CT掃描不同層厚及范圍對掃描靶點的影響研究

侯洪濤張 峰曹玉林魏福全

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CT掃描不同層厚及范圍對掃描靶點的影響研究

侯洪濤①張 峰②曹玉林①魏福全①

侯洪濤,男,(1980- ),本科學(xué)歷，主管技師。浙江省立同德醫(yī)院放射科，從事放射技術(shù)工作。

目的：分析不同掃描厚度和范圍對掃描靶點位置、形狀的影響，為腫瘤治療中CT掃描精確定位提供參考。方法：采用雙源CT對TLD-T1型頭模進(jìn)行掃描，將頭模水平放置掃描床行定位圖掃描后取最大直徑5 mm掃描，掃描厚度分別設(shè)置為2 mm、3 mm、5 mm及10 mm，分析掃描厚度變化對掃描直徑、形狀和噪聲值的影響。取掃描厚度5 mm，改變掃描視野，分析不同掃描視野在200 mm、300 mm和250 mm下靶點偏移位置。結(jié)果：①2 mm和3 mm掃描厚度靶區(qū)最大直徑均為6 mm，依照人體視覺分析，靶點直徑從大到小依次為2 mm、3 mm、5 mm和10 mm；②改變掃描厚度，靶點形狀出現(xiàn)變化，隨著掃描厚度的增加，圖像形狀變化逐漸規(guī)律，2 mm圖像評分顯著高于10 mm圖像評分，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t＝27.080，P＜0.05)；③噪聲測量值逐漸減少，10 mm噪聲測量值(3.52 HU)低于2 mm噪聲測量值(9.06 HU)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=8.646；P＜0.05)。以掃描視野200 mm為基準(zhǔn)，250 mm和300 mm掃描視野靶點位置沿著X軸正方面偏移分別為1.5 mm和2.0 mm。結(jié)論：不同掃描厚度和掃描范圍均會影響靶點位置，對放射治療精確定位具有很大影響，隨著掃描厚度的增加，圖像質(zhì)量降低，噪聲測量值逐漸減少，故在CT掃描中應(yīng)正確掌握變化規(guī)律并采取相應(yīng)的措施。

CT掃描；掃描厚度；掃描視野；靶點位置；放射治療

①浙江省立同德醫(yī)院放射科 浙江 杭州 310012

②浙江省立同德醫(yī)院設(shè)備科 浙江 杭州 310012

[First-author’s address] Department of Radiology, Tongde Hospital of Zhejiang Province, Hangzhou 310012, China.

近年來，隨著CT性能和技術(shù)的高速發(fā)展，CT在臨床中的應(yīng)用更加廣泛，掃描厚度和掃描時間極大降低，圖像質(zhì)量得到很大提高[1]。而CT精確定位在放射治療中得到廣泛使用，有研究指出，在CT定位中影響CT圖像質(zhì)量的參數(shù)包括掃描厚度、噪聲及分辨率等[2-3]。靶區(qū)定位差1 mm有可能引起最小劑量的變化，變化幅度在10%左右，CT定位并不困難。但是，不同定位對患者帶來的影響存在很大差異，掃描厚度和范圍的不同將會直接影響掃描靶點[4]。為此，本研究分析不同掃描厚度和掃描范圍對掃描靶點位置、形狀的影響，為腫瘤治療中CT掃描精確定位提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

西門子Definition Flash雙源CT(德國西門子公司)；TLD-T1型頭模(浙江省立同德醫(yī)院)。

1.2 檢查方法

采用西門子雙源CT機(jī)器，將TLD-T1型頭模水平放置，常規(guī)空氣校正，定位圖像掃描；改變靶點直徑后進(jìn)行單一層面掃描，先取靶點最大直徑5 mm；掃描參數(shù)：管電壓為130 kV、管電流為70 mA，掃描3 s。改變掃描厚度依次掃描，掃描厚度分別為2 mm、3 mm、5 mm及10 mm。將掃描范圍定位在250 mm，改變掃描范圍，進(jìn)行掃描，掃描范圍分別為200 mm、250 mm及300 mm。

1.3 觀察指標(biāo)

