IAEA International Atomic Energy Agency Радиационная защита в диагностике и интервенционной радиологии Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Практическое упражнение – контроль качества Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ2 Содержание / Обзор Описания тестов для контроля качества: Точность, равномерность, линейность и шум Разрешение для низкого и высокого контраста Чувствительность по оси Z Регулировка, точность движения стола Измерения наклона гантри Дозиметрия

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 1: Контроль качества Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ4 Физические параметры изображе- ний в КТ Качество изображения Может быть выражено физическими терминами равномерность, линейность, шум, пространственное разрешение, контрастная чувствительность Оно зависит от технических характеристик КТ сканера, режима работы и условий просмотра изображений Качество может оцениваться при количественных измерениях с использованием фантомов и по внешнему виду артефактов Измерения должны проводиться регулярно

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ5 Работа сканеров: технические параметры (I) Тест фантомы: Антропометрические тест фантомы или тест объёкты определённой формы, размеров и структуры используются для калибровки и оценки характеристик КТ сканеров Они должны обеспечивать проверку следующих параметров: КТ чисел (единиц Хаунсфилда), равномерности, шума, пространственного разрешения, толщины срезов, дозы, позиции стола

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ6 Работа сканеров: технические параметры (II) Точность КТ чисел КТ число зависит от напряжения на трубке, фильтрации и толщины объекта КТ число воды HU w равно нулю по определению При измерениях оно должно быть -4HU < HU w

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ7 Шум Шум это статистическая флуктуация (стандартное отклонение) КТ чисел в однородной области Он сильно влияет на контрастную чувствительность Больше всего шум зависит от дозы излучения Шум изображения должен быть измерен в области, составляющей 10% сечения тест-объекта Медицинская проблема: получить изображение с приемлемым уровнем шума при минимально возможной дозе облучения пациента Работа сканеров: технические параметры (III) доза Шум 1

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ8 Работа сканеров: технические параметры (IV) Пространственное разрешение Высококонтрастное разрешение определяет минимальный размер деталей в изображении среза с контрастом >10% Оно зависит от: алгоритма реконструкции изображений ширины детектора эффективной толщины среза Расстояния от объекта до детектора Размера фокуса рентгеновской трубки Размера матрицы

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ9 Работа сканеров: технические параметры (V) Пространственное разрешение Контрастная чувствительность (низкоконт- растное разрешение) определяет размер детали, которая должна быть различима при малой разнице в плотностях детали и окру- жающей её области Контрастная чувствительность сильно зависит от шума Порог чувствительности при изменении контраста и размера деталей может быть определён, например, с помощью кривой контраст-деталь

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ10 Работа сканеров: технические параметры (VI) Толщина среза Толщина срезов определяется в центре поля как расстояние между двумя точками на оси вращения, в которых интенсив- ность излучения равна 50% от максимальной Использование коллимации за пациентом для уменьшения ширины среза ведёт к сильному возрастанию дозы облучения пациента Установка стола Точность установки стола с пациентом оценивается при перемещении стола на опреде- лённое расстояние вперёд и назад в первоначальное положение

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ11 Минимальные требования: КТ сканер (I) Шум в изображении Стандартное отклонение КТ чисел в центральной области, площадью 500 мм 2 для воды или тканеэкви- валентного фантома, не должно отличаться более чем на 20% от базисного

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ12 Минимальные требования: КТ сканер (II) Индекс дозы в компьютерной томографии (CTDI) CTDI для одиночного среза при каждом формирующем фильтре и каждой толщине среза не должен отличаться более чем на 20% от базисного Толщина среза Ширина профиля на половине максимума интенсивности не должна отличаться более чем на 20% от базисной Высококонтрастное разрешение Ширина профиля на половине максимума интенсивности функции размытия точки не должна отличаться более чем на 20% от базисной Контрастная чувствительность Булавки из полистирола диаметром 0,35 cм, вставленные в однородный водный фантом, должны быть видны на изображении

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 2: Шум Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ14 Характеристики изображения (шум) Шум обычно оценивается при использо- вании цилиндрических фантомов, запол- ненных водой или сделанных из тканеэк- вивалентных материалов Шум определяется стандартным откло- нением КТ чисел в области интереса аксиального изображения фантома

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ15 Область интереса (ОИ) Характеристики изображения (шум)

