以表述为mGy=（5.917-0.197×kVp+0.002×kVp²-5.063×10^-6×kVp³）×mA。结论 医科达XVI锥形束CT剂量显著依赖于扫描参数,数学模型可用于快速准确描述其变化特征。     

脊柱定量CT重建参数对骨密度测量的影响

目的优化CT扫描协议,使定量CT(QCT)骨密度(BMD)测量值更精确,辐射剂量更低。材料与方法采用欧洲脊柱体模(ESP)与QCT校准体模一起进行不同毫安秒的CT螺旋扫描。扫描参数:管电压120kV,管电流50～350mA,层厚1×16mm,床高73cm,扫描范围10cm,视野(FOV)40c,重建矩阵:512×512,重建间距0.8mm。记录CT扫描机上的辐射剂量乘积(DLP)。用标准算法(FC03)和骨算法(FC30)分两组重建欧洲脊柱体模影像,并进行BMD测量。结果 FC03组平均BMD值与毫安秒正相关(r=0.401,P<0.05);FC30组平均BMD值与毫安秒无相关性(r=0.216,P>0.05)。两组平均毫安秒与DLP呈正相关(r=0.999,P<0.01)。FC03组与FC30组平均BMD差异有统计学意义(t=-13.089,P<0.01)。FC03组与欧洲脊柱体模标准平均BMD差异有统计学意义(t=-19.220,P<0.01);FC30组与欧洲脊柱体模标准平均BMD差异无统计学意义(t=0.506,P=0.616)。结论 QCT扫描重建参数对BMD值有影响。骨算法重建影像除去了影响BMD测量的因素,使测量准确率更高。在制订扫描协议时应充分考虑重建算法对骨密度测量的影响,并使扫描参数保持恒定。     

高级迭代重建算法降低盆腔CT剂量潜能的模体研究

目的 探讨应用自适应统计迭代重建(ASiR)和基于模型的迭代重建(MBIR)降低盆腔CT扫描剂量的可行性。方法 应用宝石能谱CT以不同的管电流对标准男性模体扫描,记录不同毫安值扫描条件下的容积CT剂量指数(CTDI_vol)和剂量长度乘积(DLP),测量滤过反投影重建(FBP)、50% ASiR及MBIR 3种重建模式下图像的平均CT值、噪声及对比噪声比。由3位高年资医师对图像给予主观评价。结果 50% ASiR及MBIR重建算法比FBP重建算法噪声明显减少,对比噪声比明显提高。能够符合诊断要求的最小mA值分别为250 mA (FBP)、180 mA(50% ASiR) 和100 mA (MBIR)。在同等图像质量情况下,50% ASiR及 MBIR重建模式分别可减少剂量28.0% 及59.9%。结论 高级迭代重建算法能够减少图像噪声,提高图像对比噪声比,降低盆腔CT剂量。     

低管电压联合迭代重建算法对胸部CT血管造影图像质量及辐射剂量的影响

目的 探讨低管电压联合迭代重建算法对胸部CT血管造影成像图像质量及辐射剂量的影响.方法 利用ATOM 701-D型成年男性仿真人胸部模型,配置碘水混合对比剂注入输液管后置入胸部模拟胸部血管.采用320排容积CT以80、100和120 kV分别联合自适应迭代降剂量技术(AIDR 3D)迭代重建4个等级(关闭、轻、标准、强)共12种方案按管电流等其他参数不变进行胸部扫描,记录辐射剂量.获得横断面输液管CT值及噪声水平、纵隔区软组织CT值、信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR).比较不同管电压扫描及不同迭代算法水平重建对图像质量的影响.结果 容积CT剂量指数(CTDI_vol)、剂量长度乘积(DLP)及有效剂量(E)在120 kV时为12.50 mGy、453.50 mGy ·cm、6.35 mSv;在100 kV时为7.60 mGy、276.50 mGy ·cm、3.87 mSv;在80 kV时为3.80 mGy、138.70 mGy ·cm、1.94 mSv.随着管电压的降低,辐射剂量显著降低.不同管电压时,输液管CT值、噪声标准差(SD)、SNR、CNR差异均具有统计学意义(F=1 029.24、8.56、3.44、4.09,P<0.05).按不同重建算法,输液管SD、SNR、CNR差异均具有统计学意义(F=33.99、54.80、54.72,P<0.05),但对输液管CT值没有显著影响(P>0.05).管电压或重建算法对纵隔区软组织CT值的影响差异均无统计学意义(P>0.05).结论 80 kV管电压扫描联合标准水平的迭代重建算法方案可降低有效剂量,并获得较高质量的胸部血管图像.     