分析不同掃描條件下靶點大小和形狀的變化，并測量靶點直徑和噪聲變化。在改變掃描范圍中，以200 mm為基準(zhǔn)，觀察不同掃描范圍對掃描靶點位置的影響。所得圖像均由5位放射科醫(yī)師采用全盲法評分，共5個項目，最高為3分，最低為0分，圖像變形為0分，圖像模糊不清為1分，圖像變寬為2分，圖像清晰為3分，得分越高圖像質(zhì)量越好。噪聲測量值采用感興趣區(qū)(region of interest，ROI)法測量。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對研究數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理。計量資料圖像評分采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，計量資料采用t檢驗，掃描靶點直徑、噪聲測量值和偏移位置采用計數(shù)資料表示，采用x2檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 掃描厚度對靶點直徑和噪聲測量值的影響

改變掃描厚度，分析不同厚度靶點直徑、圖像評分和噪聲測量值。2 mm和3 mm掃描厚度靶區(qū)最大直徑均為6 mm，5 mm掃描厚度下靶點最大直徑為5 mm，10 mm掃描厚度下靶點最大直徑為5 mm，由于肉眼觀看3 mm層厚圓＜2 mm層，10 mm層厚圓＜5 mm層，因此靶點直徑從大到小依次為2 mm、3 mm、5 mm及10 mm。

表1 掃描厚度對靶點直徑和噪聲測量值的影響

改變掃描厚度，靶點形狀也出現(xiàn)變化。隨著掃描厚度的增加，圖像噪聲測量值隨著掃描厚度的增加而降低，2 mm掃描厚度噪聲測量值為9.06 HU，3 mm掃描厚度噪聲測量值為5.34 HU，5 mm掃描厚度噪聲測量值為4.26 HU，10 mm掃描厚度噪聲測量值為3.52 HU；3 mm、5 mm和10 mm掃描厚度噪聲測量值與2 mm掃描厚度噪聲測量值比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(t=6.341，t=7.291，t=8.646；P＜0.05)，見表1。

2.2 掃描厚度對靶點掃描圖像質(zhì)量的影響

改變掃描厚度，圖像質(zhì)量出現(xiàn)明顯變化。隨著掃描厚度的增加，圖像呈現(xiàn)逐漸減少變化趨勢，2 mm掃描厚度噪聲測量值為(14.2±0.5)mm，3 mm掃描厚度噪聲測量值為(11.8±1.3)mm，5 mm掃描厚度噪聲測量值為(9.8±2.4)mm，10 mm掃描厚度噪聲測量值為(7.26±0.28)mm。3 mm掃描厚度靶點圖像質(zhì)量高于2 mm，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.853，P＞0.05)，5 mm和10 mm掃描厚度下，噪聲測量值均顯著低于2 mm噪聲測量值，其差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=4.013，t=27.080；P＜0.05)，見表2。

表2 掃描厚度對靶點圖像質(zhì)量影響(±s)

表2 掃描厚度對靶點圖像質(zhì)量影響(±s)

掃描厚1 235 度0 (mm) 7 11 圖9.41.2..像86 28±± ±± 評20 01 分....42 53 8 2 347..t.值-800 51 8 330 000 P...-值000 500 140

2.3 掃描范圍對靶點的影響

以掃描視野200 mm為基準(zhǔn)，改變掃描視野。250 mm和300 mm標(biāo)識位置均出現(xiàn)改變，靶點位置均沿著X軸正方向移動，隨著掃描視野的增大，靶點偏移的距離也增大。250 mm掃描視野靶點位置沿著X軸正方向偏移1.5 mm，300 mm掃描視野靶點位置沿著X軸正方向偏移2.0 mm，見表3。

表3 掃描范圍對靶點位置的影響(mm)

3 討論

CT成像是指依據(jù)人體各組織對X射線具有不同衰減系數(shù)而形成的特征分析患者病情，通過數(shù)學(xué)的方法分析人體各射線吸收系數(shù)，CT掃描圖像質(zhì)量對患者診治有重要價值，并受到設(shè)備、掃描厚度及范圍等多方面因素的影響，研究不同掃描厚度和掃描范圍對掃描靶點位置、形狀的影響對患者治療有現(xiàn)實意義[5-6]。