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ16 Характеристики изображения (шум) Величина шума даётся в спецификациях изготовителя для специального фантома и определённых параметров сканирования Эти параметры должны точно соблюдаться при пуско-наладочной проверке Изготовители часто указывают шум при определённой входной дозе В этом случае доза при аксиальном сканирова- нии может быть измерена ионизационной каме- рой, прикрепляемой к поверхности фантома

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ17 Характеристики изображения (шум) Базовые значения шума должны быть получены для нескольких протоколов сканирования, которые будут использова-ны в клинике при применении обычного фантома для контроля шума Для того, чтобы получить точные и репрезентативные значения шума, важно найти среднее значение после нескольких сканирований, например, десяти

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 3: Однородность и линейность КТ Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ19 Однородность КТ чисел Однородность КТ чисел может быть оценена во время измерения шума в четырёх противопо- ложных точках по краям однородного фантома Регистрируется среднее значение КТ числа из четырёх, измеренных по краям и измеренное в середине Должно быть рассчитано отклонение от центрального значения Полезно проверить однородность КТ чисел для больших полей

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ20 Аксиальное изображение однородного фантома Однородность КТ чисел

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ21 Однородность КТ чисел Линейность КТ чисел оценивается с помощью фантома со вставками из различных материалов с широким диапазоном КТ чисел Одним из подходящих фантомов для входного контроля является Catphan (The Phantom Laboratory, Salem, NY), который содержит 4 вставки с диапазоном примерно от -1000HU to +1000HU

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ22 Однородность КТ чисел

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 4: Разрешение с высоким и низким контрастом Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ24 Разрешение с низким контрастом (контрастная чувствительность) Разрешение с низким контрастом (контрастная чувствительность) часто указывается в специ- фикации как наименьший видимый объект с данным контрастом при данной дозе Так как контрастная чувствительность непо- средственно связана с качеством изображения, она является важным параметром при входном контроле Как минимум 20 изображений низкоконтрастных элементов должно быть просмотрено как минимум тремя наблюдателями в оптимальных условиях

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ25 Типичное изображение Catphan фантома с вставленными низкоконтраст- ными дисками Разрешение с низким контрастом (контрастная чувствительность)

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ26 Пространственное разрешение (высокий контраст) Существуют две категории способов измерения: использование анализа функции размывания точки и расчёт функции передачи модуляции (ФПМ) визуальная оценка изображений высококонтрастных мир Разрешение определяется как пространственная частота (в парах линий на см) при которой контраст ФПМ падает до 50%, 10% или 2% Эти цифры даются для разных алгоритмов реконструкции изображений, сканирования с высоким разрешением и стандартного сканиро- вания

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ27 Пространственное разрешение (высокий контраст) Число пар линий на 1 см, едва различимых на изображении, эквивалентно при- мерно 2% значению ФПМ Результат измерений можно сравнить с 2% ФПМ, если она ука- зана в спецификации

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 5: Чувствительность вдоль оси Z Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ29 Чувствительность вдоль оси Z (ширина среза изображения) Аксиальные измерения Фантомы, используемые для аксиальных измерений, могут содержать тонкие металлические пластины, проволоку или набор отверстий, расположенных под углом к плос- кости изображения Изготовитель должен предоставить Catphan или другой фантом, содержащий тест элементы для этих измерений Для получения правильных результатов размер тест элементов фантома не должен быть больше толщины получаемого среза

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ30 Чувствительность вдоль оси Z (ширина среза изображения) Аксиальные измерения Изготовители фантомов могут указывать в спецификациях допуски для срезов разной ширины Аксиальные измерения Z-чувствительности могут использоваться для проверки ширины срезов Эти измерения могут также применяться для оценки точности коллимирования за пациентом и расчета геометрической эффективности КТ

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ31 Тест объект, используемый для измерения толщины срезов при аксиальном сканировании Чувствительность вдоль оси Z (ширина среза изображения)

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 6: Выравнивание Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ33 Выравнивание лучей лазера во фрон- тальной и сагитальной плоскостях Несколько методов могут применяться для выполнения этого теста Простые приёмы, описанные здесь, требуют немного специального оборудования

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ34 Соответствие между внешними и внутренними лазерами Для проведения измерений рекомендуется использовать конверт от плёнки или лист бумаги Конверт кладется на стол и освещается лазерным лучом Позиция лазерного луча отмечается на конверте и стол автоматически перемещается так, что конверт оказывается в плоскости сканирования Если расстояние между внутренним и внешним лучами лазера отрегулировано правильно, то внутренний луч должен совпасть с отметкой на конверте