基于中国参考人的典型CT扫描患者剂量模拟与分析

目的 基于中国参考人体模,对典型CT患者剂量进行模拟与分析。开发一款在线评估CT扫描所致受检者器官吸收剂量和有效剂量的软件,为快速评估CT扫描辐射剂量提供工具。方法 采用蒙特卡罗方法,对GE LightSpeed 16型号CT进行建模,基于中国参考人体模计算中国成年男性、女性和1岁儿童受CT扫描照射后各组织器官的剂量,建立单层轴扫器官剂量数据库。开发基于web的CT剂量评估软件,根据用户输入的CT扫描参数,从器官剂量数据库中读取数据并快速计算器官吸收剂量和有效剂量。结果 开发了一款新的CT扫描剂量评估软件,可用于评估中国成年男女和1岁儿童在不同型号CT检查中,不同管电压、管电流、准直器宽度等CT参数下的器官剂量。CT扫描剂量评估软件的计算结果与两个文献数据进行对比,对于完全包含在扫描范围内的器官剂量差异较小,相对差异分别在15%和25%以内。结论 CT扫描剂量评估软件为简单快速评估CT扫描辐射剂量提供了有力的工具。     

CT扫描所致受检者器官剂量的体模实验研究

目的 了解不同部位X射线CT扫描所致受检者器官或组织的吸收剂量及其分布。方法 实测体模中重要组织器官的CT值,并转换成线性吸收系数与人体正常值进行比较;在体模中 布放光致辐射发光玻璃剂量计,分别模拟测量头部、胸部、腹部和盆腔CT扫描所致受检者主要器官或组织的吸收剂量。结果 实验用仿真人体模具有良好的组织等效性。头部扫描吸收剂量最大的器官是大脑,胸部扫描吸收剂量较大的器官是甲状腺、乳腺、肺和食道,腹部扫描吸收剂量较大的器官是肝、胃、结肠和肺,单次盆腔扫描体所致骨表面和结肠的吸收剂量可达50 mGy以上。结论 X射线CT扫描所致受检者的器官剂量及其分布随扫描部位的不同而异。盆腔扫描时结肠、红骨髓、性腺和膀胱等主要器官的吸收剂量较大,应引起注意。     

自动管电流模式下管电压对CT辐射剂量和影像质量影响的模体研究

目的 探讨自动管电流调制模式下行头颈部和胸部CT扫描时,管电压的改变对辐射剂量及影像质量的影响。方法 自动管电流和自动管电压模式下,对头颈部和胸部模体进行常规CT扫描。自动管电流模式下,管电压分别手动选择70、80、100、120和140 kV,对头颈部和胸部模体进行常规CT扫描。每种管电压下定位像扫描3次,再进行1次螺旋扫描。头颈部模体在眼眶中心及第5颈椎（C5）椎体上缘层面选取感兴趣区（ROI）,胸部模体在肺尖及气管分叉层面选取ROI,测量记录对比噪声比（CNR）。用热释光剂量计（TLD）测量每次扫描时眼晶状体和乳腺的器官剂量（取3次测量的平均值）,计算定位像和螺旋扫描的累积值。记录每次扫描的容积CT剂量指数（CTDI_vol）,并计算CTDI_vol累积值。最后通过计算品质因数（FOM）,找到最优化的管电压值。结果 自动管电流和自动管电压模式时,头颈部自动选择120 kV和108 mAs,胸部自动选择80 kV和167 mAs。自动管电流模式时,手动选择70 kV时眼晶状体辐射剂量和CTDI_vol值最小（分别为0.779和4.070 mGy）,140 kV时眼晶状体辐射剂量和CTDI_vol值最大（分别为2.571和25.670 mGy）。70 kV时乳腺辐射剂量和CTDI_vol值最小（分别为0.698和0.900 mGy）,140 kV时乳腺辐射剂量和CTDI_vol值最大（分别为3.452和7.400 mGy）。CNR值在眼眶和C5椎体上缘层面分别为51.30~118.36和80.78~173.12,在肺尖和气管分叉层面分别为50.15~129.58和49.63~115.40。FOM因子在眼眶层面80 kV最大,在C5椎体上缘层面120 kV最大,在肺尖和气管分叉层面都是70 kV最大。头颈部模体最佳管电压：眼眶层面手动100 kV,颈部层面自动管电压模式（120 kV）。胸部模体最佳管电压：手动100 kV。结论 管电压的选择对CT扫描的辐射剂量和影像质量影响较大。对于常规CT扫描,手动100 kV适合眼眶区域扫描,自动120 kV适合颈部区域扫描,手动100 kV适合胸部扫描。     