CT掃描選擇的掃描厚度是影響圖像質(zhì)量的重要因素，通常CT掃描層厚需要根據(jù)患者病灶類型、部位以及大小等進(jìn)行確定，切層越薄得到的空間分辨率越高，但同時接收到的光子數(shù)目過少，密度分辨率很低[7-9]。若切層過厚，圖像空間分辨率極大下降，但是密度分辨率升高[10]。在放射治療中需要三維CT圖像重建，本研究采用西門子Definition Flash雙源CT掃描TLD-T1型頭模，分析不同掃描厚度和掃描范圍對掃描靶點位置、形狀的影響。在放射治療中對密度和空間分辨率的要求很高，需要明確得到腫瘤位置、密度、邊緣以及實際尺寸等信息，在本研究分析中改變不同掃描厚度，觀察靶點位置，其結(jié)果表明，2 mm和3 mm掃描厚度靶區(qū)最大直徑均為6 mm，而5 mm和10 mm掃描厚度下靶點最大直徑為5 mm。靶點直徑從大到小依次為2 mm、3 mm、5 mm和10 mm，表明隨著掃描厚度的減少，掃描直徑逐漸增大，推測在CT圖像上，各個像素值都代表著相應(yīng)單位的CT值，受到部分容積效應(yīng)的影響[11]。層面厚度減少雖然能夠顯性，但相對而言病變腫瘤組織的密度要高于周圍正常組織，因此測量得到的CT值要比病變腫瘤實際小，同時如果病變腫瘤組織的密度小于周圍正常組織，則病變組織厚度同樣要小于層面厚度，CT測量值要偏高。在以往分析中，也有研究認(rèn)為在同一層面內(nèi)，密度不相同的兩個相鄰物體，邊緣的吸收值無法被準(zhǔn)確的測量[12]。因此，改變CT掃描厚度，所得到的某個病變組織的形狀、大小等并不能完全與真實情況保持一致。楊毅等[13]研究認(rèn)為，在特定的容積素中，X射線衰減值不會隨著放射線的入射角度變化而出現(xiàn)異常，但是多能量X射線檢查由于光線消除不均衡，不會表現(xiàn)出這個特點，穿過含高原子序數(shù)的物質(zhì)時，不同角度測量所得到的光譜分布不一致，導(dǎo)致CT重建數(shù)據(jù)的差異[14]。研究表明，改變CT掃描厚度會對靶點產(chǎn)生極大影響，掃描厚度過小，如本研究所分析的2 mm，則會存在一定誤差，若掃描厚度過大，則對三維圖像的重建不利。

許多研究指出，影響圖像質(zhì)量的因素包括掃描厚度、中間厚度以及重建間隔等，其中掃描厚度是決定性因素，這個觀點在不少研究中得到證實，掃描厚度越小圖像質(zhì)量越高[15]。在本組研究中，分析掃描厚度對靶點形狀和噪聲測量值影響中發(fā)現(xiàn)改變掃描厚度，靶點形狀也出現(xiàn)變化，隨著掃描厚度的增加，圖像形狀變化逐漸規(guī)律，10 mm圖像評分(14.2±0.5)顯著高于2 mm圖像評分(7.26±0.28)，與以往研究結(jié)果相一致。在橫斷面像素尺寸很小時，掃描厚度接近真實情況，各向同性更好，因此圖像質(zhì)量高，掃描厚度減少能夠相應(yīng)增加體素數(shù)量，得到更多的數(shù)據(jù)量，提高圖像質(zhì)量。掃描厚度減小，對容積效應(yīng)影響小，對提高圖像質(zhì)量有利，但是會增加掃描層數(shù)、時間以及總的數(shù)據(jù)量。故在實際CT掃描中需要合理設(shè)置掃描厚度，定期測試水膜，加強故障處理，為CT機(jī)提供更加良好的環(huán)境，對于不同部位、器官等病變組織合理選擇掃描條件[16-18]。