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ35 Совпадения между плоскостями скани- рования и внутреннего лазерного луча Проколите булавочные отверстия в листе терапевтической плёнки вдоль линии внут- реннего лазерного луча, экспонируйте плёнку узким аксиальным пучком и проявите её Степень совпадения между плоскостями скани- рования и внутреннего лазерного луча определяется по совпадению булавочных отверстий с изображением аксиального рентгеновского пучка на плёнке

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ36 Совпадения между плоскостями скани- рования и внутреннего лазерного луча У многосрезовых сканеров булавочные отвер- стия и, следовательно, лазерный луч совпа- дают с центром изображения пучка Для того, чтобы лазерный луч попал в центр пучка, необходимо первый и последний срезы расположить симметрично относительно нулевой отметки

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ37 Z X Булавочные отверстия сделаны в плёнке вдоль лазерного луча Изображение рентгеновского пучка Совпадения между плоскостями скани- рования и внутреннего лазерного луча

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ38 Фронтальная и сагиттальная плос- кости лазерных лучей Длинный и тонкий предмет с высоким КТ числом, такой как,например, тонкий гвоздь, может быть использован для этого теста в качестве маркера Маркер крепится над столом для пациента и устанавливается в изоцентре, определённым по лазерным лучам, параллельно оси z и пер- пендикулярно плоскости сканирования Если лучи лазера расположены точно во фронтальной и сагиттальной плоскостях, то маркер появляется как точка с координатами x = 0, y = 0 на аксиальном изображении

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 7: Точность перемещения стола Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ40 Точность перемещения стола Линейка или рулетка, размещённая вдоль стола, может использоваться для проверки индикатора перемещения стола, расположен- ного на гантри Нагрузка около 70 – 80 кг должна быть размещена на столе для симуляции веса пациента Тест должен быть выполнен дважды: при движении стола от и по направлению к гантри

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ41 Оценка точности индикатора расстояний Точность перемещения стола

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ42 Точность интервалов расстояния Проверка точности приращения расстояния между последовательными срезами может осуществляться с помощью размещённого на столе конверта с плёнкой и его облучения при последовательном сканировании В этом случае используются тонкие срезы с приращением больше чем толщина среза, а расстояние между срезами измеряется на проявленном снимке

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ43 Точность движения стола при спиральной томографии В спиральной томографии недостаточно использовать простые механические тесты, так как расстояние между срезами зависит от скорости движения стола и программного обеспечения Одним из методов оценки точности расстояний является применение тест объекта из плексиглаза, содержащего два маленьких рентгеноконтрастных маркера с заданным расстоянием между ними Спиральное сканирование должно начинаться от первого маркера. Точность движения стола считается приемлемой, если маркеры хорошо видны на изображениях срезов

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ44 Точность движения стола при спиральной томографии

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 8: Измерение наклона гантри Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ46 Наклон гантри Точность указателя наклона гантри может быть оценена с помощью конверта с рентгеновской плёнкой, расположенного на конце стола со стороны гантри Плёнка должна распологаться вертикаль- но, например, будучи прикреплённой к плексигласовому блоку, параллельно сагиттальной плоскости и перпендикуляр- но фронтальной и аксиальной плоскостям

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ47 Наклон гантри Производятся три аксиальных снимка на ту же плёнку: при максимальном наклоне гантри в одну сторону, другую сторону и при нулевом значении угла наклона В этом случае три плоскости сканирования должны быть видимы на проявленной плёнке Углы + и - между поверхностями сканиро- вания и наклоном 0º должны быть равны уг- лам, указанным на индикаторе гантри

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ48 Оценка точности наклона гантри

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 18: Оптимизация защиты в КТ Тема 9: Дозиметрия Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ50 Дозиметрия - CTDI в воздухе Индекс дозы компьютерной томографии (CTDI) в воздухе может быть измерен с помощью 10 см ионизационной камеры, закреплённой на столе пациента и разделённой на две равные части плоскостью, проходящей через изоцентр Ионизационная камера может быть закреплена зажимом на химическом штативе, если специальный стенд отсутствует

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ51 Ионизационная камера Стол Дозиметрия - CTDI в воздухе