X线管电压对生物组织CT值影响的实验研究

目的：探讨X线管电压对兔器官组织CT值的影响。方法：在同一台CT机上采用4组x线管电压80、100、120和140kV（头部模式只有前3组管电压,体部模式4组管电压）扫描12只实验兔,在切换管电压时保持其它扫描参数不变。用头颅序列扫描实验兔的头部,用体部序列扫描实验兔的胸部和腹部,测量实验兔的皮质骨、脑组织、肌肉、肝脏、肾脏、脂肪、肺组织的CT值。结果：X线管电压的改变对兔器官组织的CT值影响不一致。脂肪、肝脏、肾脏和皮质骨不同管电压下的CT值差异有统计学意义（P值均〈0．05）,肺组织、脑组织和肌肉不同管电压下的CT值差异无统计学意义（P值均〉0．05）。结论：兔部分器官组织的CT值与X线管电压有一定相关性。临床中可根据组织器官的扫描参数来设定参考CT值。     

Impact of CT parameters on the physical quantities related to image quality for two MDCT scanners using the ACR accreditation phantom: A phantom study

IntroductionTo evaluate the image quality provided by MDCT scanners using an ACR phantom an to find out the relationship between CT parameters and physical quantities related to image quality.MethodsA GE Lightspeed VCT and a GE Lightspeed Pro 16 are used. The ACR phantom consists of four modules for evaluating physical parameters. The image quality parameters, such as CT number, linearity, CNR, image uniformity, SNR and at least spatial resolution using MTF, by different sets of image acquisition protocols (IAPs) are characterized. The influences of the IAPs on the physical quantities are also discussed.ResultsThe CT numbers behaved linearly relative to material density for all tube voltages. The impact of the tube current on the CT numbers is neglectable. However, the variation of the tube current reflects in the CT number uncertainties. The CNR are altered by changing the IAPs. 50% MTF decreases from 6.2 to 3.6 lp/cm and from 6.5 to 3.7 lp/cm using Lung and Soft kernel for the Lightspeed VCT and Lightspeed Pro 16 scanner, respectively.ConclusionThe dependence of the image quality parameters on reconstruction kernels, tube peak voltages, tube currents and the slice thicknesses has been discussed. The tube peak voltage has the most influence on the CT numbers. The results indicate that the reconstruction kernel has the main impact on the spatial resolution. The spatial resolution dependence on the tube voltages, tube currents and slice thicknesses can be ignored.     

肺部容积高分辨CT低剂量扫描方案的体模与临床应用研究

目的 研究肺部容积高分辨CT(volumetric high-resolution CT,VHRCT)的低剂量扫描方案,评价其诊断价值.方法 采用120 kV和10～250 mAs对Catphan 500体模行VHRCT扫描,层厚0.625 mm,记录图像的空间分辨力、密度分辨力、噪声及扫描剂量,制定低剂量VHRCT的扫描方案;105例在本院行常规剂量VHRCT检查的肺弥漫病变患者,复诊时行低剂量VHRCT,比较常规剂量与低剂量VHRCT对于肺弥漫病变的显示情况.结果 体模研究中,管电压120 kV,管电流120～250 mAs时,VHRCT图像的空间分辨力均为9 LP/cm;低于120 mAs时,随着管电流降低,VHRCT图像的空间分辨力和密度分辨力下降而噪声增加.临床研究中,对于肺弥漫病变各种征象的显示,低剂量VHRCT(120 kV,120 mAs)与常规剂量VHRCT(120 kV,250 mAs)比较差异无统计学意义(P＞0.05).扫描剂量较常规VHRCT降低52％.结论 采用120 kV和120 mAs行低剂量VHRCT,可以在保持图像的分辨能力及诊断价值的前提下显著降低放射剂量,其取代常规剂量VHRCT具有可行性.     