CT掃描噪聲通過影響CT在平均值上下的漲落，直接影響密度分辨率，尤其是低密度的圖像中影響更加顯著。CT噪聲由圖像有限光子數(shù)決定，通常噪聲小，圖像顆粒更加細(xì)。在CT掃描厚度與噪聲關(guān)系的研究中，通常認(rèn)為層厚越小，噪聲越大，多數(shù)認(rèn)為增加X射線量來控制圖像噪聲[19-20]。對于不同掃描厚度對噪聲的影響，本研究結(jié)果表明，隨著掃描厚度的減少，噪聲測量值逐漸減少，10 mm噪聲測量值(3.52 HU)、5 mm噪聲測量值(4.26 HU)顯著低于2 mm噪聲測量值(9.06 HU)。掃描厚度越薄噪聲越大，與以往研究結(jié)果相一致。也有研究認(rèn)為，在掃描厚度不變情況下照射量增加也能夠降低噪音，認(rèn)為掃描條件低噪聲則更大。在分析噪聲水平中有研究認(rèn)為，性能良好的CT機(jī)器噪聲與照射量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，噪聲減半，照射量需要提高3倍左右[21]。因此，在實際CT掃描中需要根據(jù)實際情況合理選擇掃描厚度，通常腫瘤＞15 mm的病變部位掃描，可采用5 mm掃描厚度，腫瘤直徑＜15 mm的組織掃描，可采用3 mm掃描厚度，針對薄層掃描密度分辨率低的問題，可通過增大照射量值解決。

在分析不同掃描范圍對掃描靶點影像的研究結(jié)果表明，以掃描視野200 mm為基準(zhǔn)，250 mm掃描視野靶點位置沿著X軸正方偏移1.5 mm，300 mm掃描視野靶點位置沿著X軸正方偏移2.0 mm，可看到隨著掃描視野的增加，偏移位置也相應(yīng)的增加，推測這種情況與非對稱性焦點排列有關(guān)，定位掃描中為得到足夠的掃描范圍，要求大于腫瘤體積。在CT掃描中若相鄰部位體積差值過大，則需要改變視野，以大體積組織為參照物進(jìn)行修正，保證靶點所在軸的續(xù)慣性[13]。

4 結(jié)語

不同掃描厚度和掃描范圍均會影響靶點位置，對放射治療精確定位有很大影響，隨著掃描厚度的增加，噪聲測量值逐漸減少，在CT掃描中掃描厚度對靶點的影響很大，如果掃描厚度設(shè)置不精確，必然影響放射治療的范圍，因此在CT掃描中需要正確掌握變化規(guī)律并采取相應(yīng)的措施。

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Research on effects on the targets due to changing slice thickness or scanner field of CT scanning

/HOU Hong-tao, ZHANG Feng, CAO Yu-lin, et al// China Medical Equipment, 2016,13(2):29-32.

Objective: To analyze the effects on the size and shape of targets due to changing slice thickness or scanning field of CT scanner, and to provide reference for the accuracy of scanning location and accurate therapy of tumors.Methods: TLD-T1 type head mold was scanned by dual source CT.Type head was scanned with max diameter 5 mm after horizontal positioning and scanning.Scanning thickness is set to 2 mm, 3 mm, 5 mm and 10 mm.The effect of scanning diameter, shape and noise with different scanning thickness.The slice thick was 5 mm, scanner fields were taken 200 mm, 250mm and 300 mm, respectively, target offset position was analyzed.Results: ①The maximum diameter of the 2 mm and 3 mm scan thickness target area were 6mm,the target point diameter from the big to the small sequence was 2 mm, 3 mm, 5 mm, 10 mm according to human vision.②The scan thickness, the shape of the target was changed.the shape of the image was changes gradually with the increase of the scan thickness, 2mm noise measurements (3.52 HU) were significantly lower than the 10 mm noise measurements (9.06 HU), P<0.05.③The noise measurement value was gradually reduced, 10 mm noise measurements (3.52 HU) were significantly lower than the 2 mm noise measurements (9.06 HU), t=8.646, P<0.05.To scan the 200 mm as the baseline, the 250 mm scanning field of vision target position along the X axis is in the direction of the 1.5 mm, the 300 mm scan field of view point position along the X axis was 2.0 mm.Conclusion: Different scanning thickness and scanning range will influence the location of the target, on radiotherapy of accurate positioning has great influence, image quality decreased with the increase of thickness scan, noise measurement value decreased gradually, in CT scanning should correctly grasp the changes and take corresponding measures.

CT scan; Scaning thickness; Scanning field; Target position; Radiotherapy

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.02.009

1672-8270(2016)02-0029-04

R814.42

A

2015-09-18