单层螺旋CT最佳图像密度

对于单层螺旋X-CT设备，图像密度分辨率又称低对比分辨率或组织分辨率，是指CT分辨与背景呈低对比的几个物体的能力，它表示系统区分信号差异较小的组织的能力。有些病变，组织线性衰减系数差异较小，如果在CT图像上能够反映出组织的差异，则说明该设备的密度分辨率好。临床上例如肝癌患者CT平扫绝大多数肝癌表现为低密度，也可为等密度或混密度，当肝癌与正常组织的密度差别较小时，要调整窗宽、窗位进行观察。如果CT设备的密度分辨率好，则能够较清晰地显示它们的差异；如果差异分辨率差，则病变组织与正常组织混在一起难以区分。因此，密度分辨率是CT设备的一个非常重要的性能参数。如何选择各种扫描参数使CT图像密度分辨率达到最佳，对临床应用具有重要价值。为此，本研究通过体模进行实验，分析不同扫描参数对图像密度分辨率的影响，从而探讨最佳图像密度分辨率时的扫描参数。

1.资料与方法

1-1实验设备

美国PICKER PQS型单层螺旋CT，CT随机附带QA体模(可以测量空间分辨率、密度分辨率、噪声、层厚等多项指标)；Kodak Dryview 8700干式激光相机摄片。

1-2实验方法的依据

X-CT设备的密度分辨率一般采用随机附带的QA体模来测量，通过视觉观察确定其分辨率大小。这种方法国际上通用。但由于噪声是影响CT密度分辨率最直接、最密切相关的因素，因此本实验采用同时测量噪声的方法。噪声是指在均匀物体CT图像的给定区域内，像素CT值相对其平均值的变化，它的大小用感兴趣区内均匀物质CT值的标准偏差(SD)来表示，可以方便地测量。噪声的增大或减小，必然同时引起CT密度分辨率的减小或增大，所以可以借助噪声来分析CT密度分辨率的影响因素。根据这些因素试验得出密度分辨率，从而确定具体的扫描参数。

1-3实验测试方法

利用随机附带的QA体模，选用不同的管电压kV、mAs、层厚、重建算法、螺距等扫描参数，选用螺旋扫描与常规轴向扫描两种方式，对体模分别进行扫描，测量密度分辨率，同时测量图像噪声，即测量体模图像中相同位置和面积感兴趣区的标准偏差(SD)。螺旋扫描以待测层面为中心，用不同螺距，扫描3层，取中间层面结果，其他条件与轴向扫描相同。由于设备本身存在一定的不稳定性，为减少误差，相同条件扫描3次，取其平均值。

2.结果

2-1扫描参数中kV值、mAs值、层厚、扫描时间、重建算法、重建

矩阵、重建视野、螺距等等对CT密度分辨率均有较大影响，体模直径对CT图像密度分辨率也有很大影响。

(1)当kV为定值时，图像的噪声随mAs的增加而减少、CT密度分辨率相应提高，图像质量与mAs之间存在线性相关；当mAs为定值时，图像的噪声随kV的升高而减少，密度分辨率相应提高，图像质量与kV存在线性关系。表1给出了不同管电压kV、mAs下的图像噪声值及密度分辨率。其他扫描参数：直径625英寸水模、240?mm重建显示视野 、10?mm层厚、标准重建算法。

(2)随着层厚的增加，图像噪声减少，密度分辨率随之提高。

(3)当扫描重建视野加大或重建矩阵缩小，图像噪声加大，密度分辨率相应降低。

(4)重建算法对CT图像密度分辨率有影响，高分辨率的重建算 法使CT图像密度分辨率减小，如表3，扫描参数：120?kV、300?mAs、10?mm层厚、240?m m重建显示视野，同一次扫描数据，采用不同重建算法重建。

(5)螺旋扫描图像的密度分辨率同mAs、kV、层厚、体模直径等扫描参数的关系，与轴向扫描相同。不同的是，螺旋扫描时，在其他条件不变的情况下，螺距越大，图像噪声、低对比分辨率减少，如表4。扫描参数：120?kV、300?mAs、10?mm层 厚、240?mm重建显示视野，标准重建算法。

2-2根据图像质量评价标准，图像质量应满足：无伪影、噪声应≤5HU，密度分辨率≤05?%，满足以上标准，并使图像密度分辨率达到最佳， 得出的扫描参数(1)kV与mAs为：100?kV与375?mAs；120?kV与300?mAs；140?kV与300? mAs。(2)其余扫描参数：10?mm层厚、240?mm重建显示视野、平滑重建算法。

3.讨论

3-1扫描参数对图像噪声的影响

CT图像噪声是指在均匀物质影像中，给定区域CT值相对其平均值的变化，其大小可用感兴趣区中物质的CT值的标准偏差来表示。它是评价CT图像质量的一项重要指标。噪声分为非量子噪声和量子噪声。非量子噪声主要与探测器和计算机及其显示系统的电子特性有关，其值基本上为定值，扫描参数对它作用不明显，它对图像质量的主要影响在于限制了总噪声的可变阈值。量子噪声是由于探测器收集到的X线光子数的随机变化而引起，它对扫描参数变化的依赖性较大。
CT扫描时，X线穿透体模，由于光电吸收及康普顿散射效应对X线产生衰减，低能X线易被吸收，因此，mAs不变时，提高kV，也就提高了X线的能量和穿透力，那么透过体模X线量将增加，且低能散射线将减少，从而降低了图像的噪声；kV不变时，提高mAs，增加了所扫层面内光子数量，同样使得图像的噪声下降，其图像质量得到了改善。

3-2扫描参数对图像密度分辨率的影响

扫描参数是图像密度分辨率主要影响因素之一。影响密度分辨率的主要因素是CTDI值，当CTDI值较高时，参与成像的光子数增多，信噪比增高，统计比涨落相对较小，矩阵内像 素值的分布也较均匀，使得影像更加清昕，密度分辨率也就愈好。

3-3最佳密度分辨率时扫描参数探讨的意义

充分利用设备使其图像密度分辨率达到最佳从而应用于临床上具有重要意义。临床肝脏扫描时由于大多数肝癌平扫CT时癌组织表现为低密度、等密度或混密度。当肝癌与正常组织的密度差别密度较小时，要求有最佳密度分辨率来区分癌组织与正常组织，从而便于正确的诊断、提高诊断符合率。