降低儿童16层螺旋CT检查辐射剂量的研究

目的论证CT扫描参数kVp和mAs与剂量和图像噪声的关系,在不影响临床诊断的基础上,修正并验证一种基于成人扫描参数的安全可行的儿童16层螺旋CT检查的扫描参数。方法利用16层螺旋CT,采用标准CT剂量指数(CTDI)测试仪、100mm笔型电离室,分别测量16cm和32cm直径模体在2mm×5mm准直宽度时不同kVp和mAs的CTDI;采用20cm标准水模,测量单一感兴趣区域(ROI)标准偏差值SD代表噪声水平。以成人扫描参数的不同百分比修正为不同年龄段儿童CT扫描的参数供临床验证。结果随着kVp和mAs的增加,CTDI随之增加,并与mAs呈线性关系;16cm直径模体的表面CTDI要高于32cm模体58%;实际的加权CTDIw值高于CT扫描仪显示的CTDIw;mAs相同时,kVp越高,图像噪声SD值越低,在kVp固定时,随着mAs的增加,图像噪声SD随之减少,当mAs增加到一定程度后,图像噪声趋向平稳。结论在不影响临床诊断的图像噪声水平下,根据年龄和体型特点,儿童16层CT检查mAs可以比成人降低10%～85%。     

胸部CT低剂量扫描的图像质量与吸收剂量关系分析

目的　探索多层螺旋CT在胸部低剂量扫描的可能性和合理性。方法　 (1)X线吸收剂量测试 :用 12 0kV、0 75s、分别测试 8与 3mm层厚的 115 0、4 0 0、2 5 0、7 5mAsX线照射剂量。计算吸收剂量指数 ,并加以比较。 (2 )水体模测试CT值的均匀性和噪声水平 :在水体模的同一层面 ,用 12 0kV、 0 75s分别作 8与 3mm层厚的 115 0、4 0 0、2 5 0、7 5mAs扫描。在每幅图像的相同位置测 5个兴趣区 ,作CT值的均匀性和噪声水平比较。 (3)病例CT扫描 :随机选择肺部块影和片状影的患者各 30例。用 12 0kV ,0 75s,8与 3mm层厚在同一层面作 115 0、4 0 0、2 5 0、15 0、7 5mAs扫描。另选 15例作 190、15 0、4 0、2 5、15mAs螺旋扫描。作不同厚度的重建间隔对比和后处理图像最大密度投影 (MIP)、计算机容积摄影 (CVR)、多平面重建 (MPR)、高分辨率CT(HRCT)、三维成像(3D)、仿真支气管镜等效果比较。 (4)图像质量评估 :由 4名CT医生盲法评价CT图像。按正常图像、图像有少许伪影、图像有严重伪影的等级评判每一幅图像 ,进行统计学处理。结果　 (1)X线吸收剂量指数测试表明 ,115 0mAs的X线吸收剂量指数大于 4 0 0、2 5 0、7 5mAs的指数分别在 6 0 %、70 %、85 %以上。 (2 )水模测试结果 ,CT图像的均匀性随CT扫     