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ52 Дозиметрия - CTDI в воздухе При пуске в эксплуатацию установок для КТ нужно измерять CTDI в воздухе при следующих конфигурациях и режимах: Для всех фильтров, формирующих излучение Для всех используемых значений ширины среза Для всех уставок напряжения Для ряда уставок времени сканирования Для ряда уставок тока

IAEA Индекс дозы компьютерной томографии (CTDI) 18: Оптимизация защиты в КТ53 где T – номинальная толщина среза D(z) – профиль дозы вдоль оси вращения трубки Дозиметрия - CTDI в воздухе

IAEA При работе в спиральном режиме величина CTDI изменяется, так как число возможно перекрывающихся срезов приводит к увеличению дозы внутри номинальной ширины каждого среза. Средняя доза за множественный скан (MSAD) в этом случае рассчитывается путем деления на коэффициент питча p, 18: Оптимизация защиты в КТ54 Дозиметрия - CTDI в воздухе где питч определяется, как Смещение стола за один оборот Номинальная толщина среза p =

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ55 Позиции аксиальных срезов Спиральный скан (питч = 1) Дозиметрия - CTDI в воздухе (спиральный режим)

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ56 Дозиметрия - CTDI в плексигласо- вом фантоме На стол пациента помещается фантом тела, а на специальную подставку фантом головы Фантомы размещаются симметрично относительно изоцентра Ионизационная камера вставляется в центральное или одно из периферийных отверстий фантома (в другие отверстия вставлены плексигласовые стержни

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ57 Дозиметрия - CTDI в плексигласо- вом фантоме Измерение доз в центре используется для расчёта центрального CTDI Периферийный CTDI измеряется по крайней мере в четырёх позициях вокруг фантома, чтобы получить надёжное среднее значение Если вращение гантри происходит при разных первоначальных углах, то желательно сделать несколько измерений для каждой позиции, чтобы получить среднюю дозу

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ58 Фантом головы Фантом тела Стержень Дозиметрия - CTDI в плексигласо- вом фантоме

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ59 Центральный и периферийный CTDI используются для расчёта взвешенного CTDI, CTDIw: CTDIw может сравниваться с диагнос- тическими контрольными уровнями для стандартных КТ процедур Дозиметрия - CTDI в плексигласо- вом фантоме )( CTDI C 1 = p100,c w n

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ60 Пример значений CTDI для некоторых систем КТ FAD(мм): Focus to Axis distance (расстояние от фокуса до оси) S (мм): Толщина среза

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ61 Профили доз (ширина облучаемого среза) Измерение толщины среза для всех уставок номинальных значений ширины обеспечивает прямое тестирование коллимации луча перед пациентом и позволяет рассчитать геометри- ческую эффективность сканера Геометрическая эффективность (ГЭ) определяется как: ГЭ = ширина облучаемого среза x 100 % ширина изображения среза Если величина ГЭ < 70%, рекомендуется иметь её указатель на консоли

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ62 Профили доз (ширина облучаемого среза) Первый метод: экспонируйте конверт с плёнкой в изоцентре на воздухе при каждой ширине среза После проявления профили оптической плотности могут быть измерены с помощью микроденситометра Для построения точного профиля дозы и последующего определения толщины среза используется калибровочная кривая, с помощью которой оптическая плотность преобразуется в дозу Альтернативный способ: дозовый профиль измеряется с помощью ТЛД

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ63 Измерение ширины облучаемого среза для ряда уставок Профили доз (ширина облучаемого среза)

IAEA 18: Оптимизация защиты в КТ64 Программа контроля качества Пример программы контроля качества для КТ установки: Базисный ± 20%Выс 1 раз в год B Высококонтраст. разрешение > ± 20% or 1 ммСрBТолщина изобр. среза > ± 20% or 1 ммВыс 1 раз в год BОблуч. толщина среза Базисный ± 20%Выс1 раз в годACTDI > ± 1,5%Выс1 раз в годBПостоянство КТ чисел Вода: ± 10 HU Другие материалы ± 20 HU Выс Д/нед 1 раз в год ABAB Значения КТ чисел Базисный ± 20% * Выс Д/нед 1 раз в год ABAB Шум в изображении Уровень коррекции Прио- ритет Частота Экспертный уровень Физический параметр 1 раз в год