Computed TomogramFizikai alapok és fejlesztések

Dr. Korom Csaba

CT berendezésRtg. Sugárzás hatásfoka:

• P=cU2IZ c~ 10-9

Rtg. Sugárzás abszorpciója• Egy 2D objektum (függvény) belső szerkezete

meghatározható különböző vetületi képek segítségével (Radon, 1917)

• Sugárgyengítés eloszlás – Térbeli denzitás eloszlás (kép)

I=I0 e-d

Fotoelektromos hatás:

A ~ 3Z3D

Compton szóródás:Elektronsűrűségtől függ – denzitás

Radon transzformáció (1917)

• 2D alakzat = 2 változós függvény f(x,y) Abszorpciós profilAz Y tengelyre vett vetület Fourier transzformáltja

a Fourier térben az wy tengely mentén helyezkedik el.

dxdyyxjyxfF yxyx 2exp,,2

Raw data – image reconstruction

time(projections)

attenuation profile(channels)

ART -- Algebrai reconstrukció

0 0

0 0

5.5 4.5

5.5 4.5

6.5 5.5

4.5 3.5

5 7

6 2

oszlopok sorok átlók

Lassú eljárás, egyenletrendszerek megoldásán alapul. Viszont pontos.

Az ismeretlenek száma (felbontás) meghatározza a szükséges nézetek számát.

512x512 -> számolási idő?

CT képrekonstrukció• Visszavetítéses eljárás (Back Projection)

– Az eredeti kétváltozós f(x,y) becsléseKonvolúciós visszavetítés - Gyors, nincs Fourier transzformáció

– A vetületi képeket visszavetítjük a képmátrix elemeibe

• Torzítás kiküszöbölése– Visszavetítés szűréssel (FBP)

Filter: convolution kernels

Spiral CT

A vizsgálat közben az ágy folyamatosan mozog• A felvételek egy spirál mentén készülnek• Spirál meredekség – Pitch

- Interpoláció• MD – több detektorsor

Detektorok2x0.5mm

4x1mm

4x2.5mm

4x5mm

2x10mm

p-plane

fused fused

to FEE

1mm 1.5mm 2.5mm 5mm

• Philips patented (variable wide area detector)• Változó szeletvastagság

– 4 x 1mm– 4 x 5mm– 4 x 2.5mm– 2 x 0.5mm– 2 x 8mm– 2 x 10mm

10%-al hatékonyabb, mint a matrix detektorok

Asymmetrix™

Detektor szélesség Változó Állandó

Quad Detector Technology

Scan paraméterek• kV sugárkeménység szöveti

elnyelés• mA(s)sugármennyiség „mass” dózis

• Időzítés: bólus tracking, timing, gate• Szeletvastagság, pitch, átfedés

• Reconstruction kernel: HRCT• Filter: Bone, soft• FOV Valódi nagyítás

CTDI

Gy (J/kg) – elnyelt sugárzás mennyiségeSv (J/kg) – equivalens dózis (rtg, )• Scan paraméterek• A beteg súlya• Lemért sugárzás phantomon:

- adott kV (minden vizsgálatnak megfelelően)- 100mAs (visszaszámolva)- víz/plexi fantom- center, periféria

CTDI – phantom mérés

Effektív dózis

• Teljes test által elszenvedett sugárhatásra utal. • Függ

• Absorbeált dózis• Nem• Érintett szervek• A vizsgált terület nagysága

• Egysége: mSv (CT vizsgálat: 0.3 to 80 mSv)• Természetes háttérsugárzás: 2.5 mSv / év

Dózismegjelölések

• CTDI – ct dose index• Multiple scan average dose• DLP – dose lenght product• Organ dose• Effective dose

Dózis

Fordítottan arányos a pitch-el.Egyenesen arányos a mAs-al.

IMPACT – 1997CT Scanner Dose Survey Protocol:Különböző gyártók gépeit mérték le, nagyjából

egyező eredménnyel 2002-ben publikáltak egy Dosis-calculátor programot ezek alapján.

CT-vizsgálat dózisának csökkentése

• A röntgencső áramának dinamikus változtatása• Pitch növelése, kollimáció csökkentése, döntött spirál• Páciens oldali szűrése a sugárzásnak

(lágy komponenseket eltávolítjuk)• Low dose protocol

(pediatric 80kV, lowDose 50-100mAs)• DSCT – dual source

(DECT - két különböző energiájú sugárzással)• Zajszűrés• IRIS – iterative reconstruction, kevesebb nézet

• on-line moduláció: 180°-kal előre megmért értékek segítségével folyamatosan változtatja a csőáramot. Laterális ↔ AP vetületek

Csőáram moduláció:

Pillanatérték változtatása

Csőáram kontroll:

Átlagérték változtatása

Eredmény:

Állandó zaj, kisebb dózis

Dózismoduláció

Ablakolás

• Szövetek elnyeléseHounsfield Unit

• -1000 / 3000• Centrum / szélesség