低管电压扫描技术在CT泪囊造影成像中的应用研究

目的探讨低管电压扫描方案在CT泪囊造影成像中的可行性。方法采用拟人头颈部模体,将对比剂(碘海醇)与盐水1∶3混合液置于模体鼻翼一侧模拟泪囊。分别采用80、100、120和140 kV对模体进行扫描,每种管电压选择相应的mAs使设备显示的容积CT剂量指数(CTDIvol)分别为10、15、20、25、30、35和40 mGy。结合对每组图像的客观评价,以临床扫描参数120 kV/180 mAs的对比度噪声比(CNR)为基准,得出相同CNR时的最低剂量扫描参数80 kV/240 mAs。前瞻性收集2019年11月至2020年7月来北京同仁医院收治的62例泪囊CT扫描患者,按随机数表法分为常规管电压组(120 kV/180 mAs)和低管电压组(80 kV/240 mAs),每组各31例。测量两组图像的CT均值、噪声(SD)及对比噪声比(CNR)作为图像质量客观评价指标,主观评价由两位高年资主治医师采用双盲法进行5分制评价。结果模体研究中相同管电压下,CTDIvol增加CNR也增加,两者呈正相关(r=0.985、0.965、0.971、0.972,P<0.05);相同CNR下,管电压越低,辐射剂量越低;临床扫描参数120 kV/180 mAs的CNR为27.8,而80 kV在相同CNR时对应的是240 mAs;临床研究中常规管电压组和低管电压组的CTDIvol分别为31.2和12.8 mGy,低管电压组较常规管电压组降低了约59%。两组图像泪囊区CT值、眶内脂肪区CT值与噪声差异均有统计学意义(t=-3.476、2.601、-5.704,P<0.05),两组图像的CNR差异无统计学意义(P>0.05)。两名观察者间的一致性良好(Kappa>0.75),两组图像主观评分差异无统计学意义(P>0.05)。结论使用低管电压技术扫描可以获得满意的泪囊CT图像质量,同时有效降低辐射剂量。     

不同CT扫描条件对胸部模体实性结节人工智能检出效率及辐射剂量的影响

目的探讨不同CT扫描条件下人工智能(AI)系统对胸部模体内实性结节检出效率与辐射剂量的影响。方法于仿真胸部拟人模体内各肺叶和肺段均匀放置不同CT值和直径的60颗不同形态的仿真结节。应用GE Revolution evo CT对胸部模体进行扫描, 通过调节管电压80、100、120和140 kV, 噪声指数(NI 10～40, 间隔2), 其他参数固定, 采集64组不同参数图像。在AI软件上记录仿真结节检出情况并计算检出率与误检率, 不同形态结节分别计算;记录每次扫描平均容积CT剂量指数(CTDIvol)、剂量长度乘积(DLP)。结果不同管电压对类球形结节和不规则结节的检出率、误检率差异均无统计学意义(P>0.05);不同噪声指数对类球形结节和不规则结节的检出率、误检率差异均存在统计学意义(F=10.57、17.77、9.33, P<0.001)。不同管电压对CTDIvol、DLP差异无统计学意义(P>0.05), 不同噪声指数对CTDIvol、DLP差异具有统计学意义(F=59.87、60.92, P<0.001)。结节的检出率与噪声指数、CTDIvol、DLP...     

Dose Calculation on KV Cone Beam CT Images: An Investigation of the Hu-Density Conversion Stability and Dose Accuracy Using the Site-Specific Calibration

Precise calibration of Hounsfield units (HU) to electron density (HU-density) is essential to dose calculation. On-board kV cone beam computed tomography (CBCT) imaging is used predominantly for patients' positioning, but will potentially be used for dose calculation. The impacts of varying 3 imaging parameters (mAs, source-imager distance [SID], and cone angle) and phantom size on the HU number accuracy and HU-density calibrations for CBCT imaging were studied. We proposed a site-specific calibration method to achieve higher accuracy in CBCT image-based dose calculation. Three configurations of the Computerized Imaging Reference Systems (CIRS) water equivalent electron density phantom were used to simulate sites including head, lungs, and lower body (abdomen/pelvis). The planning computed tomography (CT) scan was used as the baseline for comparisons. CBCT scans of these phantom configurations were performed using Varian Trilogy? system in a precalibrated mode with fixed tube voltage (125 kVp), but varied mAs, SID, and cone angle. An HU-density curve was generated and evaluated for each set of scan parameters. Three HU-density tables generated using different phantom configurations with the same imaging parameter settings were selected for dose calculation on CBCT images for an accuracy comparison. Changing mAs or SID had small impact on HU numbers. For adipose tissue, the HU discrepancy from the baseline was 20 HU in a small phantom, but 5 times lager in a large phantom. Yet, reducing the cone angle significantly decreases the HU discrepancy. The HU-density table was also affected accordingly. By performing dose comparison between CT and CBCT image-based plans, results showed that using the site-specific HU-density tables to calibrate CBCT images of different sites improves the dose accuracy to ～2%. Our phantom study showed that CBCT imaging can be a feasible option for dose computation in adaptive radiotherapy approach if the site-specific calibration is applied.